常見聚合類建筑結構膠粘劑特性與應用優勢及發展趨勢

摘 要：隨著我國建設工程技術的不斷發展，建筑行業及配套產業的迅速崛起，帶動了建筑膠粘劑行業的快速發展，推動了建筑結構膠粘劑研究開發和生產技術的迅速發展，使其應用場景越來越廣泛。為了解決目前建筑行業膠粘劑的固有缺陷、保障建筑工程安全可靠，從結構膠粘劑應用分類為出發點，比較不同膠結材料的特性，并總結歸納出既有膠粘劑的優點和不足。結合當前建筑行業的熱點領域和國家政策導向，提出今后綠色、節能、環保的裝配式建筑結構膠粘劑是主要發展趨勢。

關鍵詞：膠粘劑；建筑材料；應用與發展

中圖分類號：TQ437+.1

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）11-0030-04

Characteristics application advantages and development trend of common polymerized building structural adhesives

WANG Yalan

（Shaanxi University of Chinese Medicine Foundation Construction Office，Xianyang 712046，Shaanxi? China

）

Abstract：The continuous development of Chinese construction engineering technologyand the rapid rise of the construction industry and supporting industries lead to the rapid development of the construction adhesive industry，promoting the rapid development of the construction of structural adhesive research and development and production technology，and making its application scenarios more and more extensive.In order to solve the inherent defects of adhesives in the current construction industry and ensure the safety and reliability of construction projects，the classification of structural adhesive application was taken as the starting point，the characteristics of different bondingmaterials were compared，and the advantages and disadvantages of existing adhesives were summarized.Combined with the current hot areas of the construction industry and the national policy guidance，it is proposed that the green，energy-saving andenvironmental friendly structural adhesives for assembly buildings are the main development trend in the future.

Key words：adhesive;building materials;application and development

建筑行業及配套產業的迅速崛起，帶動了建筑膠粘劑行業的快速發展，使其應用場景越來越廣泛，為我國建筑結構膠粘劑的發展帶來了巨大的發展空間。采用建筑結構膠粘劑加固改造建筑物，是目前廣泛采用的一種加固技術。建筑工程施工用膠的粘連技術，克服了以往常用的施工技術難題，取得了較好的經濟效益和社會效益。因此，梳理我國建筑結構膠粘劑的具體應用及發展趨勢對我國建筑工程持續穩定發展大有裨益。

1 建筑膠粘劑的定義和分類

1.1 建筑結構膠粘劑的定義

建筑結構膠粘劑是人類使用的最早的膠粘劑之一，在人類建筑史中膠粘劑一直都扮演著重要的角色，無機膠粘劑則是人類歷史上最早使用的膠接材料，如粘土、石灰等［1-2］。自18世紀水凝水泥問世以來，水泥成為近現代建筑中使用的主要膠粘劑，至今仍然活躍在工程建筑施工活動中。自20世紀30年代開始，高分子材料科學開始興起，并在建筑業中得到越來越廣泛地應用。建筑結構膠粘劑可以應用于建筑行業的每一個工序，乃至每一種材料。在建筑結構中使用膠粘劑不僅能夠提高建筑物的質量，增加審美度、舒適度，還可以改進施工工藝、實現效率倍增［3-4］。

1.2 常見建筑結構膠的類型及特性

以有機高聚物為基礎的建筑結構膠粘劑按使用的聚合物種類可分為2種基本類型，熱固性和熱塑性，如表1所示。

1.2.1 環氧膠粘劑

環氧膠粘劑（Epoxy Adhesive）分為單組分環氧膠、雙組分環氧膠等。環氧樹脂膠粘劑中含有的羥基、醚鍵、氨基等多種極性基團和活性很強的環氧基，這些物理化學特點賦予環氧膠粘劑對金屬、混凝土、玻璃、木材等以優良的附著力。環氧膠粘劑是目前使用最為普遍的一種高分子膠粘劑。環氧膠粘劑固化后膠性性能好、機械強度高、耐介質、耐老化，還具有較好的電絕緣特性［5-6］。目前市面上的環氧樹脂膠粘劑基本無毒無害，符合當前綠色發展和綠色生活的需要。

