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  高温下结构胶能否照常施工?结构胶服务常见问题分析



随着气温的逐渐升高,加固行业也进入了传统的施工旺季。炎热的天气,不仅为现场施工人员带来了挑战,对部分加固材料来说也是一场不小的考验。


温度变化,反应最直接的就是环氧树脂结构胶,在过去的文章中,我们针对低温下环氧树脂结构胶的使用进行过相应讨论,温度过低结构胶会发生结晶而无法固化阻碍施工开展。事实上,环氧树脂是一种对温度极其敏感的材料,温度的变化会直接影响到其性状与固化时间,那么在炎热的环境下,环氧树脂结构胶会发生什么样的变化呢?

 

环氧树脂结构胶高温下的表现
首先,随着温度的升高环氧树脂胶会变稀,尤其是像粘钢胶、植筋胶、碳板胶等膏体胶表现得最为明显。理论上结构胶变稀以后操作起来的确是要容易一些,但如果太稀的时候膏体胶就会出现流坠的现象。结构胶流坠不仅会造成浪费,还会导致工人操作时施工体验不好,降低人工效率延长工期,更严重者甚至会导致加固构件与加固材料接触不密实,为结构留下安全隐患。



其次,温度升高会加快结构胶的固化速度,固化速度过快会严重减少施工可操作时间,造成胶体浪费且加大工作量。另外,结构胶A、B组份混合反应的速度与温度有直接关联,温度升高会导致反应速率加快,当温度过高时,结构胶在搅拌过程中会剧烈反应发生“冒烟”。结构胶固化速度过快同样易导致加固材料与构件粘结不密实,影响结构安全。

高温施工解决方案
为了保证环氧树脂结构胶在温度上升的过程中,保证强度的同时兼备施工工艺性能,安全性鉴定对结构胶的工艺性能做出了规定。其中触变指数能够保证胶体便于涂刷的同时不会随意流淌,而25℃下垂流度能够保证胶体在施工过程中不会发生流坠,因此具备安全性鉴定报告的结构胶,能够在一定程度上保障高温施工的顺利进行。

由于原材环氧树脂的特殊性质,高温环境下环氧树脂结构胶都会受到一定的影响,为减轻劳动强度,保障加固效果,选择合适的结构胶必不可少。除此之外,潮湿、动载等环境都会对结构胶的施工与固化造成一定的影响,在结构加固中需引起注意。


结构胶是强度高,能承受较大荷载,且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀,在预期寿命内性能稳定,适用于承受结构件粘结的胶粘剂。主要用于金属、陶瓷、塑料、橡胶、木材等同种材料或者不同种材料之间的粘结,可部分代替焊接、铆接、螺栓连接等传统连接形式。硅酮结构密封胶是全隐或半隐框玻璃幕墙中使用的关键材料,通过连接板材与金属构架,承受风荷载及玻璃的自重荷载,直接关系到建筑幕墙结构的耐久性及安全性,是玻璃幕墙安全性的关键环节之一。它是以线型聚硅氧烷为主要原料的结构密封胶,在固化过程中,交联剂与基聚合物反应形成具有三维立体网状结构的弹性材料。由于硅酮胶分子结构中的Si—O键键能在常见化学键中的键能较大(Si-O 具体理化性质:键长0.164±0.003nm,热离解能460.5J/mol。明显高于C-O 358J/mol,C-C 304J/mol,Si-C318.2J/mol),相比于其他密封胶(如聚氨酯、丙烯酸、聚硫密封胶等)而言,耐紫外光和耐大气老化能力较强,在各种天气环境中能保持30年不龟裂,不变质,在广阔的温度范围内具有±50%抗形变位移能力。


  但是,随着硅酮结构密封胶使用量的增加,在实际应用中会出现各种各样的问题,诸如:B组分有颗粒结块粉化现象、B组分有离析分层现象、压盘压不下去或翻胶现象、打胶机出胶速度慢、蝴蝶片胶体有颗粒、表干拉断时间太快或太慢、胶体出现结皮或硫化现象、打胶过程中出现“花胶”、胶体不能正常固化、固化几天后粘手、固化后硬度不正常、与基材粘结表面有针状气孔、胶内夹有气泡、与基材粘结不良、与附件不相容等等。下面,我们将针对结构胶服务过程中出现的几种常见问题,来分析其可能出现的原因,并给出相应的解决思路,期望为实际问题分析提供参考。


  2.结构胶服务常见问题分析

  2.1 B组分有颗粒结块粉化现象

  如果B组分出现颗粒结块粉化现象,原因有两个:一是使用前上层已出现该种现象,这是由于包装密封不好,B组分中的的交联剂或偶联剂均为活性化合物,易于空气中的水气发生反应,该批次应退回生产厂家。二是在使用过程中停机,再次开机时出现颗粒结块粉化现象,说明打胶机的压盘与胶料的密封欠佳,应与设备方联系解决问题。


  2.2打胶机出胶速度慢

  产品在初次使用时,打胶机打胶过程中出现出胶速度过慢的现象,可能原因有三个:⑴A组分流动性差,⑵压盘过大,⑶气源压力不够。当确定是原因⑴或原因⑶时,我们可以通过调整胶枪压力来解决;当确定是第⑵种原因时,订购相匹配口径桶可以使问题得到解决。在正常使用过程中若出胶速度变慢时,则可能是混合芯和过滤网被堵塞,一旦发现,就需要及时清理设备。


