唐進 云中雨

摘 要：為了更好地突出硅酮結(jié)構(gòu)膠的拉伸粘接強度、閉水性、耐水性等特點，提高相關(guān)防水工程的施工質(zhì)量，以硅酮結(jié)構(gòu)膠為研究對象，提出一套行之有效的聚丙烯塑料防水板和混凝土粘接試驗方案。分析了硅酮結(jié)構(gòu)膠組成與特點，將聚丙烯塑料防水板與混凝土進行有效地粘接，從而更好地驗證和測試硅酮結(jié)構(gòu)膠的拉伸強度、耐水性、耐久性等性能，對工程模擬閉水性能進行試驗。結(jié)果表明：提出的粘接試驗方案具有較高的可靠性和可行性，不僅可以有效地提高地聚合物的耐久性、力學(xué)性能，還能確保地聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密性和微觀性，符合實際應(yīng)用需求。

關(guān)鍵詞：硅酮結(jié)構(gòu)膠；聚丙烯塑料防水板；混凝土；粘接試驗

中圖分類號：TQ436+.2

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：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

硅酮結(jié)構(gòu)膠主要用于對聚丙烯塑料防水板與混凝土的有效粘接，不僅可以更好地簡化施工工藝，還能確保施工操作的簡便性，使得整個工程施工工期縮短。同時，該結(jié)構(gòu)膠憑借著自身無毒無害、安全可靠性高、防水性能高、耐久性強等特點，被廣泛地應(yīng)用于地下防水工程施工中，從而提高工程膠粘接力，確保整個工程表現(xiàn)出較高的力學(xué)性能穩(wěn)定性和可靠性，所以，在硅酮結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用背景下，如何科學(xué)地進行聚丙烯塑料防水板和混凝土粘接是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 硅酮結(jié)構(gòu)膠概述

1.1 硅酮結(jié)構(gòu)膠組成與特點

硅酮結(jié)構(gòu)膠作為一種重要的密封膠，主要是由以下3個部分組成，分別是聚二甲基硅氧烷、催化劑、填料，通過將該密封膠與水蒸氣進行充分接觸，可以發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致該密封膠在最短時間內(nèi)出現(xiàn)固化現(xiàn)象，并形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的硅橡膠，該硅橡膠具有粘接性能良好、防水性能高等特點，使得硅酮結(jié)構(gòu)膠憑借著自身高溫性、耐水性、粘接性等特點，被廣泛地應(yīng)用于聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接中，并取得了良好的應(yīng)用效果。對于硅酮結(jié)構(gòu)膠而言，內(nèi)部含有有機硅密封膠［1］，該密封膠內(nèi)部含有多個Si—O—Si鍵，通過將多個Si—O—Si鍵進行有效地組合，可以形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Si—O—Si鍵骨架，這為后期真實、有效地反映出硅酮結(jié)構(gòu)膠實際固化過程提供重要的依據(jù)和參考，使得整個硅酮結(jié)構(gòu)膠表現(xiàn)較高的密封性、耐高低溫性、粘接能力等優(yōu)勢。

1.2 硅酮結(jié)構(gòu)膠主要問題

目前，硅酮結(jié)構(gòu)膠在實際運用中，通常會面臨膠體老化、密封膠質(zhì)量低、密封膠使用混亂、密封膠施工不規(guī)范等問題，通過全面地了解和掌握這些質(zhì)量問題，有利于后期硅酮結(jié)構(gòu)膠科學(xué)地應(yīng)用到聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接中。

1.2.1 膠體老化

硅酮結(jié)構(gòu)膠一旦出現(xiàn)老化問題，會降低其防水性和密封性，這是由于硅酮結(jié)構(gòu)膠長時間放置于戶外環(huán)境并受到高溫、潮濕等天氣因素下造成的，其中，當(dāng)戶外環(huán)境溫度過高時，硅酮結(jié)構(gòu)膠很容易出現(xiàn)老化問題，如當(dāng)戶外環(huán)境溫度達到95 ℃時，硅酮結(jié)構(gòu)膠內(nèi)部所含有的硅氧鍵會出現(xiàn)一系列的水解反應(yīng)，造成整個膠體出現(xiàn)軟化現(xiàn)象［2］，這無疑降低了膠體整體粘接性能，從而引發(fā)開裂、剝落問題。

