硅酮结构胶用于聚丙烯塑料防水板与混凝土的粘接试验

2023-08-08唐进云中雨

粘接 2023年7期

唐进云中雨

摘要：为了更好地突出硅酮结构胶的拉伸粘接强度、闭水性、耐水性等特点，提高相关防水工程的施工质量，以硅酮结构胶为研究对象，提出一套行之有效的聚丙烯塑料防水板和混凝土粘接试验方案。分析了硅酮结构胶组成与特点，将聚丙烯塑料防水板与混凝土进行有效地粘接，从而更好地验证和测试硅酮结构胶的拉伸强度、耐水性、耐久性等性能，對工程模拟闭水性能进行试验。结果表明：提出的粘接试验方案具有较高的可靠性和可行性，不仅可以有效地提高地聚合物的耐久性、力学性能，还能确保地聚合物内部结构的致密性和微观性，符合实际应用需求。

关键词：硅酮结构胶；聚丙烯塑料防水板；混凝土；粘接试验

中图分类号：TQ436+.2

文献标志码：A

文章编号：1001-5922（2023）07-0017-05

Experimental study on bonding of silicone structural adhesive to polypropylene plastic waterproof board and concrete

TANG Jin，YUN Zhongyu

（Beijing Urban Construction Group Co.，Ltd.，Beijing 100162，China

）

Abstract：In order to better highlight the characteristics of silicone structural adhesive，such as tensile bond strength，water tightness and water resistance，and improve the construction quality of related waterproof projects，an effective test scheme for bonding polypropylene plastic waterproof board and concrete is proposed with “silicone structural adhesive”as the research object.Firstly，the silicone structural adhesive is introduced from its composition，characteristics，main problems，relevant selection and precautions in use.Secondly，silicone structural adhesive is used to effectively bond polypropylene plastic waterproof board with concrete，so as to better verify and test the tensile strength，water resistance，durability and other properties of silicone structural adhesive.Finally，the engineering simulation water closure performance is tested.The results show that the bonding test scheme proposed in this paper has high reliability and feasibility.It can not only effectively improve the durability and mechanical properties of geopolymer，but also ensure the compactness and microcosmicity of the internal structure of geopolymer，fully meeting the practical application requirements.

Key words：silicone structural adhesive;polypropylene plastic waterproof board;concrete;bond test

硅酮结构胶主要用于对聚丙烯塑料防水板与混凝土的有效粘接，不仅可以更好地简化施工工艺，还能确保施工操作的简便性，使得整个工程施工工期缩短。同时，该结构胶凭借着自身无毒无害、安全可靠性高、防水性能高、耐久性强等特点，被广泛地应用于地下防水工程施工中，从而提高工程胶粘接力，确保整个工程表现出较高的力学性能稳定性和可靠性，所以，在硅酮结构胶的应用背景下，如何科学地进行聚丙烯塑料防水板和混凝土粘接是技术人员必须思考和解决的问题。

1 硅酮结构胶概述

1.1 硅酮结构胶组成与特点

硅酮结构胶作为一种重要的密封胶，主要是由以下3个部分组成，分别是聚二甲基硅氧烷、催化剂、填料，通过将该密封胶与水蒸气进行充分接触，可以发生一系列的化学反应，导致该密封胶在最短时间内出现固化现象，并形成结构稳定的硅橡胶，该硅橡胶具有粘接性能良好、防水性能高等特点，使得硅酮结构胶凭借着自身高温性、耐水性、粘接性等特点，被广泛地应用于聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接中，并取得了良好的应用效果。对于硅酮结构胶而言，内部含有有机硅密封胶［1］，该密封胶内部含有多个Si—O—Si键，通过将多个Si—O—Si键进行有效地组合，可以形成结构稳定的Si—O—Si键骨架，这为后期真实、有效地反映出硅酮结构胶实际固化过程提供重要的依据和参考，使得整个硅酮结构胶表现较高的密封性、耐高低温性、粘接能力等优势。

1.2 硅酮结构胶主要问题

目前，硅酮结构胶在实际运用中，通常会面临胶体老化、密封胶质量低、密封胶使用混乱、密封胶施工不规范等问题，通过全面地了解和掌握这些质量问题，有利于后期硅酮结构胶科学地应用到聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接中。