  2.3拉断时间太快或太慢

  结构胶的拉断时间是指胶体混合后由膏体变为弹性体的时间,一般每隔5分钟测试一次。影响胶表干固化的因素有三个:⑴ A、B组分比例等的影响;⑵温度、湿度(其中温度的影响是主要的);⑶产品本身的配方有缺陷。


  针对原因⑴的解决方案是调整配比比例,增加B组分比例可使固化时间缩短,胶层变硬变脆;而降低固化剂比例,会延长固化时间,胶层变软,韧性增强而强度降低。一般A:B组份的体积比范围在(9~13:1)之间可调整,B组分比例高则反应速度快,拉断时间短,反应过快会影响修整和停枪的时间,过慢则影响胶体全干的时间,拉断时间一般调整在20~60分钟之间,该比例范围固化后胶体性能基本相同。此外,当施工温度过高或过低时,我们可适当降低或提高B组分(固化剂)的比例,从而达到调整胶体表干和固化时间的目的。若是产品本身的问题,则需要更换产品。


  2.4打胶过程中出现“花胶”

  花胶是由于A/B组分胶体混合不均匀而产生的,表现为局部有白色条纹。主要原因有:⑴打胶机B组分管道堵塞;⑵静态混合器长时间未清洗;⑶比例尺松动,出胶速度不均匀;⑷换厂家或牌号未调整设备工艺参数;针对原因⑴、⑵,可以通过清洗设备来解决;针对原因⑶,则需要检查比例控制器,并进行适当的调整。


  2.5打胶过程中胶体出现结皮或硫化现象

  当双组份胶在混合过程中就发生局部固化时,胶枪打出来的胶就会出现结皮或硫化现象。当固化和出胶速度均无异常,而打出的胶仍有结皮或硫化现象时,则可能是设备停机时间较长,胶枪未清洗或洗枪不够彻底,需要将结皮或硫化胶冲洗干净后后施工。


  2.6 胶内夹有气泡

  一般而言,胶体本身是没有气泡的,胶体夹有的气泡极可能是运输或施工过程中混入了空气,如:⑴更换胶桶时排气未排干净;⑵组分在上机后压盘未压下去,导致排泡不彻底。因此,在使用前排泡要彻底,使用过程中应正确操作打胶机,保证密封从而阻止空气进入。若怀疑产品自身就带有气泡,可以通过蝴蝶试验来进行判断。


  2.7 与基材粘结不良

  密封胶不是万能胶,因此在实际应用中不能保证与所有基材都粘结良好。随着现在基材表面处理方式和新工艺的多样化,密封胶与基材粘结速度和粘结效果也不同。



  结构胶与基材粘结界面破坏的形式有三种,一是内聚破坏,即粘结力>内聚力;二是粘结破坏,即粘结力<内聚力,三是两种破坏形式均有,粘结破坏面积小于等于20%为合格,粘结破坏面积超过20%时为不合格;粘结破坏面积超过20%时都是实际应用中不希望出现的现象。导致结构胶与基材不粘的原因可能有以下六种:


  ⑴使用的基材本身就很难粘结,如PP、PE,由于其分子结晶度高、表面张力低,无法与大多数物质形成分子链的扩散和缠结,因而无法在界面形成较强的粘附力;


  ⑵产品粘结范围窄,只能对部分基材起作用;


  ⑶养护时间不够。通常双组份结构胶作用后,至少养护3天,而单组份则要养护7天,若养护环境的温湿度偏低,则需延长养护时间。


  ⑷A、B组分比例不对。用户在使用双组份产品时,一定要严格按照厂家要求的比例调配基胶和固化剂的比例,否则可能在前期固化中出现问题,或使用后期在粘结性、耐候性和耐久性方面出现问题;


  ⑸未按要求清洗基材。由于基材表面存在的灰尘、污垢及杂质等会阻碍粘结,因此使用前要对其进行严格清洗,以保证结构胶与基材粘结良好。


  ⑹未按要求涂抹底涂。在铝型材表面使用底涂进行预处理,在缩短粘结时间的同时,还可以提高粘结的耐水性和耐久性[3]。因此在实际工程应用中,我们要正确使用底涂,严格避免由于使用方法不当而引起的脱胶[4]。


  2.8 与附件不相容

  与附件不相容的原因是密封胶与相接触的附件产生了物理或化学反应,导致的危害有结构胶变色、与基材不粘、结构胶性能下降、结构胶寿命变短等。


  3 结论

  硅酮结构胶具有高强度、高稳定性、优异的耐老化、耐高温等优异的性能,广泛应用于建筑幕墙的结构粘结方面。但是,在实际应用中由于人为因素和所选基材的问题(不能严格遵守施工规范),对结构胶的性能造成很大的影响,甚至使其失效。因此,施工前应检查玻璃、铝材及附件等的相容性试验和粘结性试验,施工过程中应严格按照各个环节的要求进行,从而实现结构胶的效果,保证工程质量。



然而,常规配方结构胶即便满足安全性鉴定要求,当施工温度超过40℃或固化后使用温度超过60℃时,其力学性能与工艺性能也难以再满足要求。针对于普通结构胶在高温施工的弊端,卡本在已有配方的基础上进行了研发创新,成功开发出高温环境专用结构胶,并申请专利。卡本耐高温结构胶高温环境施工不流坠,且适用时间满足施工需求,在济南长清黄河大桥等项目中得到了成功的应用。