1.2.2 硅酮結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量

聚丙烯塑料防水板與混凝土在實際粘接期間，通常需要承受較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，所以，硅酮結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量高低將會直接影響其耐久性、防水性和密封性［3］。對于硅酮結(jié)構(gòu)膠而言，其民用研究主要開始于20世紀80年代，通常由于受到企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)力等因素的影響，導(dǎo)致硅酮結(jié)構(gòu)膠出現(xiàn)質(zhì)量參差不齊現(xiàn)象，甚至還會導(dǎo)致市場出現(xiàn)各種劣質(zhì)產(chǎn)品。另外，硅酮結(jié)構(gòu)膠在實際生產(chǎn)期間，運用了大量的添加劑，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)成本不斷降低，采用較低的市場價格進行惡性競爭。這些劣質(zhì)產(chǎn)品的使用，會降低硅酮結(jié)構(gòu)膠的耐久性［4］，該結(jié)構(gòu)膠使用性能僅僅能維持一段時間，當(dāng)該結(jié)構(gòu)膠內(nèi)的白油揮發(fā)完后，很容易出現(xiàn)開裂、脆化、粉化等問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠使用壽命不斷縮短，嚴重影響了聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接效果［5］。

1.2.3 結(jié)構(gòu)膠使用混亂

在對聚丙烯塑料防水板與混凝土進行粘接期間，通常會對硅酮結(jié)構(gòu)膠材質(zhì)、功能提出了更高的要求，當(dāng)其防水等級不同，所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠也存在一定的差異性，在進行實際粘接過程中，施工人員忽視了對硅酮結(jié)構(gòu)膠科學(xué)化使用［6］，導(dǎo)致其使用出現(xiàn)混亂問題，甚至還出現(xiàn)多種密封膠同時混合使用等不良問題，這樣一來，很容易導(dǎo)致密封膠材料出現(xiàn)不必要浪費現(xiàn)象，同時還嚴重影響了聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接效果和防水密封效果。

1.2.4 結(jié)構(gòu)膠施工不規(guī)范

在使用硅酮結(jié)構(gòu)膠，對聚丙烯塑料防水板與混凝土進行粘接期間，通常會擁有嚴格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，需要施工人員做好對建筑外墻表面的全面充分清理，確保密封膠粘接部位的干凈性［7］。在涂抹和使用硅酮結(jié)構(gòu)膠期間，還要確保該密封膠涂抹的均勻性，避免因外墻結(jié)構(gòu)涂抹不均勻而降低密封膠的防水性和密封性。另外，部分施工人員由于沒有嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對硅酮結(jié)構(gòu)膠進行均勻涂抹［8］，導(dǎo)致該密封膠的防水性能和粘接能力不斷下降，嚴重影響了結(jié)構(gòu)膠的使用效果［9］。

1.3 硅酮結(jié)構(gòu)膠選擇和使用注意事項

對于硅酮結(jié)構(gòu)密封膠而言，在實際應(yīng)用期間，很容易出現(xiàn)一系列問題，嚴重影響了聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接力，為了避免以上不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，充分發(fā)揮和利用該結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用優(yōu)勢，施工人員要從以下幾個方面入手，對硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進行科學(xué)選擇和使用，為后期相關(guān)粘接試驗的開展提供重要的依據(jù)和參考。

1.3.1 選用合適的硅酮結(jié)構(gòu)膠

為了確保所選用的硅酮結(jié)構(gòu)膠具有較高的質(zhì)量，施工人員要在綜合考慮密封效果、施工條件以及相關(guān)材料性能等因素的基礎(chǔ)上，選用最合適的硅酮結(jié)構(gòu)膠，還要優(yōu)先從信譽度較高且正規(guī)生產(chǎn)廠家中，采購硅酮結(jié)構(gòu)膠，避免因廠家不正規(guī)而導(dǎo)致采購的硅酮結(jié)構(gòu)膠出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象，只有這樣，才能進一步提高硅酮結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量，為后期高標(biāo)準(zhǔn)使用打下堅實的基礎(chǔ)。

