膠粘劑在大型鋼結構建筑工程施工中的應用

王慶龍

摘 要：鋼鐵制品隨著國家商業建筑的發展，在輕型鋼筋結構、多層、小型高樓等領域有了很大的發展機會。在用戶訪問并得到回音后，有一個普遍存在的問題是金屬房面板具有漏水現象。因此，一個重要的主題將是如何提高鋼結構的科學和技術含量，并解決鋼結構產品的缺陷。重點探究在在大型鋼結構建筑工程施工中膠粘劑的應用。

關鍵詞：鋼結構;膠粘劑;應用;建筑工程

中圖分類號：TQ431?????? 文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2022）01-0192-04

Application of adhesive in large steel structure

construction engineering

WANG Qinglong

（Beijing Urban Construction Group Co.，Ltd.，Beijing 100143，China）

Abstract：

With the rapid development of large-scale steel structures，the problem of water leakage in the construction of steel structures has become a research hotspot.The theme is how to improve the scientific and technological content of steel structure and solve the defects of steel structure products.This paper discussed the specific application ideas of adhesives in building waterproofing and construction，made the adhesives better play and improved the bonding effect according to different application scenarios.The application innovation of adhesives in the construction of large-scale steel structure construction projects was introduced，which provided a reference for promoting the better development of large-scale steel structures.

Key words：

steel structure;adhesive;application;construction engineering

雖然中國的鋼鐵建設起步較晚，但鋼結構是目前建筑設計各個領域中最重要的建筑形式，特別是在大型體育場館的建設中，鋼結構發揮了巨大的優勢，受到了各方的好評。鋼廠金屬屋面漏水現象是影響鋼廠發展的重要因素，科學選擇和使用膠粘劑對鋼廠進行良好的防水處理具有重要的現實意義，有效促進鋼結構的健康發展[1-2]。

1 膠粘劑在大型鋼結構建筑工程施工中的應用

1.1 膠粘劑

被粘物和膠粘劑之間的界面具有粘性相互作用，主要來源于離子鍵、金屬鍵以及共價鍵產生的化學鍵，其中存在于所有粘連體系中最普遍的作用力便是分子間的作用力，不可否認的是其他作用力也是存在于粘接體系中的，但是只有在特殊情況下，其他作用力才能發揮粘接力的作用。

一般來說，膠粘劑在粘接前和粘接后是不同的狀態，粘接前是液體，粘接后成為更堅固的固體。且并非所有膠粘劑均是同一類型的固化方式，特殊粘結劑需根據具體說明采取相應的固化模式和涂膠以達到應用效果。全面考慮每種膠粘劑的成分和附著力，在這種情況下，可以獲得相對較好的粘接效果并充分發揮其粘膠的作用。

膠粘劑主要以3種應用模式存在：

1.1.1 填縫膠

填縫膠最重要的技術要求是填充部件之間的間隙，無需提供技術抗拉力、或抗剪力以及抗拉強度。抗拉力、或抗剪力僅僅用來維持自身結構的穩定性。但是，大多數填縫膠必須具有一定的阻擋水的性能以及密封的性能。

1.1.2 密封膠

密封劑類似于填縫膠劑，主要用于空氣密封、或者阻止水的需求，但它可以應用于更復雜、更強的酸堿性、高粉塵以及高壓力的環境當中。因此，與填縫膠相比，其強度對酸堿度要求較高，自身的抗拉和抗剪能力也有更高的要求。

1.1.3 結構膠

結構膠主要用于粘合技術結構，當今，膠粘劑發展迅速，結構粘結劑已經取代了更多的栓接、鉚釘連接、焊接以及其他連接工藝，或通過固定、鉚接和其他結構形式使系統具有足夠的抗剪能力以及抗拉能力。在確保穩定性的前提下，對于抗剪能力以及抗拉能力有了更高的需求[3]。

