国家标准《混凝土结构工程用锚固胶》的制订解读

曾 兵

（中国建筑科学研究院有限公司，国家化学建筑材料测试中心，北京 100013）

1 标准制订的意义

锚固胶是一类用于锚固件的锚固、传递结构间直接或间接作用的胶接材料。在混凝土结构工程中，锚固胶主要配合植筋和锚栓来使用。目前，国内与锚固胶相关的标准主要有：GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》、GB 50550—2010《建筑结构加固工程施工质量验收规范》、GB 50728—2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》、JGJ 145—2013《混凝土结构后锚固技术规程》、JG/T 340—2011《混凝土结构工程用锚固胶》和JTG/T J22—2008《公路桥梁加固设计规范》等[1～6]。国内标准中涉及与植筋和锚栓相关的锚固胶主要是改性环氧树脂类和改性乙烯基酯树脂类胶粘剂，且主要用于承重结构。对于目前大量存在的用于非承重结构的不饱和聚酯树脂类锚固胶没有做出要求。虽然JG/T 340《混凝土结构工程用锚固胶》对有机类锚固胶提出了要求，但没有根据有机类锚固胶主要成分的不同进行分类，技术指标上没有区分，不利于不同类别锚固胶的使用。此外，现行标准中对锚固胶部分性能的检测方法规定也不够详细，对技术指标的规定没有较好地协调和统一。所以迄今为止，我国尚没有一本专门规定和评价此类产品的科学合理之国家标准，给建筑工程的设计、选材、施工以及验收等工作都带来了较大障碍，也给胶粘剂的开发设计、生产厂商造成较大困惑。为此，已向国标委提出了编制《混凝土结构工程用锚固胶》国家标准的立项申请，此举将有利于我国混凝土结构植筋锚固工程质量安全性和耐久性的改进和提高，具有重要的现实意义。

根据国家标准化管理委员会《国家标准委关于下达2015年第3批国家标准制修订的通知》（国标委综合[2015]73号）文件的要求，由中国建筑科学研究院有限公司会同有关单位成立标准编制组，负责制订《混凝土结构工程用锚固胶》国家标准。标准编制组于2017年底完成了《混凝土结构工程用锚固胶》（报批稿）国家标准的编制工作，于2018年12月发布，标准号为GB/T 37127—2018。

2 标准制订的主要内容

2.1 标准名称

锚固用胶粘剂主要用于混凝土结构中，俗称有锚固胶、植筋胶和植筋锚固胶，按应用效果都属于后锚固用胶粘剂，本标准计划申报时，名称为“混凝土结构工程用锚固胶”。

2.2 术语和定义

制订的术语和定义为：锚固胶，即用于粘接固定钢筋、螺杆和锚栓等金属杆件，并能传递结构作用效应的胶粘剂。改性环氧树脂类锚固胶，即以环氧树脂为主要原料制得的锚固胶；改性乙烯基酯类锚固胶，即以乙烯基酯树脂为主要原料制得的锚固胶；不饱和聚酯树脂类锚固胶，即以不饱和聚酯树脂为主要原料制得的锚固胶。