1.3.2 科學(xué)設(shè)置硅酮結(jié)構(gòu)膠使用環(huán)境

在使用硅酮結(jié)構(gòu)膠對聚丙烯塑料防水板與混凝土進行粘結(jié)期間，要做好對硅酮結(jié)構(gòu)膠使用環(huán)境的科學(xué)設(shè)置，所設(shè)置的硅酮結(jié)構(gòu)膠使用環(huán)境必須滿足以下幾點要求。

（1）禁止在潮濕環(huán)境下使用硅酮結(jié)構(gòu)膠，確保其使用環(huán)境的干燥性；

（2）禁止在溫度過高、溫度過低的施工環(huán)境下使用硅酮結(jié)構(gòu)膠，否則會降低該密封膠的密封性能、防水性能和粘接性能；

（3）禁止使用非結(jié)構(gòu)硅酮結(jié)構(gòu)膠，進行施膠施工。

1.3.3 科學(xué)控制硅酮結(jié)構(gòu)膠固化時間

在使用硅酮結(jié)構(gòu)膠粘接聚丙烯塑料防水板與混凝土期間，部分施工人員為了片面地追求施工效率，不惜一切代價，縮短該密封膠固化時間，這種不科學(xué)處理方式，盡管可以加快工程施工效率，但是會嚴重影響工程整體施工質(zhì)量。硅酮結(jié)構(gòu)膠在實際使用中，通常會表現(xiàn)出比較復(fù)雜的固化反應(yīng)過程，此時，會花費大量的時間，形成相應(yīng)的Si—O—Si骨架，如果縮短了該密封膠固化時間，會降低Si—O—Si骨架的穩(wěn)定性和可靠性，導(dǎo)致所形成的Si—O—Si骨架結(jié)構(gòu)過小，從而對該密封膠的粘接性能產(chǎn)生不良影響，難以保證聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接力，甚至，還會引發(fā)硅酮結(jié)構(gòu)膠脫落現(xiàn)象。反之，如果硅酮結(jié)構(gòu)膠固化時間過長，會導(dǎo)致聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接處出現(xiàn)大量氣泡問題，降低其粘接處的平整性，通常降低了二者之間的粘接力。所以，為了充分發(fā)揮和利用硅酮結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用優(yōu)勢，保證聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接力，施工人員要重視對硅酮結(jié)構(gòu)膠固化時間的科學(xué)化設(shè)置。如在常溫環(huán)境下，將硅酮結(jié)構(gòu)膠固化時間設(shè)置為25～30 min即可。

2 硅酮結(jié)構(gòu)膠粘接拉伸強度試驗

2.1 粘接強度測定試驗原理

參照工程結(jié)構(gòu)加固材料檢定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求［10］，采用粘合加固的方式，將粘接材料與基材進行充分結(jié)合，并形成系統(tǒng)、完善的正拉粘接強度測試方案。將粘接試塊的長、寬統(tǒng)一設(shè)置為40 mm。在本次試驗中，所選用的塑料試件主要用到了聚丙烯這種材料［11］，該試件的長、寬、高分別設(shè)置為40、40、20 mm，將混凝土基材試件塊的長、寬、高統(tǒng)一設(shè)置為150 mm。單個試件粘接強度計算公式：

σ=PA（1）

式中：σ代表單個試件的粘接強度，為MPa；P代表粘接力，N；A代表單個塑料試樣所對應(yīng)的受拉面積，mm2。

2.2 試驗構(gòu)件設(shè)計與準(zhǔn)備

通過使用硅酮結(jié)構(gòu)膠，對聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接試驗進行粘接［12］，并對其劃分，使其被劃分為3組，每組含有6個試件，并對這些試件進行編號處理，然后，對其粘接強度進行精確化測定和對比，試件粘接強度對比分析結(jié)果如表1所示。

