曾 兵

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司，國家化學(xué)建筑材料測試中心，北京 100013）

1 標準制訂的意義

錨固膠是一類用于錨固件的錨固、傳遞結(jié)構(gòu)間直接或間接作用的膠接材料。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，錨固膠主要配合植筋和錨栓來使用。目前，國內(nèi)與錨固膠相關(guān)的標準主要有：GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》、GB 50550—2010《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、GB 50728—2011《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》、JGJ 145—2013《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》、JG/T 340—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》和JTG/T J22—2008《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》等[1～6]。國內(nèi)標準中涉及與植筋和錨栓相關(guān)的錨固膠主要是改性環(huán)氧樹脂類和改性乙烯基酯樹脂類膠粘劑，且主要用于承重結(jié)構(gòu)。對于目前大量存在的用于非承重結(jié)構(gòu)的不飽和聚酯樹脂類錨固膠沒有做出要求。雖然JG/T 340《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》對有機類錨固膠提出了要求，但沒有根據(jù)有機類錨固膠主要成分的不同進行分類，技術(shù)指標上沒有區(qū)分，不利于不同類別錨固膠的使用。此外，現(xiàn)行標準中對錨固膠部分性能的檢測方法規(guī)定也不夠詳細，對技術(shù)指標的規(guī)定沒有較好地協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。所以迄今為止，我國尚沒有一本專門規(guī)定和評價此類產(chǎn)品的科學(xué)合理之國家標準，給建筑工程的設(shè)計、選材、施工以及驗收等工作都帶來了較大障礙，也給膠粘劑的開發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)廠商造成較大困惑。為此，已向國標委提出了編制《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》國家標準的立項申請，此舉將有利于我國混凝土結(jié)構(gòu)植筋錨固工程質(zhì)量安全性和耐久性的改進和提高，具有重要的現(xiàn)實意義。

根據(jù)國家標準化管理委員會《國家標準委關(guān)于下達2015年第3批國家標準制修訂的通知》（國標委綜合[2015]73號）文件的要求，由中國建筑科學(xué)研究院有限公司會同有關(guān)單位成立標準編制組，負責制訂《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》國家標準。標準編制組于2017年底完成了《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》（報批稿）國家標準的編制工作，于2018年12月發(fā)布，標準號為GB/T 37127—2018。

2 標準制訂的主要內(nèi)容

2.1 標準名稱

錨固用膠粘劑主要用于混凝土結(jié)構(gòu)中，俗稱有錨固膠、植筋膠和植筋錨固膠，按應(yīng)用效果都屬于后錨固用膠粘劑，本標準計劃申報時，名稱為“混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠”。

2.2 術(shù)語和定義

制訂的術(shù)語和定義為：錨固膠，即用于粘接固定鋼筋、螺桿和錨栓等金屬桿件，并能傳遞結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的膠粘劑。改性環(huán)氧樹脂類錨固膠，即以環(huán)氧樹脂為主要原料制得的錨固膠；改性乙烯基酯類錨固膠，即以乙烯基酯樹脂為主要原料制得的錨固膠；不飽和聚酯樹脂類錨固膠，即以不飽和聚酯樹脂為主要原料制得的錨固膠。

2.3 分類和標記

GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》標準規(guī)定植筋用的膠粘劑應(yīng)采用改性環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠粘劑或改性乙烯基酯類結(jié)構(gòu)膠粘劑，與GB 50367—2006標準保持了一致[7]，同時將氨基甲酸酯膠粘劑歸屬于乙烯基酯類膠粘劑；承重結(jié)構(gòu)加固工程中嚴禁使用不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂作為膠粘劑。同時規(guī)定承重結(jié)構(gòu)加固用的種植鋼筋和錨栓的用膠，其性能均應(yīng)符合GB 50728—2011標準第4.2.2條的規(guī)定。在GB 50367—2013標準的條文解釋中強調(diào)GB 50728—2011標準針對的是工程中相對最常用的改性環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠，對于快固結(jié)構(gòu)膠在GB 50367—2013第4.4條中對其檢驗項目和技術(shù)指標提出了要求，并說明將在GB 50728—2011標準修訂時，再行移交。JTG/T J22—2008標準中對錨固膠的要求與GB 50367—2006標準基本一致。JGJ 145—2013標準規(guī)定用于植筋的膠粘劑按材料性質(zhì)可分為有機類和無機類，有機類膠粘劑應(yīng)采用改性環(huán)氧樹脂類或改性乙烯基酯類材料?；瘜W(xué)錨栓的錨固膠應(yīng)為改性環(huán)氧樹脂類或改性乙烯基酯類材料。植筋用的有機類錨固膠和化學(xué)錨栓用的機械注入式錨固膠性能應(yīng)符合JG/T 340—2011標準的有關(guān)規(guī)定。JG/T 340—2011將錨固膠按材料性能分為有機類和無機類，有機類錨固膠的主要原料包括改性環(huán)氧樹脂、改性乙烯基酯類聚合物或改性氨基甲酸酯樹脂等，統(tǒng)一執(zhí)行一套相同的檢測方法。GB/T 50590—2010《乙烯基酯樹脂防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》標準規(guī)定，乙烯基酯樹脂也包括“環(huán)氧乙烯基酯樹脂”、“丙烯酸環(huán)氧酯”等，其結(jié)合了不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點[8]。為與現(xiàn)行標準保持一致，在GB/T 37127—2018標準中將改性乙烯基酯類樹脂按成分單獨作為一類錨固膠，并按成分主要分為改性環(huán)氧樹脂、改性乙烯基樹脂和不飽和聚酯樹脂。