1.2.2 丙烯酸酯膠粘劑

丙烯酸酯膠粘劑（Acrylate adhesive）是以甲基丙烯酸酯、α-氰基丙烯酸酯或與其他烯類單體為基料，經聚合反應所得的膠粘劑。丙烯酸酯膠粘劑種類繁多，性能各異，因其易加工、耐環境性及色澤清淺等特點得到建筑施工的廣泛青睞。其中，α-氰基丙烯酸酯膠粘劑的應用場景最為廣泛，幾乎所有的建筑基材都可以用α-氰基丙烯酸酯膠粘劑來粘接［7-8］。在建筑行業，丙烯酸酯膠粘劑用于建筑物加固和結構改造的鋼筋錨固，玻璃及金屬幕墻后加埋件的安裝，地鐵、輕軌道釘的錨固。

1.2.3 有機硅膠粘劑

有機硅即有機硅氧烷，是指以“Si—O—Si”為主鏈，硅原子上聯接有有機基的交聯型的半無機高聚物。有機硅樹脂和硅橡膠彈性體是當前應用于建筑結構的2大膠粘劑。其中，有機硅樹脂是高度交聯的網狀結構的聚有機硅氧烷。與一般有機樹脂膠粘劑相比，硅樹脂膠粘劑具有如下特性，耐熱性較強，高溫下電氣特性降低很少，具有一定的憎水性，浸水后能夠快速恢復原來的狀態［11-12］。

鑒于有機硅優越的分子結構，使其兼具“兩性”——即無機材料良好的機械物理性能和耐高低溫性，這是一般有機化合物所不能具備的優良特性。另外，由于Si在化學元素中的獨特性質和分子的螺旋狀結構，使得有機硅膠粘劑具有高模量、透氣性、疏水性、易加工性和極低的表面能。

1.2.4 聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑是指主鏈上氨基甲酸基團（—NHCOO—）和（或）異氰酸酯基（—NCO）的膠粘劑，它具有優異的性能，且應用領域廣泛。聚氨酯膠粘劑中含有極性極強、活性較高的—NCO，能與表面含有活潑氫原子的材料產生共價鍵，可以參與EPDM的交聯，還適用于金屬制品之間的附著，因其固化屬于加聚反應，所以在膠接過程中不會有副產品產生，不易發生膠合層缺陷。聚氨酯膠粘劑具有優良的耐低溫性能，可在-253 ℃下使用［13-14］。除此之外，它還具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐臭氧及防霉菌等性能。在建筑結構中，常被用于粘接泡沫塑料、木材、橡膠等外表光潔的材料。

2 建筑結構膠粘劑的應用優勢

2.1 建筑基材粘接加固中的應用

建筑基材的粘接加固作業主要是用結構膠粘劑將鋼板、型材、纖維復合材料、纖維混凝土、環氧砂漿等補強加固材料牢固粘接在各種建筑構件上，如柱、梁、樓板、陽臺、墻體、鋼結構等部位。不過，根據GB 50367—2013《混凝土結構加固設計規范》的規定：“承重結構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”，不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂的分子量低，耐候性、耐水性、耐久性較差，若用于承重構件的加固補強，很容易埋下安全隱患。而環氧樹脂膠粘劑以其優異的力學性能、附著性、固化收縮率、公益性和抗化學藥品性能，成為國際上公認的加固混凝土首選的膠粘劑［15-16］。

2.2 建筑裝飾工程上的應用

建筑裝飾工程中需要粘接的材料設計面很廣，其表面形貌和物理化學性質各不相同。例如水泥、黃沙等，它們硬化后強度高、硬度大，屬于堿性氧化物，能與酸發生反應；金屬材質的物品普遍具有導電導熱性，膨脹系數大；還有玻璃、石膏、陶瓷等制品，絕緣性好、耐腐蝕性強，熱膨脹系數小。

2.3 建筑結構灌注與修補粘接上的應用

這一應用場景主要是在鋼筋表面和混凝土之間使用建筑結構膠粘劑將二者牢固地粘接成一體的膠結工藝，以此達到鋼筋混凝土協同作業的目的。除了起到機械性性固定作用外，它還可以應用在普通部件上，實現對普通部件的密封修復，從而使其滿足其最初的設計需求，有效預防和控制構件中的裂縫。因此，它不僅適用于一般的民用建筑、工業建筑，還適用于水利工程、軍用工程等多種應用分類［17-18］。

