屈雪艷 胡生祥 楊忠奎 吳歡 曹興園 張燕

摘要：文章采用兩種工程加固用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠作為研究對(duì)象，研究了它們?cè)谒?、高溫?0℃、120℃）、水紫外、化學(xué)介質(zhì)（酸霧、鹽霧、清潔劑）條件下老化一定時(shí)間后，對(duì)鋼化玻璃一鋁合金粘接性能的變化情況。結(jié)果表明，兩種膠在水、高溫（80℃、120℃）、酸霧、鹽霧、清潔劑條件下老化后強(qiáng)度保持相對(duì)較好，而水紫外老化10d后強(qiáng)度下降就較為明顯，120℃60d后拉剪強(qiáng)度為20MPa左右，此時(shí)玻璃出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象?？梢姡瑑煞N膠在水紫外和120℃條件下對(duì)玻璃型材工程較不適用，其他條件下對(duì)這兩種膠的選用可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠;玻璃;老化

中圖分類號(hào)：TQ437文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）07-0009-04

近年來(lái)，隨著玻璃加工及玻璃結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，使用玻璃材料作為主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的建筑大量出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)玻璃成為建筑玻璃應(yīng)用的最新趨勢(shì)。然而，國(guó)內(nèi)目前缺少對(duì)于玻璃結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)分析及承載力、變形、構(gòu)造設(shè)計(jì)等）、施工、工程驗(yàn)收、使用維護(hù)以及性能評(píng)定等相關(guān)技術(shù)規(guī)定，未能形成可以指導(dǎo)工程實(shí)踐的具體方法。因此，將“玻璃結(jié)構(gòu)防倒塌的關(guān)鍵理論和技術(shù)”課題列入了我國(guó)“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，開展玻璃結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究和規(guī)范的編制不僅能夠極大地促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)對(duì)于完善我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系也具有重要意義。玻璃建筑中多采用硅酮膠、聚硫膠等彈性材料作為中空玻璃、玻璃幕墻等用密封材料，但在高強(qiáng)度玻璃結(jié)構(gòu)件粘接如鋁型材、不銹鋼與玻璃的接縫粘接中，硅酮膠、聚硫膠不能滿足要求，如果采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠可能會(huì)滿足這一要求，所以環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠用于玻璃基材的性能考察對(duì)該項(xiàng)目的研究及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的起草等將會(huì)起到一定的指導(dǎo)意義。

文章采用兩種工程加固用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠作為研究對(duì)象，參照GB50728《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制樣和性能測(cè)試。另參照GBl6776《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》及JG/T475《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)驗(yàn)方法，研究了兩種環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠在耐水、耐高溫（80℃、120℃）、耐紫外、耐化學(xué)介質(zhì)（酸霧、鹽霧、清潔劑）條件下老化后對(duì)鋼化玻璃一鋁合金粘接性能的變化。

1 試驗(yàn)部分

1.1主要試驗(yàn)材料

環(huán)氧工程加固膠1（T1）：鄭州中原思藍(lán)德高科股份有限公司;環(huán)氧工程加固膠2（T2）：市售國(guó)外品牌;鋼化玻璃：規(guī)格60mm×60mm×8mm，市售;鋁合金：規(guī)格100mm×25mm×3mm，市售。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，CMT4304，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司;水紫外線輻照試驗(yàn)箱，自制;電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司;清潔劑老化試驗(yàn)箱，自制;鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱，上海林頻儀器股份有限公司;二氧化硫氣體腐蝕試驗(yàn)箱，上海林頻儀器股份有限公司。

1.3試樣制備

①參照GB50728中表4.2.2-2的各項(xiàng)要求，對(duì)兩種環(huán)氧工程加固膠分別制備拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、鋼對(duì)鋼拉剪強(qiáng)度、鋼對(duì)鋼粘接拉伸強(qiáng)度、鋼對(duì)鋼T沖擊剝離長(zhǎng)度、鋼對(duì)C45混凝土正拉粘接強(qiáng)度試樣。