2.3 分类和标记

GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》标准规定植筋用的胶粘剂应采用改性环氧类结构胶粘剂或改性乙烯基酯类结构胶粘剂，与GB 50367—2006标准保持了一致[7]，同时将氨基甲酸酯胶粘剂归属于乙烯基酯类胶粘剂；承重结构加固工程中严禁使用不饱和聚酯树脂和醇酸树脂作为胶粘剂。同时规定承重结构加固用的种植钢筋和锚栓的用胶，其性能均应符合GB 50728—2011标准第4.2.2条的规定。在GB 50367—2013标准的条文解释中强调GB 50728—2011标准针对的是工程中相对最常用的改性环氧类结构胶，对于快固结构胶在GB 50367—2013第4.4条中对其检验项目和技术指标提出了要求，并说明将在GB 50728—2011标准修订时，再行移交。JTG/T J22—2008标准中对锚固胶的要求与GB 50367—2006标准基本一致。JGJ 145—2013标准规定用于植筋的胶粘剂按材料性质可分为有机类和无机类，有机类胶粘剂应采用改性环氧树脂类或改性乙烯基酯类材料。化学锚栓的锚固胶应为改性环氧树脂类或改性乙烯基酯类材料。植筋用的有机类锚固胶和化学锚栓用的机械注入式锚固胶性能应符合JG/T 340—2011标准的有关规定。JG/T 340—2011将锚固胶按材料性能分为有机类和无机类，有机类锚固胶的主要原料包括改性环氧树脂、改性乙烯基酯类聚合物或改性氨基甲酸酯树脂等，统一执行一套相同的检测方法。GB/T 50590—2010《乙烯基酯树脂防腐蚀工程技术规范》标准规定，乙烯基酯树脂也包括“环氧乙烯基酯树脂”、“丙烯酸环氧酯”等，其结合了不饱和聚酯树脂和环氧树脂的优点[8]。为与现行标准保持一致，在GB/T 37127—2018标准中将改性乙烯基酯类树脂按成分单独作为一类锚固胶，并按成分主要分为改性环氧树脂、改性乙烯基树脂和不饱和聚酯树脂。

在GB/T 37127—2018《混凝土结构工程用锚固胶》标准中，锚固胶按主要原料组成分为改性环氧树脂类（H）、改性乙烯基酯类（Y）和不饱和聚酯树脂类（J）；其中改性环氧树脂类和改性乙烯基酯类锚固胶可用于承重结构的锚固，不饱和聚酯树脂类锚固胶可用于非承重结构的锚固。

2.4 性能要求

2.4.1 改性环氧树脂锚固胶的性能要求

改性环氧树脂锚固胶是目前应用相对最广、用量相对最多的锚固胶产品，因此，对该类锚固胶的性能也有全面和严格要求。在GB/T 37127—2018标准制订中，综合考虑了改性环氧树脂锚固胶的材料特性及应用环境，性能要求包括外观质量、基本性能、施工性能、长期使用性能和耐介质侵蚀性能等。检验项目和技术指标如表1所示。

表1 改性环氧树脂类锚固胶性能Tab.1 Performance of modified epoxy resin anchorage adhesives

（表1未完，转 下页续表）

（续表1）

考虑到GB 50728—2011标准中对锚固胶的技术规定主要针对的是环氧类锚固胶，所以设计和验收标准都应与该标准相匹配，且在国内认可度较高，为此，GB/T 37127—2018标准对环氧类锚固胶的技术规定主要采纳GB 50728—2011标准的规定。考虑到工程应用提出的新要求，GB/T 37127—2018标准中增加了无约束线性收缩率和施工温度范围的规定；同时耐介质侵蚀性能统一采用钢片法，耐疲劳应力作用能力采用钢-砼试块。

2.4.2 改性乙烯基酯类锚固胶的性能要求

综合考虑了改性乙烯基酯类锚固胶的材料特性及应用环境，性能要求包括外观质量、基本性能、施工性能、长期使用性能和耐介质侵蚀性能。检验项目和技术指标如表2所示。

表2 改性乙烯基酯类锚固胶性能Tab.2 Performance of modified vinyl ester anchorage adhesives

乙烯基酯类锚固胶在欧美地区应用得非常广泛，使用量大于环氧类锚固胶，其属于快固型胶粘剂，虽然GB 50367—2013标准中对锚固型快固结构胶的性能要求作出了规定，但实际执行效果较差，主要是部分检验项目的规定没有结合该类材料的使用特性。执行中主要参照JG/T 340—2011标准，该标准考虑了乙烯基酯类锚固胶的应用特性，但对耐久性考查得较少。因此，GB/T 37127—2018标准结合了上述2本标准的特点。