在GB/T 37127—2018《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》標準中，錨固膠按主要原料組成分為改性環(huán)氧樹脂類（H）、改性乙烯基酯類（Y）和不飽和聚酯樹脂類（J）；其中改性環(huán)氧樹脂類和改性乙烯基酯類錨固膠可用于承重結(jié)構(gòu)的錨固，不飽和聚酯樹脂類錨固膠可用于非承重結(jié)構(gòu)的錨固。

2.4 性能要求

2.4.1 改性環(huán)氧樹脂錨固膠的性能要求

改性環(huán)氧樹脂錨固膠是目前應(yīng)用相對最廣、用量相對最多的錨固膠產(chǎn)品，因此，對該類錨固膠的性能也有全面和嚴格要求。在GB/T 37127—2018標準制訂中，綜合考慮了改性環(huán)氧樹脂錨固膠的材料特性及應(yīng)用環(huán)境，性能要求包括外觀質(zhì)量、基本性能、施工性能、長期使用性能和耐介質(zhì)侵蝕性能等。檢驗項目和技術(shù)指標如表1所示。

表1 改性環(huán)氧樹脂類錨固膠性能Tab.1 Performance of modified epoxy resin anchorage adhesives

（表1未完，轉(zhuǎn) 下頁續(xù)表）

（續(xù)表1）

考慮到GB 50728—2011標準中對錨固膠的技術(shù)規(guī)定主要針對的是環(huán)氧類錨固膠，所以設(shè)計和驗收標準都應(yīng)與該標準相匹配，且在國內(nèi)認可度較高，為此，GB/T 37127—2018標準對環(huán)氧類錨固膠的技術(shù)規(guī)定主要采納GB 50728—2011標準的規(guī)定?？紤]到工程應(yīng)用提出的新要求，GB/T 37127—2018標準中增加了無約束線性收縮率和施工溫度范圍的規(guī)定；同時耐介質(zhì)侵蝕性能統(tǒng)一采用鋼片法，耐疲勞應(yīng)力作用能力采用鋼-砼試塊。

2.4.2 改性乙烯基酯類錨固膠的性能要求

綜合考慮了改性乙烯基酯類錨固膠的材料特性及應(yīng)用環(huán)境，性能要求包括外觀質(zhì)量、基本性能、施工性能、長期使用性能和耐介質(zhì)侵蝕性能。檢驗項目和技術(shù)指標如表2所示。

表2 改性乙烯基酯類錨固膠性能Tab.2 Performance of modified vinyl ester anchorage adhesives

乙烯基酯類錨固膠在歐美地區(qū)應(yīng)用得非常廣泛，使用量大于環(huán)氧類錨固膠，其屬于快固型膠粘劑，雖然GB 50367—2013標準中對錨固型快固結(jié)構(gòu)膠的性能要求作出了規(guī)定，但實際執(zhí)行效果較差，主要是部分檢驗項目的規(guī)定沒有結(jié)合該類材料的使用特性。執(zhí)行中主要參照JG/T 340—2011標準，該標準考慮了乙烯基酯類錨固膠的應(yīng)用特性，但對耐久性考查得較少。因此，GB/T 37127—2018標準結(jié)合了上述2本標準的特點。