2.3 試驗加載及數(shù)據(jù)采集

在整個測試中，所選用的高強度粘接強度測定儀參數(shù)：量程通常設(shè)置為0～16，精確度通常設(shè)置為0.001 kN。當(dāng)這些試件完全滿足所設(shè)置好的粘接強度后［13］，方可對其進行試驗加載處理，并將其加載速度設(shè)置為0.05 kN/s，當(dāng)試件出現(xiàn)破壞后，方可全面地采集和整理數(shù)據(jù)記錄情況。

2.4 粘接強度試驗數(shù)據(jù)分析

第1種尺寸PP塑料塊的長、寬、高分別達到了40、40、20 mm，然后，將該塑料塊試驗組劃分為3組，并采用分組試驗的方式［14］，契機對相關(guān)數(shù)據(jù)的全面化記錄（在處理這些數(shù)據(jù)時，要注意將最大值、最小值去掉），獲得如表2所示的聚丙烯塑料與混凝土粘接拉伸試驗數(shù)據(jù)。由表2可知，通過將硅酮結(jié)構(gòu)膠用于對聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的有效粘接，所獲得的粘接強度達到了0.85 MPa。地下80 m處的水壓達到了0.8 MPa，這說明通過將硅酮結(jié)構(gòu)膠用到地下80 m處粘接位置處，可以最大限度地提高粘接防水能力。

為了確保試驗流程變得更加系統(tǒng)、完善，實現(xiàn)對聚丙烯塑料防水板與混凝土之間粘接強度的精確化測試［15］，需要在原有試驗的基礎(chǔ)上，增加第2種試驗，不斷地增加粘接面積，確保所獲得的粘接強度測試結(jié)果完全符合實際工程值，并對這些數(shù)據(jù)進行全面地分析和對比；第2種試驗僅一組，結(jié)果如表4所示。由表4可知，通過將硅酮結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接試驗之間的粘接，所獲得的平均粘接強度達到了0.254 MPa，該粘接強度大約是地下20 m處水壓的1.266倍。另外，整個硅酮結(jié)構(gòu)膠具有凝固時間適中、施工操作簡單高效等特點。

但是，2種試驗所獲得的數(shù)據(jù)具有一定的差異性，出現(xiàn)這一問題的原因：

（1）在進行試驗加載期間，塑料塊在外界拉伸力的作用下［16］，會產(chǎn)生一定的負載作用力，同時，當(dāng)塑料塊粘接面積不斷增加時，會增加對其拉伸強度的影響程度；

（2）當(dāng)塑料塊的粘接面積不斷增加時，控制其涂膠厚度均勻性就會變得越來越難［17］；

（3）當(dāng)塑料快的粘接面積不斷增加時，硅酮結(jié)構(gòu)膠凝固難度會增加，這無疑降低了其粘接強度；

（4）儀器在實際測量期間，通常會存在一定的誤差。

3 硅酮結(jié)構(gòu)膠粘接的耐水性、耐久性試驗

3.1 試件制作與材料準(zhǔn)備

在試驗中，所選用聚丙烯塑料防水板為3組，所選用的混凝土試塊為3組，并借助幾何中心將聚丙烯塑料防水板與混凝土試塊進行對齊處理［18］，并將涂膠厚度設(shè)置為1 mm，然后，采用打磨處理的方式，確?；炷猎噳K的粘接面的平整性。在此基礎(chǔ)上，將打磨處理后的混凝土試塊粘接面劃分為3組，并將其放入到水中進行浸泡處理，并將第1、2、3組實驗天數(shù)分別設(shè)置為90、180、360 d。