1.2.1 胶体老化

硅酮结构胶一旦出现老化问题，会降低其防水性和密封性，这是由于硅酮结构胶长时间放置于户外环境并受到高温、潮湿等天气因素下造成的，其中，当户外环境温度过高时，硅酮结构胶很容易出现老化问题，如当户外环境温度达到95 ℃时，硅酮结构胶内部所含有的硅氧键会出现一系列的水解反应，造成整个胶体出现软化现象［2］，这无疑降低了胶体整体粘接性能，从而引发开裂、剥落问题。

1.2.2 硅酮结构胶质量

聚丙烯塑料防水板与混凝土在实际粘接期间，通常需要承受较大的结构应力，所以，硅酮结构胶质量高低将会直接影响其耐久性、防水性和密封性［3］。对于硅酮结构胶而言，其民用研究主要开始于20世纪80年代，通常由于受到企业规模、生产力等因素的影响，导致硅酮结构胶出现质量参差不齐现象，甚至还会导致市场出现各种劣质产品。另外，硅酮结构胶在实际生产期间，运用了大量的添加剂，导致产品生产成本不断降低，采用较低的市场价格进行恶性竞争。这些劣质产品的使用，会降低硅酮结构胶的耐久性［4］，该结构胶使用性能仅仅能维持一段时间，当该结构胶内的白油挥发完后，很容易出现开裂、脆化、粉化等问题，导致结构胶使用寿命不断缩短，严重影响了聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接效果［5］。

1.2.3 结构胶使用混乱

在对聚丙烯塑料防水板与混凝土进行粘接期间，通常会对硅酮结构胶材质、功能提出了更高的要求，当其防水等级不同，所使用的硅酮结构胶也存在一定的差异性，在进行实际粘接过程中，施工人员忽视了对硅酮结构胶科学化使用［6］，导致其使用出现混乱问题，甚至还出现多种密封胶同时混合使用等不良问题，这样一来，很容易导致密封胶材料出现不必要浪费现象，同时还严重影响了聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接效果和防水密封效果。

1.2.4 结构胶施工不规范

在使用硅酮结构胶，对聚丙烯塑料防水板与混凝土进行粘接期间，通常会拥有严格的技术标准和规范，需要施工人员做好对建筑外墙表面的全面充分清理，确保密封胶粘接部位的干净性［7］。在涂抹和使用硅酮结构胶期间，还要确保該密封胶涂抹的均匀性，避免因外墙结构涂抹不均匀而降低密封胶的防水性和密封性。另外，部分施工人员由于没有严格按照相关标准和要求，对硅酮结构胶进行均匀涂抹［8］，导致该密封胶的防水性能和粘接能力不断下降，严重影响了结构胶的使用效果［9］。

1.3 硅酮结构胶选择和使用注意事项

对于硅酮结构密封胶而言，在实际应用期间，很容易出现一系列问题，严重影响了聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接力，为了避免以上不良现象的出现，充分发挥和利用该结构胶的应用优势，施工人员要从以下几个方面入手，对硅酮结构密封胶进行科学选择和使用，为后期相关粘接试验的开展提供重要的依据和参考。

1.3.1 选用合适的硅酮结构胶

为了确保所选用的硅酮结构胶具有较高的质量，施工人员要在综合考虑密封效果、施工条件以及相关材料性能等因素的基础上，选用最合适的硅酮结构胶，还要优先从信誉度较高且正规生产厂家中，采购硅酮结构胶，避免因厂家不正规而导致采购的硅酮结构胶出现偷工减料现象，只有这样，才能进一步提高硅酮结构胶质量，为后期高标准使用打下坚实的基础。