1.2 膠粘劑在建筑工程施工中的選用

材料之間的粘接強度取決于材料的物理和化學性質。粘結劑的選擇必須適合建筑材料，在粘接過程中，必須進行充分的表面預處理[4]。在水泥粘接中，粘結劑必須長期承受水和天氣的影響，并且能夠承受內外的熱循環。對于水泥砂漿或環氧粘結劑的改性，可以使用在涂膠之前，必須徹底清潔粘結劑表面，以去除表面污染。不飽和聚酯粘結劑和環氧樹脂粘結劑可用于石材的涂膠。由促進劑、觸發器和材料組成的粘結劑組成。可用于非結構插座連接，如石材的定位和維護。用于石材粘接的干懸浮粘結劑，作為結構支架的粘結劑，主要樹脂一般為環氧樹脂[5]。改性環氧樹脂粘結劑用于超薄石材復合板。不飽和樹脂具有耐紫外線老化、耐堿性和耐水性差的特點。在光和水的作用下，會出現變色、開裂和膨脹等質量問題。因此，被環氧樹脂取代了它。在石材粘接的情況下，石材的耐久性幾乎是無限的，環氧樹脂的耐久性可達50年。因此，應每30年或至少每30年修訂一次[6]。石材背面必須在粘接前徹底清潔。粗糙的背面可以提高機械粘接性能。多數是建筑材料，其必須使用具有足夠彈性的粘結劑，以防止玻璃破裂。因此，常用的粘結劑是硅膠，對粘結劑的伸長率為20%。斷裂伸長率為25%～40%。適用于玻璃粘接的粘結劑是環氧樹脂、聚氨酯等，有時需要硅烷底漆。木材在干燥和吸濕過程中會收縮和膨脹，使用的粘結劑也必須是柔性的。環氧樹脂、聚氨酯粘結劑可用于粘接使用氰化物和丙烯酸膠。環氧樹脂是金屬粘接的最佳粘結劑。此外，在粘接前，粘結劑表面應徹底清潔。結合化學表面處理，塑料和增強塑料可與聚氨酯和聚丙烯酸酯膠結合，有時還可與特殊材料結合溶劑型粘結劑，如PVC管及其附件，是膠合的。環氧粘結劑通常用于膠合碳纖維增強粘結劑。

1.3 大型鋼結構

1.3.1 大型鋼結構特點

與其他材料相比，高強度鋼結構材料具有明顯的彈性和密度性等方面比值比較小，且在相同的受力下，材料的截面積比較小，質量大，便于運輸、施工和安裝。鋼結構內部部門組織一致，整體效果好，實用性強，且性能計算的可靠性是顯而易見的。大型鋼結構的精度和生產率均滿足設計要求，裝配速度快，施工周期短，在進行焊接的過程中，需保障密封效果，鋼結構可以焊接成高壓容器。鋼結構的耐腐蝕性較差，尤其是在潮濕環境中，一般來說，鋼結構必須鍍鋅和防銹，需定期的對其進行維護，從而防腐蝕和進一步膨脹。鋼結構具有低碳和環保的特點，可重復使用，主要是回收利用特點較突出。

1.3.2 大型鋼結構施工

在施工組織方面，鋼結構接管組裝，不需要鋼筋、板和柱的模板鋼板。鋼構件在工廠制造，精度高，質量可控，到貨便可以對其進行安裝，需要投入的周轉材料較少。當地安裝材料為標準產品，易于組裝的比率很高，可以顯著降低現場運輸的組織壓力，降低內部和外部風險。在工藝流程方面，混凝土結構需要進行原材料加工、整個房間安裝等8種流程才能完整的完成一套結構，但是鋼結構只需要工廠預制、現場安裝和鋼結構桁架板的鋪放以及混凝土的澆筑等4種流程。施工工藝建筑技術比混凝土結構更快。此外，鋼結構可同時用于大空間建筑和雙層建筑，能快速安裝。在此過程中，還可以插進來幕墻的內置構件和機器以及電氣外殼的安裝，比較容易交叉作業。一般在施工雨季時，工件的安裝和地面混凝土的澆筑對于樓板建筑影響不大，有利于提升工期的速度。在與混凝土施工相同的條件下，計算完工工程后與施工時間相比，鋼結構僅為混凝土的1/3～1/2。

1.3.3 大型鋼結構應用

以醫院建筑某一棟樓為例，對大型鋼結構的應用進行分析。

建筑功能包含門診室、病房、手術室等建筑。其高度等可根據實際情況設定，當初抗震系數尤為重要。

1.3.3.1 大型鋼結構在醫院建設中的主體結構

本次工程采用鋼結構計算模型主要是框架結構體系。柱為箱形截面400 mm×600 mm，梁為H型截面，主梁為500 mm×300 mm×8 mm×6 mm，次梁為400 mm×250 mm×8 mm×6 mm，材料主要為Q345B。此次尺寸參考某醫院設計。

