密封胶的化学键能分析及对钢筋混凝土梁加固的粘接性能测试

徐辉 逯志斌

摘 要： 为了提高钢筋混凝土梁加固设计质量，保证整个建筑结构的可靠性和稳定性，现提出一套行之有效的密封胶粘加固钢筋混凝土梁粘接性能试验方案。介绍了密封胶组成与应用，从水密性能和气密性能、力学性能和蠕变性、耐候性、粘接性、密封胶固化速度、密封胶颜色调节等性能入手，并研究了钢筋混凝土梁加固对密封胶的性能要求；测试了密封胶粘对钢筋混凝土梁加固拉伸粘接性、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性等粘接性能的影响。结果表明，提出的钢筋混凝土梁粘接性试验方案具有较高的可靠性和可行性，有效地提高了钢筋混凝土梁的粘接强度。

关键词： 密封胶粘；钢筋混凝土梁；加固；粘接性能

中图分类号： TQ436+.9

文献标志码： A  文章编号： 1001-5922（2023）08-0020-04

Analysis of chemical bond energy of sealing adhesive and its performance test on concrete beams reinforcement

XU Hui，LU Zhibin

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

Abstract： In order to improve the design quality of reinforced concrete beams and ensure the reliability and stability of the entire building structure，an effective test scheme for the bonding performance of reinforced concrete beams strengthened with sealing adhesive is proposed.The composition and application of sealant were introduced.The performance requirements of sealant for reinforced concrete beam reinforcement were studied from the aspects of water tightness and air tightness，mechanical properties and creep，weather resistance，adhesion，curing speed of sealant，sealant color adjustment and other properties.The influence of sealing adhesive on the bonding properties of reinforced concrete beams，such as tensile bonding，constant elongation bonding，and constant elongation bonding after immersion，was comprehensively tested.The results showed that the bond test scheme of reinforced concrete beams proposed in this paper had high reliability and feasibility，effectively improved the bond strength of reinforced concrete beams.

Key words： sealing adhesive;reinforced concrete beam;reinforcement;adhesion property

在开展钢筋混凝土梁加工工作期间，对于密封胶而言，其适用对象是混凝土材料，该胶体主要包含碱性材料、石材、多微孔等材料，这些材料在本质上表现出明显的差异，这就对密封胶使用提出了更高的要求。对于钢筋混凝土梁而言，具有尺寸較大、接缝累计变形量大等特点，所以，在进行钢筋混凝土梁加固期间，需要对密封胶的界面粘接力、变形适应能力提出了更高的要求。此外，通过提高密封胶与钢筋混凝土之间的粘接性能，可以提高钢筋混凝土梁加固效果。本文通过测试密封胶粘加固钢筋混凝土梁粘接性能，为后期钢筋混凝土梁加固工作的有效开展提供重要的依据和参考。

1 密封胶概述

密封胶主要包含硅酮胶、聚氨酯胶、硅烷改性密封胶等类型，密封胶类型不同，所对应的粘接性能也存在一定的差异。密封胶内部含有大量的二甲基硅氧烷、催化剂、填料，这些组成成分一旦与空气中的水蒸气接触并发生化学反应后，会出现一定的固化现象，然后，形成大量的硅橡胶，这些硅橡胶具有结构稳定、粘接性能强、防水性高、密封性高等特点，这样一来，就会增加密封胶的耐高温性、耐水性和粘接性[1]，通过将密封胶科学地应用到钢筋混凝土梁粘接中，可以有效地提高钢筋混凝土的粘接性能。现以硅酮结构密封胶为例，对该密封胶的内部化学键进行全面介绍。硅酮结构密封胶内部含有大量的Si—O—Si键，通过将这些键进行有效地组合，可以形成性能稳定的Si—O—Si键骨架，根据这些骨架，可以更好地了解和掌握硅酮结构密封胶整个固化过程，极大地提高了硅酮结构密封胶的密封性、防水性、耐高温性、耐低温性和粘接能力等性能。

密封胶的常见化学键能如表1所示，从表1中的数据可以看出，与C—C、C—O、C—N、C—S、S—S键相比，Si—O键所含有的键能最高，当Si—O键能不断增加时，密封胶会表现出较高的耐紫外线[2]。由此可见，通过将密封胶的Si—O—Si键科学地应用到钢筋混凝土梁加固处理中，可以显著地提升其粘接耐久性。