3.2 試驗加載與數(shù)據(jù)分析

在試驗中，通過借助液壓加載儀器，將整個試驗劃分為3組，同時，將其加載速率設(shè)置為0.06 kN/s，試驗在水中浸泡時間對粘接強度的影響如表5所示。

由表4可知，與不浸泡試驗拉伸強度相比，浸水90、180、360天后所獲得的粘接強度分別達到了0.421、0.416、0.392 MPa，其粘接強度分別降低了4.33%、5.47%、10.93%，這表明在一年時間段內(nèi)，硅酮結(jié)構(gòu)膠具有穩(wěn)定的耐水性能，通過將其應(yīng)用到聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接領(lǐng)域中，可以獲得良好的耐久性。

4 工程模擬閉水性能試驗

4.1 試件制作與材料準(zhǔn)備

該工程模擬試驗是為了深入地分析和探究硅酮結(jié)構(gòu)膠施膠工藝流程的有效性和科學(xué)性，以及精確地測試聚丙烯塑料防水板與混凝土之間粘結(jié)是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求［19］，現(xiàn)將聚丙烯試件的長、寬、高統(tǒng)一設(shè)置為1 000 mm，混凝土板長、寬、高分別設(shè)置為800、800、120 mm，同時，將粘接面膠厚度統(tǒng)一設(shè)置為1 mm。通過將硅酮結(jié)構(gòu)膠均勻地涂抹到混凝土表面粘接區(qū)域內(nèi)，同時，借助施膠工具，將該膠粘劑均勻地平推到帶齒的一端，確保整個粘接區(qū)域均勻地鋪滿硅酮結(jié)構(gòu)膠，另外，還要使用帶齒推刀，將施膠厚度設(shè)置為1 mm。在進行施膠期間，要確保所施加的壓力具有一定的均勻性，只有這樣，才能保證施膠表面的平整性，禁止混凝土表面出現(xiàn)無膠區(qū)域。當(dāng)施膠工作完成后，要在第一時間內(nèi)做好對聚丙烯塑料防水板覆蓋處理。當(dāng)聚丙烯塑料防水板與混凝土成功粘接后，需要對其施加一定的壓力，確保兩者之間貼合的更加緊密，經(jīng)過7 d后，對其閉水性能進行一系列試驗。

4.2 閉水性能試驗加載及結(jié)果分析

在模擬地下水壓期間，通過將所使用的冷熱水自動自吸泵量程設(shè)置為0～0.33 MPa，并對水壓進行自動化設(shè)置，確保其值設(shè)置在指定的量程范圍內(nèi)，然后，進行相關(guān)試驗，將各個水龍接頭進行有效地連接。試驗結(jié)果表明：（1）通過將硅酮結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接中，可以確保所抵抗的水壓力達到0.25 MPa。（2）硅酮結(jié)構(gòu)膠完全滿足斜面施膠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時，該密封膠經(jīng)過固化后，可以獲得良好的密閉性和閉水性。

5 結(jié)語

（1）當(dāng)?shù)V渣、粉煤灰、鋼渣摻量、水灰比、水玻璃模數(shù)、堿含量分別達到25%、30%、15%、0.28%、1.4%、8%時，可以取得良好的地聚合物性能，其初凝時間達到98 min，終凝時間達到110 min，其抗折強度達到8.21 MPa，抗壓強度達到58.3 MPa；

（2）通過對硅酮結(jié)構(gòu)膠的抗?jié)B壓力、粘接強度、抗凍性進行全面化測試，其測試結(jié)果表明，硅酮結(jié)構(gòu)膠完全符合無機防水堵漏材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求；

（3）通過采用XRD分析法，發(fā)現(xiàn)通過將礦渣、粉煤灰、鋼渣進行組合所形成的地聚合物所對應(yīng)的產(chǎn)物主要包含：一種是沸石類礦物，另一種是C—S—H凝膠，通過采用SEM分析法，發(fā)現(xiàn)地聚合物結(jié)構(gòu)具有較高的致密性和微觀性?？傊ㄟ^粘接試驗，不難發(fā)現(xiàn)，硅酮結(jié)構(gòu)膠具有較高的高溫性、耐水性、粘接性等特點，完全滿足實際應(yīng)用需求。

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