②參照GB7124-2008中的方法，制備鋼化玻璃一鋁合金剪切試樣，粘接面積為（25*8）mm，制成后試片如下圖所示;試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件[溫度（23±2）℃、相對(duì)濕度（50±5）%]下養(yǎng)護(hù)7天后，在標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，拉剪速度為2mm/min，并記錄粘接破壞形式。

1.4浸水試驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣放在溫度（23±2）℃的去離子水中，浸泡不同時(shí)間后取出，在10min內(nèi)進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。

1.5清潔劑浸泡老化試驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣放入清潔劑老化試驗(yàn)箱中，設(shè)定溫度（45±1）℃，采用濃度1%的清潔劑水溶液浸泡一定時(shí)間后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24h，進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。

1.6水-紫外加速老化試驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣放入水-紫外老化試驗(yàn)箱中，設(shè)定試樣表面輻照度（60±5）W/m²、波長(zhǎng)300nm、溫度（45±1）℃，老化處理一定時(shí)間后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24h，進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。

1.7酸霧老化試驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣放入酸霧老化試驗(yàn)箱中，設(shè)定溫度（40±3）℃、0.2L/300ml氣體濃度，老化處理一定循環(huán)次數(shù)后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24h，進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。

1.8鹽霧老化試驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣放入鹽霧老化試驗(yàn)箱中，設(shè)定溫度（35±1）℃，老化處理一定時(shí)間后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24h，進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。1.9高溫（80℃、120℃）老化實(shí)驗(yàn)

將養(yǎng)護(hù)后的試樣分別放入80℃、120℃老化試驗(yàn)箱中，老化處理一定時(shí)間后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24h，進(jìn)行拉剪性能測(cè)試，記錄破壞形式。

2結(jié)果與討論

2.1兩個(gè)環(huán)氧工程加固膠參照GB50728測(cè)試所得基本性能如下表1

從表1可以看出，環(huán)氧工程加固膠T1和T2對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)及混凝土的粘接效果、本體強(qiáng)度均滿足GB50728中技術(shù)指標(biāo)要求。

2.2浸水老化不同時(shí)間后膠對(duì)基材粘接性能的影響

從圖1可以看出，浸水120d時(shí)T1強(qiáng)度較初始時(shí)沒有明顯變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度在29MPa時(shí)玻璃出現(xiàn)了碎裂現(xiàn)象，說(shuō)明已經(jīng)超過了玻璃的承載極限。而T2在30d時(shí)強(qiáng)度較初始時(shí)增大了18%，說(shuō)明膠體發(fā)生后固化，而在60d時(shí)強(qiáng)度較初始衰減32%，且到120d時(shí)強(qiáng)度較60d時(shí)基本無(wú)變化。

2.3水紫外老化不同時(shí)間后膠對(duì)基材粘接性能的影響

從圖2可以看出，水紫外條件下放置10d后二者均有明顯下降，45d后已經(jīng)衰減至初始時(shí)的30%，可見水紫外環(huán)境對(duì)上述兩種環(huán)氧膠的粘接強(qiáng)度影響較大。T1和T2對(duì)水紫外環(huán)境的老化趨勢(shì)基本一致。且T1、T2破壞形式均為鋁合金表面脫粘100%，說(shuō)明此條件下環(huán)氧膠對(duì)玻璃的粘接效果優(yōu)于鋁合金。