2 钢筋混凝土梁加固对密封胶的性能要求

2.1 水密性能和气密性能

使用密封胶加固处理钢筋混凝土梁期间，表现出一定的水密性和气密性。在对损伤的钢筋混凝土梁进行加固时，一旦其水密性、气密性较差，就会出现渗漏问题，导致钢筋混凝土梁很容易受到外界各种因素的不良影响，造成钢筋混凝土梁质量不断降低[3]。只有确保所使用的密封胶具有较高的水密性和气密性，才能形成相应的不渗透层，从而实现对钢筋混凝土梁的不断修复和保护，使得整个建筑结构的稳定性和安全性得以大幅度提高。

2.2 力学性能和蠕变性

钢筋混凝土梁一旦受到收缩、温度等相关因素不良影响，很容易出现位移现象，导致其粘接面始终处于拉伸状态，所以，为了确保密封胶能够更好地应用到钢筋混凝土梁中，必须保证密封胶具有较高的弹性和蠕变性[4]，当钢筋混凝土梁受到外界环境因素而出现移动时，密封胶不会出现开裂问题或者粘接破坏问题，这表明密封胶具有较高的恢复能力，能够在最短时间内快速恢复到原来状态。

2.3 耐候性

部分钢筋混凝土梁结构长时间放置于室外环境中，很容易因受到湿度、温度、气候等外界因素的影响而出现破坏问题，使用密封胶加固处理钢筋混凝土梁期间，很有可能因长时间暴露在阳光直射的环境下同样受到光照、温度、湿度等因素的影响而出现热胀冷缩问题，进而导致密封胶出现破坏[5]。所以，为了确保密封胶更好地应用到钢筋混凝土梁中，必须要保证密封胶具有较高的耐候性、耐久性，有效地避免外界因素对其产生不良影响，以达到延长其使用寿命的目的。

2.4 粘接性

在使用密封胶对钢筋混凝土梁进行加固处理期间，密封胶表现出显著特点是粘接性能，其粘接性能是判断密封胶质量是否合格的重要指标。在进行加固处理钢筋混凝土梁时，密封胶粘接性能越高，其防水能力、修复能力越强，反之，如果密封胶粘接性能不好，将会严重影响其密封防水性能，严重影响钢筋混凝土梁加固效果[6]。另外，密封胶的粘接性很容易受到外界各种因素的不良影响，导致钢筋混凝土孔洞不断变大，甚至出现孔洞分布不均匀等问题，严重影响了密封胶的粘接性能。

2.5 密封胶固化速度

鋼筋混凝土梁加固操作通常对密封胶的固化速度提出了更高的要求，钢筋混凝土梁基材一旦出现热胀冷缩，会造成缝的伸缩始终作用于密封胶上，同时，密封胶在实际固化期间，会出现位移运动现象，导致密封胶的拉伸强度、模量、压缩强度等性能出现变化。另外，当密封胶内部出现大量的气泡空腔[7]，对其位移能力产生不良影响。所以，对于密封胶而言，其固化时间越短，对其影响程度会降低。

2.6 密封胶颜色调节

严格按照相关标准和要求，对密封胶颜色进行科学调节，传统硅酮胶调色工艺相对比较复杂，如相关生产厂家会结合客户所提出的需求， 将色浆添加到硅酮胶中，无线电广播电视发射技术从而起到调色的作用，这种操作无法实现小批量的生产[8]，这是由于客户通常需要大量的订单。但是，多组分的硅烷改性密封胶调色流程相对简单，仅仅在正式使用双组分密封胶之前，加入所调制好的色浆包，对其进行充分搅拌即可，完全满足密封胶调色相关标准和要求。

3 试验方法

结合密封胶上述性能，将密封胶科学地应用于钢筋混凝土梁加固处理中，接下来，对其粘接性能进行全面化分析和研究。

3.1 试验原料

本次试验中，所用到的密封胶是MSPU-50耐候密封胶[9]，另外，还用到了硅烷封端聚合物密封胶，这两种密封胶完全符合相关标准和要求。

3.2 试件设计与准备

通过使用MSPU-50耐候密封胶，对钢筋混凝土梁进行粘接，并对其划分，使其被划分为3组，每组含有六个试件，并对这些试件进行编号处理[10]，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表如表2所示。