2.4 建筑裝配式構件中的應用

近年來，由于其施工速度快、造價低、工程效率高以及能降低粉塵、噪聲污染、水污染等特點，裝配式建筑逐漸得到了廣大市民的青睞，并在今后的城市建設中將會得到更加廣泛的應用。在裝配施工中，結構膠粘劑是一種十分常用且重要的工業材料，能夠滿足裝配式建筑基礎的粘接強度要求、各種物理化學性能（如韌性、固化收縮性、耐熱性、電絕緣性等）需求，同時還可以對建筑構件進行補強和維護。因此，建筑結構膠粘劑在裝配式建筑中的發展和應用前景十分廣闊［19-20］。

3 建筑結構膠粘劑的施工工藝優勢及不足

3.1 建筑結構膠粘劑的優點

（1）若膠粘劑均勻地敷抹在連接點表面，在加固處則能夠實現應力分布均勻的效果。（2）建筑結構膠粘劑能把各種性能的建筑材料緊密膠接在一起，即使在當今的建筑材料多元化的時代，這種優勢也是其他施工工藝所無可比擬的［21-22］。（3）膠粘劑的密封性能良好，能夠有效隔絕空氣、水等環境介質。（4）使用膠粘劑進行施工，工序簡單，可以顯著加快工程進度，在施工中還可以提高效率、降低成本、節約能源等。（5）通?？梢栽诔鼗蛑械葴囟认逻M行施工，而且對環境、資源也十分友好。（6）選擇功能性膠，還可使接縫處具有絕緣性、導電性、導磁性和快速固化等特性，能滿足多樣化的建筑需求［23-24］。

3.2 建筑結構膠粘劑的不足

（1）膠粘劑70％以上是高聚物，其耐老化、抗化學藥品性能差強人意。（2）膠粘劑以極性基團的分子間實現物質之間的膠結，其粘接強度還有待改善。（3）膠粘劑的工作溫度不夠寬泛，非結構膠不耐高溫，只能在-60～100 ℃下使用，結構膠的使用溫度為-253～315 ℃；無機膠粘劑雖可達到700～800 ℃，但附著性、耐久性能上卻有較大缺陷。（4）目前尚無一種有效科學的膠粘劑無損檢測技術。

4 建筑結構膠粘劑未來的發展趨勢

據統計分析，未來5～10年內，我國膠粘劑行業需求將以8%～10%的速度增長，而建筑行業是膠粘劑應用最為集中的一大市場。在過去5年中，受多項國家政策帶動，裝配式建筑迅猛發展，其對膠粘劑的需求也水漲船高［25-26］。由于裝配式建筑特有的建造流程，其單位面積用膠量顯著高于傳統建筑的需求，在2021年裝配式建筑對膠粘劑的需求已經超過600 kt。從整體來看，裝配式建筑對膠粘劑的需求將是未來5年建筑機構膠粘劑最大的增長點。裝配式建筑中混凝土構件表面特性及板塊位移等因素對膠粘劑粘接性能、彈性、耐候性和可涂飾性提出了更高的要求［27-28］。因此，建筑結構膠粘劑行業的主流發展趨勢將是硅酮膠粘劑向改性硅酮膠粘劑的需求轉變。

5 結語

在科技進步和生產實踐中，建筑結構膠粘劑被越來越多地運用到建設工程的各個領域中。目前，雖然膠粘劑已經不斷地取得新的成果，但是就目前的情況來看，某一類的建筑用膠粘劑還不能完全滿足建筑結構的全方位需求。所以，在今后的建筑工程中，必須從不同類型的膠粘劑組合應用來實現建筑物的補強、裝飾、改造等要求。同時，還要掌握建筑行業新的發展趨勢以及國際國內施工規范的變動，進一步提高膠粘劑的各項性能，使之助力新世紀建設工程的良性發展。

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收稿日期：2023-06-10；修回日期：2023-09-12

作者簡介：王亞蘭（1987-），女，碩士，工程師，研究方向：工程管理；E-mail：840447630@qq.com。

引文格式：王亞蘭.

常見聚合類建筑結構膠粘劑特性與應用優勢及發展趨勢

［J］.粘接，2023，50（11）：30-33.