2.4酸霧及鹽霧條件下放置一定天數(shù)后膠對(duì)基材粘接性能的影響

從圖3可以看出，兩種膠的強(qiáng)度在鹽霧30d后、酸霧30個(gè)循環(huán)后均出現(xiàn)了衰減，但T1在鹽霧條件30d后衰減較明顯，酸霧條件30個(gè)循環(huán)后二者強(qiáng)度及衰減率均基本一致。T1、T2破壞形式均為鋁合金表面脫粘100%，說(shuō)明此條件下對(duì)鋁合金的粘接效果較對(duì)玻璃的差，相關(guān)文獻(xiàn)價(jià)紹，為實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金較好的粘接效果，需對(duì)鋁合金表面采用酸洗和陽(yáng)極化處理，這樣的處理可以造就材料具有顯著特征的疏松深井狀氧化層形貌，借助這一結(jié)構(gòu)，材料大量吸附流動(dòng)性好且能滲透井孔的聚合物樹脂從而獲得界面粘附的優(yōu)異力學(xué)性質(zhì)。而此次實(shí)驗(yàn)只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的砂紙打磨。

2.5清潔劑浸泡不同天數(shù)后膠對(duì)基材粘接性能的影響

從圖4可以看出，清潔劑浸泡條件下，T1、T2在30d后就呈現(xiàn)出了明顯的衰減，90d和120d后數(shù)據(jù)相近。T1、T2破壞形式均表現(xiàn)出了一定面積的鋁合金表面脫粘，有的甚至達(dá)到100%，說(shuō)明此條件下對(duì)鋁合金的粘接效果較對(duì)玻璃的差。

2.680℃、120%溫度下老化一定時(shí)間后膠對(duì)基材粘接性能的影響

從圖5、圖6可以看出，T1在80℃老化直至60d后強(qiáng)度略微下降，120d后較初始時(shí)衰減了9.0%。T2在60天后較初始時(shí)上升了28.5%，但120天后又下降到初始強(qiáng)度。T1在120%老化30天后強(qiáng)度上升，出現(xiàn)了后固化現(xiàn)象，隨著溫度的升高，膠黏劑的交聯(lián)程度進(jìn)一步提高，60d后較初始時(shí)衰減了28.9%，這時(shí)膠體又因老化發(fā)生了明顯衰減，但120d后較60d時(shí)沒有變化，說(shuō)明到一定程度后，衰減較為緩慢。T2在30d后強(qiáng)度略微下降，60d后較初始時(shí)衰減了33.6%，但120d后較60d時(shí)沒有變化。120℃老化60d后此兩種膠強(qiáng)度為20MPa左右時(shí)玻璃就出現(xiàn)了碎裂現(xiàn)象，說(shuō)明玻璃在此條件下也有一定的老化。

3 結(jié)論

1）T1、T2在文中所指老化條件下大致表現(xiàn)出相似的規(guī)律，除常溫浸水條件在30d后強(qiáng)度略微上升外，其余如酸霧、鹽霧、清潔劑浸泡等有水或水汽存在條件下強(qiáng)度均出現(xiàn)了明顯的下降。但到了一定程度的衰減后基本不再衰減。對(duì)鋁合金表面粘接較差，可能是其表面的結(jié)構(gòu)較易被水浸入而造成脫粘?？梢娨圆Ａ樾筒牡墓こ淘诖祟惌h(huán)境下對(duì)此類膠的選用要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。

2）水紫外條件下10d時(shí)下降就較為明顯，45d時(shí)已經(jīng)衰減到初始時(shí)的30%，可見此類環(huán)氧膠耐水紫外能力較差，以玻璃為型材的工程中涉及水紫外環(huán)境的需要對(duì)膠黏劑作進(jìn)一步的研究。

3）80℃、120℃條件下T1和T2均出現(xiàn)了后固化現(xiàn)象，且趨勢(shì)基本一致。80%120d后強(qiáng)度基本未出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，性能保持較好。120℃時(shí)膠與玻璃的粘接強(qiáng)度衰減老化現(xiàn)象較明顯，60d后當(dāng)膠強(qiáng)度為20MPa左右時(shí)玻璃就出現(xiàn)了碎裂現(xiàn)象，耐120℃老化時(shí)間較短，可見以玻璃為型材的工程不適合用于120℃的工況。