2.4.3 不饱和聚酯树脂类锚固胶的性能要求

现有标准中规定承重结构加固工程中严禁使用不饱和聚酯树脂类锚固胶，已有产品标准中没有对不饱和聚酯树脂类锚固胶作出规定，但该类锚固胶大量应用于非承重的二次结构中，如果不对其性能提出要求，结构工程的安全性很难得到保证。为此，综合考虑该类锚固胶的材料特性及应用环境，对其必要的性能作出规定，包括外观质量、基本性能、施工性能。检验项目和技术指标如表3所示。

3 主要试验方法和技术指标的确定

已有标准中，针对锚固胶的有些检测项目存在试验方法不明确、不统一等问题。在GB/T 37127—2018标准中，对检测项目作出了明确的规定。本研究主要介绍变动较大的部分，包括弯曲强度、无约束线性收缩率、钢-钢拉伸剪切强度和热变形温度等。

3.1 弯曲强度

GB 50728—2011标准对锚固胶的弯曲强度规定按GB/T 2567—2008标准[9]执行，同时规定试件厚度为8 mm，与GB 50367—2006标准保持一致，而对另外的胶粘剂，则没有作出特殊规定。按照GB/T 2567—2008标准的规定，弯曲强度试验的试件厚度为4～6 mm，通常采用4 mm。为了检验不同厚度对试件弯曲强度的影响，编制组选择5种改性环氧类锚固胶样品（E1～E5样品），分别按厚度为4 mm和8 mm制备弯曲强度试件。结果为5个试件的弯曲强度的平均值，如表4所示。

由表4可知：2种厚度样品的弯曲强度没有明显差异。因此，在GB/T 37127—2018标准中直接采纳GB/T 2567—2008的规定，将样品的厚度定为4 mm。

表4 不同厚度试件的弯曲强度Tab.4 Bending strength of specimens with different thickness（弯曲强度单位：MPa）

3.2 无约束线性收缩率

锚固胶作为一类树脂材料，其作用是对钢筋、螺杆和锚栓等金属杆件起锚固作用，当在混凝土内发挥作用时，如果材料在固化过程中产生明显的收缩，则会对其锚固效果产生较差的影响。在公路桥梁工程中，JT/T 988—2015和JT/T 989—2015标准均将无约束线性收缩率作为必要的检测项目[10，11]。JT/T 988—2015标准中对粘钢胶和JT/T 989—2015标准中对纤维胶的线性收缩率规定 为 ≤0.1%， GB 50728—2011标 准 中 表4.6.4对裂缝修复胶规定为≤0.3%，ASTM C881对树脂收缩率指标规定≤0.5%[12]。考虑到锚固胶在混凝土结构中的受力工况，通过验证性试验，确定了相应的技术指标。将锚固胶浇注成尺寸定为12 mm×12 mm×120 mm的长方体试件，测试试件经21 d养护后尺寸沿长度方向的收缩率。对于该项指标，环氧类锚固胶规定≤0.3%，乙烯基酯类和不饱和聚酯类锚固胶规定≤0.5%。

3.3 钢-钢拉伸剪切强度

对于锚固胶的钢-钢拉伸剪切强度，JG/T 340—2011标准规定对于非快固型锚固胶选择钢片法，仲裁试验采用钢套筒法，对于快固型锚固胶选择钢套筒法。GB 50728—2011标准对于改性环氧类锚固胶选择钢片法，GB 50367—2013标准在条款4.4中对于锚固型快固结构胶同时选择了钢片法和钢套筒法。为考查2种制样方式对改性环氧类锚固胶和快固型锚固胶（乙烯基酯类和不饱和聚酯类）的影响，进行了必要的验证性试验。试验方法按照GB/T 7124—2008标准的规定进行[13]， 钢片采用45#碳钢，厚度为2 mm。结果表明，对于改性环氧类锚固胶，采用钢片法和钢套筒法均可用来衡量钢-钢拉伸剪切强度性能的好坏，为与现行标准相协调，同时，考虑到钢片法易于制备样品，宜采用钢片法来考查剪切性能。

