水泥基构筑体用结构胶粘剂的研究概述

滕朝晖 冯秀艳2、 张彦鹏 李山峰

（1.山西省建筑材料工业设计研究院有限公司，山西 太原 030000；2.北京建筑材料检验研究有限公司，北京 100041；3.山西大地华基建材科技有限公司，山西 临汾 041500；4.山西华建建筑工程检测有限公司，山西 太原 030031）

20世纪50～60年代，发达国家已将环氧树脂胶粘剂（结构胶粘剂的最初形态）用于公路、桥梁、机场跑道等工程的加固修复。随着建筑行业快速发展，产品不断更新、品种不断增加，到70年代，丙烯酸、聚氨酯等多种性能优异的建筑结构胶粘剂开始进入建材市场。我国建筑结构胶粘剂的研究起步较晚，最早于1980年由中科院大连化物所与辽宁省建科所联合攻关，首次将建筑结构胶粘剂课题立项，并于1983年完成，开启了我国结构胶粘剂的发展历程。从发达国家基本建设（大规模新建——新建项目与维修项目——维修改造）的发展历程来看，我国尚处于新建与维修并重阶段，近年来，建筑结构胶粘剂用量呈快速增长趋势。1990年，中国工程建筑标准化协会标准《混凝土结构加固技术规范》（CECS 25:90）将粘钢胶加固技术正式纳入规范。随着应用范围的不断扩展和技术的不断进步，该标准于2006年和2013年分别进行了修订。既有建筑鉴定与加固技术规范、维护系统中对承重结构、建筑构件的连接和固定等有关规范也逐渐得到应用和重视。例如，《风力发电机预应力装配式塔筒技术规范》（T/CES 5008-2018）、《装配整体式叠合混凝土结构地下工程防水技术规范》（T/CES 5832-2021）。

建筑结构胶粘剂的广泛应用，促进了现代建筑的标准化设计、机械化施工、预制构件和建筑构件应用性能保障性功能化的实现。尤其在提高施工效率、提高构件质量、节省工时、节约能源、减少场地污染等方面，一些异型构件的多方案拼合组装优势明显，符合我国“双碳经济”“绿色建筑”“现代建筑”的发展理念。因此，建筑用胶粘剂已成为重要的化学建材之一，近年来,我国建筑行业发展迅速，胶粘剂行业也得到了快速发展，产量从2010年的462.8万吨增至2020年的近700万吨。据中国胶粘剂工业协会预测，到2025年，我国结构胶粘剂产量将达到1 000万吨以上。

目前，我国规模性的结构胶粘剂企业已达数百家，如大连凯华、中德新亚、湖南固特邦、浙江精砼科技等。

1 建筑结构胶粘剂的特性及应用优势

1.1 建筑结构胶粘剂的特性

建筑结构胶粘剂是指应用于胶结各种承受较大荷载的结构构件上的高强度胶种，是一种以高分子为主体的触变性胶料，一般情况下，甲组份为膏状物胶粘基础物，乙组份为固化剂，将甲乙组份按一定比例配制混合均匀后，在23℃±2℃下很快固化成胶膜。建筑结构胶的基本要求:

（1）强度高，投入使用后，剪切强度应不小于18MPa，拉伸强度不小于30MPa，剥离强度不小于25kN/mm。

（2）胶粘剂固化体内聚力大，机械性能优良。其压缩强度不小于80MPa，拉伸强度不小于25MPa，弹性模量不小于700MPa。

（3）耐化学介质腐蚀，耐老化性能优良。

（4）施工便捷。

（5）价格适中，市场可接受。

1.2 建筑结构胶粘剂的分类

目前，我国建筑结构胶粘剂的发展速度较快，在很多工程领域得到了广泛应用，根据其应用情况可分为:

（1）粘钢加固用建筑结构胶粘剂。被粘接的补强材料除了钢板外，拓展到其他材料如碳纤维、玻璃纤维、芳纶等，早在1978年，辽宁省辽阳化纤总厂变电所大楼的承载梁就采用了粘钢加固施工方案，在使用过程中未出现工程质量问题。目前，灌注粘接也取得很大进步，被广泛推广应用。