1.3.2 科学设置硅酮结构胶使用环境

在使用硅酮结构胶对聚丙烯塑料防水板与混凝土进行粘结期间，要做好对硅酮结构胶使用环境的科学设置，所设置的硅酮结构胶使用环境必须满足以下几点要求。

（1）禁止在潮湿环境下使用硅酮结构胶，确保其使用环境的干燥性；

（2）禁止在温度过高、温度过低的施工环境下使用硅酮结构胶，否则会降低该密封胶的密封性能、防水性能和粘接性能；

（3）禁止使用非结构硅酮结构胶，进行施胶施工。

1.3.3 科学控制硅酮结构胶固化时间

在使用硅酮结构胶粘接聚丙烯塑料防水板与混凝土期间，部分施工人员为了片面地追求施工效率，不惜一切代价，缩短该密封胶固化时间，这种不科学处理方式，尽管可以加快工程施工效率，但是会严重影响工程整体施工质量。硅酮结构胶在实际使用中，通常会表现出比较复杂的固化反应过程，此时，会花费大量的时间，形成相应的Si—O—Si骨架，如果缩短了该密封胶固化时间，会降低Si—O—Si骨架的稳定性和可靠性，导致所形成的Si—O—Si骨架结构过小，从而对该密封胶的粘接性能产生不良影响，难以保证聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接力，甚至，还会引发硅酮结构胶脱落现象。反之，如果硅酮结构胶固化时间过长，会导致聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接处出现大量气泡问题，降低其粘接处的平整性，通常降低了二者之间的粘接力。所以，为了充分发挥和利用硅酮结构胶的应用优势，保证聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的粘接力，施工人员要重视对硅酮结构胶固化时间的科学化设置。如在常温环境下，将硅酮结构胶固化时间设置为25～30 min即可。

2 硅酮结构胶粘接拉伸强度试验

2.1 粘接强度测定试验原理

参照工程结构加固材料检定相关标准和要求［10］，采用粘合加固的方式，将粘接材料与基材进行充分结合，并形成系统、完善的正拉粘接强度测试方案。将粘接试块的长、宽统一设置为40 mm。在本次试验中，所选用的塑料试件主要用到了聚丙烯这种材料［11］，该试件的长、宽、高分别设置为40、40、20 mm，将混凝土基材试件块的长、宽、高统一设置为150 mm。单个试件粘接强度计算公式：

σ=PA（1）

式中：σ代表单个试件的粘接强度，为MPa；P代表粘接力，N；A代表单个塑料试样所对应的受拉面积，mm2。

2.2 试验构件设计与准备

通过使用硅酮结构胶，对聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接试验进行粘接［12］，并对其划分，使其被划分为3组，每组含有6个试件，并对这些试件进行编号处理，然后，对其粘接强度进行精确化测定和对比，试件粘接强度对比分析结果如表1所示。

2.3 试验加载及数据采集

在整个测试中，所选用的高强度粘接强度测定仪参数：量程通常设置为0～16，精确度通常设置为0.001 kN。当这些试件完全满足所设置好的粘接强度后［13］，方可对其进行试验加载处理，并将其加载速度设置为0.05 kN/s，当试件出现破坏后，方可全面地采集和整理数据记录情况。

2.4 粘接强度试验数据分析

第1种尺寸PP塑料块的长、宽、高分别达到了40、40、20 mm，然后，将该塑料块试验组划分为3组，并采用分组试验的方式［14］，契机对相关数据的全面化记录（在处理这些数据时，要注意将最大值、最小值去掉），获得如表2所示的聚丙烯塑料与混凝土粘接拉伸试验数据。由表2可知，通过将硅酮结构胶用于对聚丙烯塑料防水板与混凝土之间的有效粘接，所获得的粘接强度达到了0.85 MPa。地下80 m处的水压达到了0.8 MPa，这说明通过将硅酮结构胶用到地下80 m处粘接位置处，可以最大限度地提高粘接防水能力。

为了确保试验流程变得更加系统、完善，实现对聚丙烯塑料防水板与混凝土之间粘接强度的精确化测试［15］，需要在原有试验的基础上，增加第2种试验，不断地增加粘接面积，确保所获得的粘接强度测试结果完全符合实际工程值，并对这些数据进行全面地分析和对比；第2种试验仅一组，结果如表4所示。由表4可知，通过将硅酮结构胶应用于聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接试验之间的粘接，所获得的平均粘接强度达到了0.254 MPa，该粘接强度大约是地下20 m处水压的1.266倍。另外，整个硅酮结构胶具有凝固时间适中、施工操作简单高效等特点。