2种改性乙烯基酯类锚固胶样品（V1和V2）和2种不饱和聚酯类锚固胶（U1和U2）的钢-钢拉伸剪切强度（钢片法和钢套筒法）如表5、表6所示，表中数据均为5个试件的平均值。

表5 改性乙烯基酯类和不饱和聚酯类锚固胶钢-钢（钢片法）拉伸剪切强度Tab.5 Tensile lap-shear strength of steel-to-steel（sheet steel） for modified vinyl ester and unsaturated polyester resin anchorage adhesives（拉伸剪切单位：MPa，下同）

表6 改性乙烯基酯和不饱和聚酯类锚固胶钢-钢（钢套筒法）拉伸剪切强度Tab.6 Tensile lap-shear strength of steel-to-steel (steel sleeve) for modified vinyl ester and unsaturated polyester resin anchorage adhesives

由表5可知：改性乙烯基酯类锚固胶的剪切强度值较低，不饱和聚酯类锚固胶样品U1的拉伸剪切强度也较低。

由表6可知：对于富含填料类的这2类锚固胶，采用钢套筒法能较好地考查其剪切强度，不适合采用钢片法来考查该性能[14]。为与现有标准相协调，对于改性乙烯基酯类和不饱和聚酯类锚固胶采用钢套筒法来考查该性能。

在编制过程中，广泛征求了行业内专家的建议，结合编制组内成员的提议，建议钢片法可以采用SUS304不锈钢（06Cr19Ni10）来代替45#碳钢，相对于45#碳钢，不锈钢更容易购买，便于生产企业在产品出厂检验中的自检。针对2种不同材质的钢片，编制组进行了必要的验证性试验。结果表明，采用304不锈钢所测得的剪切强度值比采用45#碳钢所测得的剪切强度值低约5%；考虑到SUS304不锈钢更易获得，同时耐腐蚀性更好，在GB/T 37127—2018标准中，规定对剪切强度可采用SUS304不锈钢，但对于仲裁试验，仍应使用45#碳钢。

3.4 热变形温度

热变形温度是对高分子材料或聚合物施加一定的载荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对应的温度，是衡量塑料（树脂）耐热性的主要指标之一。胶粘剂的热变形温度主要是按GB/T 1634.2—2004《塑料负荷变形温度的测定第2部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料》标准进行测定[15]，采用0.45 MPa的B法。材料的热变形温度不代表其最高使用温度，最高使用温度应根据制品的受力情况及使用要求等综合因素来确定。考虑到环氧树脂胶粘剂的特性，GB/T 37127—2018标准中规定养护条件为试件应先在标准条件下养护7 d，然后在60 ℃下养护4 h，待试件冷却至（23±2）℃后进行测试。高温的处理既能促进材料本身充分固化，同时有利于消除试件的内应力。

4 结语

国内与锚固胶相关的现行标准中，存在分类不清晰，检测项目不统一，方法不明确等问题，通过2年的编制，标准编制组按国标委的要求完成了GB/T 37127—2018《混凝土结构工程用锚固胶》国家标准的编制工作，并将于2019年11月实施。主要制订内容如下：

（1）将锚固胶按主要成分分为3类：改性环氧树脂、改性乙烯基树脂和不饱和聚酯树脂类锚固胶。其中改性环氧树脂类和改性乙烯基酯类锚固胶可用于承重结构的锚固，不饱和聚酯树脂类锚固胶可用于非承重结构的锚固。

（2）分别针对3类锚固胶制订了相应的性能要求。

（3）对已有检测方法不明确的项目，重新进行了规定。主要包括弯曲强度、无约束线性收缩率、钢-钢拉伸剪切强度和热变形温度等。