3.3 试验步骤

在进行本次试验中，首先，需要对其表面尘灰进行全面化清除。其次，对该基材进行组装处理，使其组装成空腔[11]，整个操作必须在防粘材料上进行，同时，将MSPU-50耐候密封胶填充到钢筋混凝土梁基材所组装形成的空腔内，然后，在该基材粘接面上挤压相应的MSPU-50耐候密封胶，确保粘接的结实度，并完成对试件的制作[12]，但是，需要注意的是，在进行试件制备期间，要尽可能地避免粘接操作出现大量的的气泡。最后，结合标准试验条件，将制备好的试件放置在室温环境下，并将放置时间控制为28 d，经过28 d放置后，对钢筋混凝土梁的粘接[LL] 性能进行全面化测试。

3.4 测试方法

3.4.1 拉伸粘接性

在本次试验中，严格按照建筑密封材料试验相关标准和要求，将经过28天养护后所形成的试件，放置到24 ℃温度下，对其进行拉伸处理，在进行拉伸试验期间，将拉伸速度设置为5 mm/min，试件拉伸至将要破坏状态为止，并对试件拉强度和断裂伸长率进行精确化测定和计算。

3.4.2 定伸粘接性

严格按照建筑密封材料试验相关操作步骤，将经过养护处理后的试件放置于所设置好的标准环境下，并对其进行拉伸处理，在进行拉伸试验期间，需要将拉伸速度设置为5 mm/min。在整个试验过程中，当试件的伸长率达到100%时，要暂停试验操作，同时，还要向拉伸处理过的试件中插入相应的定位垫块[13]，然后，将其放置于标准条件下进行养护，养护时间设置为24 h，接着，对试件粘接结构破坏程度进行全面化测定。

3.4.3 浸水后定伸粘接性

严格按照建筑密封材料试验步骤，将养护好的试件浸入到24 ℃左右的蒸馏水中，浸泡时间为4 d，然后，将其放置于标准条件下进行养护，养护时间为1 d。在此基础上，在所设置好的标准条件下，对试件进行定伸处理[14]，同时，将拉伸速度设置为5 mm/min，接着，对试件进行拉伸处理，使其被拉伸到100%，方可暂停试验操作。在此基础上，向已经拉伸处理好的试件中插入相应的定位垫块，并将其放置到标准条件下，对其进行养护，养护时间控制为24 h，最后，对试件粘接结构破坏程度进行全面化测定[15]。

4 结果与讨论

4.1 粘接性能

试件尺寸PP塑料块的长、宽、高分别达到了50、50、30 mm，将该塑料块试验组划分为3组，并采用分组试验的方式，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3所示的MSPU-50耐候密封胶与钢筋混凝土粘接拉伸试验数据。

由表3可知，经过实验测定后，通过借助MSPU-50耐候密封胶，对钢筋混凝土试件进行粘接处理，当其平均拉伸强度、断裂伸长率达到了1.353MPa、683%，钢筋混凝土的定伸粘接性没有受到破坏。 由此可以得出，密封胶与钢筋混凝土梁之间表现出良好的粘接性，另外，通过使用密封胶，对钢筋混凝土进行粘接处理，发现钢筋混凝土梁表现出拉伸强度强、断裂伸长率高、定伸粘接性高等性能，所以，密封胶可以科学地应用于钢筋混凝土梁加固领域中，从而最大限度地提高钢筋混凝土之间的粘接性能。

4.2 粘接界面特征

为了更好地分析和研究密封胶与钢筋混凝土之间的粘接性能，需要利用扫描电子显微镜，采用微观结构分析的方式，对粘接界面结构进行全面化观察和分析，MSPU-50密封胶与钢筋混凝土界面特征如图1所示。

从图1（a）中可以看出，钢筋混凝土界面结构具有一定的松散性、孔隙性特点。从图1（b）中可以看出，通过使用MSPU-50耐候密封胶，可以对钢筋混凝土内部孔隙进行填充和渗入处理，确保二者之间能够完美结合。这说明MSPU-50耐候密封胶与钢筋混凝土之间表现出良好的相容性，有效地提高了其粘结强度。

5 结语

钢筋混凝土凭借着自身使用簡单方便、可塑性良好、价格便宜、耐久性高、节能降耗等特点，被广泛地应用于建筑工程施工中。钢筋混凝土结构一旦受到建筑设计、建筑施工、地震荷载等多种因素的影响，很容易出现钢筋混凝土结构质量问题，同时， 一旦钢筋混凝土结构出现损伤问题，会降低建筑结构质量，甚至缩短建筑结构使用寿命。所以，通过使用密封胶，对钢筋混凝土梁进行加固处理，可以实现对钢筋混凝土结构的有效保护，这为后期钢筋混凝土梁加固工作的有效开展提供重要的依据和参考。

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