但是，2种试验所获得的数据具有一定的差异性，出现这一问题的原因：

（1）在进行试验加载期间，塑料块在外界拉伸力的作用下［16］，会产生一定的负载作用力，同时，当塑料块粘接面积不断增加时，会增加对其拉伸强度的影响程度；

（2）当塑料块的粘接面積不断增加时，控制其涂胶厚度均匀性就会变得越来越难［17］；

（3）当塑料快的粘接面积不断增加时，硅酮结构胶凝固难度会增加，这无疑降低了其粘接强度；

（4）仪器在实际测量期间，通常会存在一定的误差。

3 硅酮结构胶粘接的耐水性、耐久性试验

3.1 试件制作与材料准备

在试验中，所选用聚丙烯塑料防水板为3组，所选用的混凝土试块为3组，并借助几何中心将聚丙烯塑料防水板与混凝土试块进行对齐处理［18］，并将涂胶厚度设置为1 mm，然后，采用打磨处理的方式，确保混凝土试块的粘接面的平整性。在此基础上，将打磨处理后的混凝土试块粘接面划分为3组，并将其放入到水中进行浸泡处理，并将第1、2、3组实验天数分别设置为90、180、360 d。

3.2 试验加载与数据分析

在试验中，通过借助液压加载仪器，将整个试验划分为3组，同时，将其加载速率设置为0.06 kN/s，试验在水中浸泡时间对粘接强度的影响如表5所示。

由表4可知，与不浸泡试验拉伸强度相比，浸水90、180、360天后所获得的粘接强度分别达到了0.421、0.416、0.392 MPa，其粘接强度分别降低了4.33%、5.47%、10.93%，这表明在一年时间段内，硅酮结构胶具有稳定的耐水性能，通过将其应用到聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接领域中，可以获得良好的耐久性。

4 工程模拟闭水性能试验

4.1 试件制作与材料准备

该工程模拟试验是为了深入地分析和探究硅酮结构胶施胶工艺流程的有效性和科学性，以及精确地测试聚丙烯塑料防水板与混凝土之间粘结是否满足相关标准和要求［19］，现将聚丙烯试件的长、宽、高统一设置为1 000 mm，混凝土板长、宽、高分别设置为800、800、120 mm，同时，将粘接面胶厚度统一设置为1 mm。通过将硅酮结构胶均匀地涂抹到混凝土表面粘接区域内，同时，借助施胶工具，将该胶粘剂均匀地平推到带齿的一端，确保整个粘接区域均匀地铺满硅酮结构胶，另外，还要使用带齿推刀，将施胶厚度设置为1 mm。在进行施胶期间，要确保所施加的压力具有一定的均匀性，只有这样，才能保证施胶表面的平整性，禁止混凝土表面出现无胶区域。当施胶工作完成后，要在第一时间内做好对聚丙烯塑料防水板覆盖处理。当聚丙烯塑料防水板与混凝土成功粘接后，需要对其施加一定的压力，确保两者之间贴合的更加紧密，经过7 d后，对其闭水性能进行一系列试验。

4.2 闭水性能试验加载及结果分析

在模拟地下水压期间，通过将所使用的冷热水自动自吸泵量程设置为0～0.33 MPa，并对水压进行自动化设置，确保其值设置在指定的量程范围内，然后，进行相关试验，将各个水龙接头进行有效地连接。试验结果表明：（1）通过将硅酮结构胶应用于聚丙烯塑料防水板与混凝土粘接中，可以确保所抵抗的水压力达到0.25 MPa。（2）硅酮结构胶完全满足斜面施胶相关标准和要求，同时，该密封胶经过固化后，可以获得良好的密闭性和闭水性。

5 结语

（1）当矿渣、粉煤灰、钢渣掺量、水灰比、水玻璃模数、碱含量分别达到25%、30%、15%、0.28%、1.4%、8%时，可以取得良好的地聚合物性能，其初凝时间达到98 min，终凝时间达到110 min，其抗折强度达到8.21 MPa，抗压强度达到58.3 MPa；

（2）通过对硅酮结构胶的抗渗压力、粘接强度、抗冻性进行全面化测试，其测试结果表明，硅酮结构胶完全符合无机防水堵漏材料相关标准和要求；

（3）通过采用XRD分析法，发现通过将矿渣、粉煤灰、钢渣进行组合所形成的地聚合物所对应的产物主要包含：一种是沸石类矿物，另一种是C—S—H凝胶，通过采用SEM分析法，发现地聚合物结构具有较高的致密性和微观性。总之，通过粘接试验，不难发现，硅酮结构胶具有较高的高温性、耐水性、粘接性等特点，完全满足实际应用需求。

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