2.4.3 不飽和聚酯樹脂類錨固膠的性能要求

現(xiàn)有標準中規(guī)定承重結(jié)構(gòu)加固工程中嚴禁使用不飽和聚酯樹脂類錨固膠，已有產(chǎn)品標準中沒有對不飽和聚酯樹脂類錨固膠作出規(guī)定，但該類錨固膠大量應(yīng)用于非承重的二次結(jié)構(gòu)中，如果不對其性能提出要求，結(jié)構(gòu)工程的安全性很難得到保證。為此，綜合考慮該類錨固膠的材料特性及應(yīng)用環(huán)境，對其必要的性能作出規(guī)定，包括外觀質(zhì)量、基本性能、施工性能。檢驗項目和技術(shù)指標如表3所示。

3 主要試驗方法和技術(shù)指標的確定

已有標準中，針對錨固膠的有些檢測項目存在試驗方法不明確、不統(tǒng)一等問題。在GB/T 37127—2018標準中，對檢測項目作出了明確的規(guī)定。本研究主要介紹變動較大的部分，包括彎曲強度、無約束線性收縮率、鋼-鋼拉伸剪切強度和熱變形溫度等。

3.1 彎曲強度

GB 50728—2011標準對錨固膠的彎曲強度規(guī)定按GB/T 2567—2008標準[9]執(zhí)行，同時規(guī)定試件厚度為8 mm，與GB 50367—2006標準保持一致，而對另外的膠粘劑，則沒有作出特殊規(guī)定。按照GB/T 2567—2008標準的規(guī)定，彎曲強度試驗的試件厚度為4～6 mm，通常采用4 mm。為了檢驗不同厚度對試件彎曲強度的影響，編制組選擇5種改性環(huán)氧類錨固膠樣品（E1～E5樣品），分別按厚度為4 mm和8 mm制備彎曲強度試件。結(jié)果為5個試件的彎曲強度的平均值，如表4所示。

由表4可知：2種厚度樣品的彎曲強度沒有明顯差異。因此，在GB/T 37127—2018標準中直接采納GB/T 2567—2008的規(guī)定，將樣品的厚度定為4 mm。

表4 不同厚度試件的彎曲強度Tab.4 Bending strength of specimens with different thickness（彎曲強度單位：MPa）

3.2 無約束線性收縮率

錨固膠作為一類樹脂材料，其作用是對鋼筋、螺桿和錨栓等金屬桿件起錨固作用，當在混凝土內(nèi)發(fā)揮作用時，如果材料在固化過程中產(chǎn)生明顯的收縮，則會對其錨固效果產(chǎn)生較差的影響。在公路橋梁工程中，JT/T 988—2015和JT/T 989—2015標準均將無約束線性收縮率作為必要的檢測項目[10，11]。JT/T 988—2015標準中對粘鋼膠和JT/T 989—2015標準中對纖維膠的線性收縮率規(guī)定 為 ≤0.1%， GB 50728—2011標 準 中 表4.6.4對裂縫修復(fù)膠規(guī)定為≤0.3%，ASTM C881對樹脂收縮率指標規(guī)定≤0.5%[12]?？紤]到錨固膠在混凝土結(jié)構(gòu)中的受力工況，通過驗證性試驗，確定了相應(yīng)的技術(shù)指標。將錨固膠澆注成尺寸定為12 mm×12 mm×120 mm的長方體試件，測試試件經(jīng)21 d養(yǎng)護后尺寸沿長度方向的收縮率。對于該項指標，環(huán)氧類錨固膠規(guī)定≤0.3%，乙烯基酯類和不飽和聚酯類錨固膠規(guī)定≤0.5%。

3.3 鋼-鋼拉伸剪切強度

對于錨固膠的鋼-鋼拉伸剪切強度，JG/T 340—2011標準規(guī)定對于非快固型錨固膠選擇鋼片法，仲裁試驗采用鋼套筒法，對于快固型錨固膠選擇鋼套筒法。GB 50728—2011標準對于改性環(huán)氧類錨固膠選擇鋼片法，GB 50367—2013標準在條款4.4中對于錨固型快固結(jié)構(gòu)膠同時選擇了鋼片法和鋼套筒法。為考查2種制樣方式對改性環(huán)氧類錨固膠和快固型錨固膠（乙烯基酯類和不飽和聚酯類）的影響，進行了必要的驗證性試驗。試驗方法按照GB/T 7124—2008標準的規(guī)定進行[13]， 鋼片采用45#碳鋼，厚度為2 mm。結(jié)果表明，對于改性環(huán)氧類錨固膠，采用鋼片法和鋼套筒法均可用來衡量鋼-鋼拉伸剪切強度性能的好壞，為與現(xiàn)行標準相協(xié)調(diào)，同時，考慮到鋼片法易于制備樣品，宜采用鋼片法來考查剪切性能。