（2）锚固（植筋）用建筑结构胶粘剂。目前，在既有建筑加固改造工程中应用工法较为常见的有施工中漏埋钢筋或钢筋偏离补救、构筑体加大加宽截面补筋、上部结构扩跨等。

（3）修补用建筑结构胶粘剂。已在工业与民用建筑、道桥、水利乃至军工领域得到成熟应用和推广。

（4）裂缝灌缝用材料。广泛用于工程裂缝注胶修补，配合压力注浆工艺，可对大型结构贯穿性裂缝和深而曲折裂缝补强注胶修补，也可对砂浆、混凝土、墙板空鼓缝隙等进行加固。

（5）石材粘接剂。用于干挂石材幕墙中石材粘接，对石、木、金属、混凝土、预制构件、玻璃砖、人造石等的粘贴、自粘和悬挂安装效果极佳。

1.3 建筑结构胶粘剂的优势

（1）结构胶粘剂适用于表面特性不同、质地致密、表面光滑的构件之间的粘结，是传统粘结方法难以解决的。

（2）在实际应用中，由于其耐水、耐磨性好，在物理力学性能上有很大优势，能满足工程要求，尤其是对粘结强度要求较高的结构部位。

（3）使用此类胶粘剂加固完成的构件，较焊接、铆固的构件在接缝处受力均匀，不会产生应力集中，影响质量。

（4）据实际工程应用反馈，采用胶粘剂加固工艺简单、操作安全、无风险、效率高，可大大缩短工期，节省时间。

（5）根据工程加固要求，可调整胶粘剂的固化速度，固化构件最快24h内即可投入使用，从而极大地扩展了其应用范围。

2 建筑结构胶粘剂的应用领域

2.1 建筑结构胶粘剂的主要应用领域

（1）各种建筑施工，包括各种类型的混凝土预制构件施工粘接。

（2）室内外装饰、装修使用。

（3）各种建筑物的密封使用，包括门窗、大板墙、伸缩缝、接缝、特种建筑等。

（4）建筑物的维修、改造、加固和补强。

（5）各类交通设施和水利工程的加固和维修。

（6）与水泥混合制成各种高性能混凝土。

（7）各种道路标志、大坝渗漏、军事工程应急维修、带压堵漏等。

2.2 建筑结构胶粘剂在加固修复领域的工程应用

建筑加固工程中最重要的是保证安全性和顺利投入应用。以前建筑结构胶粘剂主要用于对各种钢筋混凝土问题梁、柱、板进行加固及钢筋混凝土建筑件强度、刚度不足引起的开裂、破损等情况解决与改善，近年来更多应用于对建筑物原有结构、构件进行改造、加固补强的工程。

（1）在粘接加固中的应用。建筑结构胶粘剂主要用于连接，将补强用的钢板、型材或其他补强树脂（如碳纤维、芳纶、晴纶）粘接在各类混凝土的构件上，如梁、柱、板节点、墙板面、轨道、隧道、拱形顶等，尤其是对带病使用但又不允许长期停用已修复的工程。

（2）在锚栓筋上的应用。建筑结构胶粘剂作为后铺助技术中的新型化学胶粘材料，将螺栓、钢筋、塑料杆和其他埋固用材埋（植）于混凝土、岩石、砖、石材式混合体等基材中，利用建筑结构胶粘剂的粘接强度，使后铺固件牢牢地埋入基材里，共同抵抗承载力，增强牢固度。

（3）灌注工程应用与修补。可用于外包钢加固用钢板与混凝土构件之间灌注粘接，将钢板与混凝土构件牢固地连成一体，也可用于一般构件中裂纹（不超过1cm）的封堵，使其恢复到原来的设计要求，并有效地防止裂缝继续扩大。

（4）现场应急救援工程的应用。

（5）粘接修复工程的应用。胶粘剂还可对各类土建筑、老旧建筑（木结构、混凝土破坏结构、石结构、砖结构等）进行粘接修复，也可对被损坏的某一单元构件进行修补修复。

（6）其他工程应用领域。如应急抢险、防水堵漏、密封防潮、防腐蚀等方面的应用。

2.3 建筑密封胶主要用于玻璃与金属、金属与金属、金属与混凝土、混凝土与混凝土之间的粘接密封

在建筑内外相通的地方都用密封胶密封，如粘结中空玻璃与建筑物间的结构胶，不仅能使玻璃与建筑物紧密粘合牢固，而且在风荷载、重力荷载等外力作用下不受到破坏；耐候胶主要用于玻璃幕墙的接缝密封，它将外界与建筑物之间的通道密封，使建筑物成为封闭的系统，起到节能的效果。密封型胶在中空玻璃中的作用：一是密封两层玻璃间的气体，保持中空玻璃的长期节能效果。二是保持中空玻璃结构稳定，不易损坏。

3 建筑结构胶粘剂未来应用领域

建筑结构胶粘剂综合了化学、力学、材料、结构、光电测试等物理学先进技术的研究成果，未来进行改性处理的结构胶粘剂在某些领域将有加快发展的趋势。

3.1 在预制装配式领域的应用

建筑结构胶粘剂应用于预制装配式建筑，是我国建筑行业提出“绿色、节能”的重要实施手段之一。以预制构件的连接技术和密封技术为研究重点，除桥梁的预制节段拼接外，建筑工程中还存在预制剪力墙、预制外挂墙板、预制内隔墙等多种构件拼接方式。我国的工程建设协会标准《预制节段拼装用环氧结构胶》有相关技术指标要求。

3.2 在耐久性恢复和清水混凝土保护方面的应用

据不完全统计，我国现有建筑面积近千亿平方米，其中，10%以上需要由具有法定资质的单位进行分期鉴定加固和耐久性恢复。结构胶粘剂具有早强、后期强度高、与旧界面粘接强度高等优点，其良好的施工性能可与不同弹性模量、厚薄差异较大、软质与极硬材料结合体、极小与形状复杂的各类混凝土牢固粘接。对于清水混凝土，树脂类产品具有疏水、疏油、自清洁和长期抗腐蚀作用，有效提高建筑物的观赏性和使用周期。

4 结语

随着我国各类规范的细化、激励扶持改革的进一步落地、技术体系的完善、用工成本的提高和各种新材料、新技术的不断突破，功能化、专业化、高端化的系列结构胶粘剂相继问世，具有强度高、固化速度快、与各种材料相容性好、绿色环保、使用简便等特点的结构胶粘剂将得到广泛应用。需要注意的是：其拓展应用离不开相应配套标准的编制（如：中国散装水泥推广发展协会制定的一些具有规范性、专业性、普适性的团体标准），用以规范和统一检测项目、检测方法、有着重要指导作用的技术参数，从而确保建筑结构胶粘剂在推广应用领域健康发展，并推动未来建筑材料的智能化和绿色应用。