2種改性乙烯基酯類錨固膠樣品（V1和V2）和2種不飽和聚酯類錨固膠（U1和U2）的鋼-鋼拉伸剪切強度（鋼片法和鋼套筒法）如表5、表6所示，表中數(shù)據(jù)均為5個試件的平均值。

表5 改性乙烯基酯類和不飽和聚酯類錨固膠鋼-鋼（鋼片法）拉伸剪切強度Tab.5 Tensile lap-shear strength of steel-to-steel（sheet steel） for modified vinyl ester and unsaturated polyester resin anchorage adhesives（拉伸剪切單位：MPa，下同）

表6 改性乙烯基酯和不飽和聚酯類錨固膠鋼-鋼（鋼套筒法）拉伸剪切強度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：改性乙烯基酯類錨固膠的剪切強度值較低，不飽和聚酯類錨固膠樣品U1的拉伸剪切強度也較低。

由表6可知：對于富含填料類的這2類錨固膠，采用鋼套筒法能較好地考查其剪切強度，不適合采用鋼片法來考查該性能[14]。為與現(xiàn)有標準相協(xié)調(diào)，對于改性乙烯基酯類和不飽和聚酯類錨固膠采用鋼套筒法來考查該性能。

在編制過程中，廣泛征求了行業(yè)內(nèi)專家的建議，結(jié)合編制組內(nèi)成員的提議，建議鋼片法可以采用SUS304不銹鋼（06Cr19Ni10）來代替45#碳鋼，相對于45#碳鋼，不銹鋼更容易購買，便于生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品出廠檢驗中的自檢。針對2種不同材質(zhì)的鋼片，編制組進行了必要的驗證性試驗。結(jié)果表明，采用304不銹鋼所測得的剪切強度值比采用45#碳鋼所測得的剪切強度值低約5%；考慮到SUS304不銹鋼更易獲得，同時耐腐蝕性更好，在GB/T 37127—2018標準中，規(guī)定對剪切強度可采用SUS304不銹鋼，但對于仲裁試驗，仍應(yīng)使用45#碳鋼。

3.4 熱變形溫度

熱變形溫度是對高分子材料或聚合物施加一定的載荷，以一定的速度升溫，當達到規(guī)定形變時所對應(yīng)的溫度，是衡量塑料（樹脂）耐熱性的主要指標之一。膠粘劑的熱變形溫度主要是按GB/T 1634.2—2004《塑料負荷變形溫度的測定第2部分：塑料、硬橡膠和長纖維增強復(fù)合材料》標準進行測定[15]，采用0.45 MPa的B法。材料的熱變形溫度不代表其最高使用溫度，最高使用溫度應(yīng)根據(jù)制品的受力情況及使用要求等綜合因素來確定。考慮到環(huán)氧樹脂膠粘劑的特性，GB/T 37127—2018標準中規(guī)定養(yǎng)護條件為試件應(yīng)先在標準條件下養(yǎng)護7 d，然后在60 ℃下養(yǎng)護4 h，待試件冷卻至（23±2）℃后進行測試。高溫的處理既能促進材料本身充分固化，同時有利于消除試件的內(nèi)應(yīng)力。

4 結(jié)語

國內(nèi)與錨固膠相關(guān)的現(xiàn)行標準中，存在分類不清晰，檢測項目不統(tǒng)一，方法不明確等問題，通過2年的編制，標準編制組按國標委的要求完成了GB/T 37127—2018《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》國家標準的編制工作，并將于2019年11月實施。主要制訂內(nèi)容如下：

（1）將錨固膠按主要成分分為3類：改性環(huán)氧樹脂、改性乙烯基樹脂和不飽和聚酯樹脂類錨固膠。其中改性環(huán)氧樹脂類和改性乙烯基酯類錨固膠可用于承重結(jié)構(gòu)的錨固，不飽和聚酯樹脂類錨固膠可用于非承重結(jié)構(gòu)的錨固。

（2）分別針對3類錨固膠制訂了相應(yīng)的性能要求。

（3）對已有檢測方法不明確的項目，重新進行了規(guī)定。主要包括彎曲強度、無約束線性收縮率、鋼-鋼拉伸剪切強度和熱變形溫度等。