1.3.3.2 大型鋼結構在醫院建設中的連接節點

本次工程鋼架鋼筋以及柱子均采用高強度螺栓將梁進行焊接，主次梁主要采用摩擦型螺栓來對其進行連接，施工現場距梁頂約1.2 m進行接頭拼接，節點施工方便，確保力驚進行傳遞的合理性，從而更好的展現出醫院大樓的裝配程度。

1.3.3.3 大型鋼結構在醫院建設中的管線和板材體系

在此次工程當中，大型鋼梁程度開孔方式采用機電管線的模式，矩形鉆孔工程主要應用加勁肋補強的方式，圓孔采用環形板焊縫的形式，為保護施工質量，開孔和加固將在專業工廠進行。鋼結構的管線綜合增加了房間的高度，減少了彎線的數量，降低了能源消耗。墻體中材料主要是蒸壓、輕質、多孔混凝土板、水泥和礫石砂等。且經過防腐防銹處理后，鋼筋的張拉效果增強，特別是經過高溫、高壓蒸汽處理后，混凝土板具有多孔效應，且混泥土板的質量更輕，具有隔絕聲音的功能。建筑外墻采用150 mm厚ALC板+保溫裝飾集成板，采用專用砂漿和錨固膠粘在ALC底墻上。填充防風雨硅膠，外墻采用滑動螺栓連接安裝預制，建筑內壁采用200 mm厚ALC板安裝，主體結構采用夾管法來進行預制，工藝比較成熟，焊接量比較小，施工舒適，預制和裝配度比較高，大大減少了濕作業，施工舒適快速。

1.3.3.4 大型鋼結構在醫院建設中的內部裝飾品，防火防腐方式

施工部分采用預制門墻、預制活動地板、預制欄桿、預制整體吊頂、整體衛生間、預制護理單元、診斷單元等等，后期集成部分可以整體進行移動，可以在預制構件之間進行拆裝重組，從而為醫院區域的可持續發展提供了大大的便利[7]。

2 膠粘劑在大型鋼結構建筑工程施工中具備極好的防水作用

2.1 大型鋼結構在建筑工程中漏水原因

在實踐過程中，我們發現金屬板屋面滲漏的原因很多。金屬板的材料特性或熱傳導問題均是導致漏水問題的原因，且金屬板熱傳導產生位移是因為它受到黃金板塊表面彈性變形的影響，也是造成水外流的一個重要原因。此外，房屋的建造以及設計均是造成金屬板屋面滲漏的原因，漏水量不僅影響施工質量，它也會損壞現有的室內設備，嚴重影響室內生活以及居民們的生活，所以做好金屬面板的防水工作尤為重要。

2.2 大型鋼結構在建筑工程中漏水的解決方案

在過去，硅酮膠主要用于鋼結構的防水以及密封的處理，施工后一段時間，這種材料具有一定的防水功能，但一段時間之后，該材料容易出現老化、強度低以及施工中不確定人為因素的影響等缺點。說明硅酮膠用于鋼結構的防水以及密封的處理并不理想。此外，一家公司在施工中使用密封劑。這些材料的耐久性很短，而且容易老化，所以很難達到防水需求。目前，除施工設計因素的影響外，丁基橡膠防水處理是鋼結構中防水效果較好的材料，丁基橡膠主要由聚異丁烯以及混合丁基橡膠組成。是一種新型綠色、環保、無溶劑的粘接材料，該材料是通過特殊的制造工藝生產出來的。該技術先進，已在鋼結構企業中得到很好的應用。該材料的主要特點是化學穩定性好，使用年限可達20年，機械性能好，應用過程中具有良好的水密性和耐低溫性，施工過程中工藝相對簡單，環境適應性相對較好。目前，它似乎具有良好的應用前景。

2.3 丁基橡膠在大型鋼結構在建筑工程中防水粘接作用

對于新的金屬鋼結構建筑來說，首先根據彩板的形狀與丁基橡膠密封防水粘連的應用節點進行設計，然后在根據大型鋼結構彩板之間的連接情況，選擇不同規格的膠粘劑進行粘接[8]。清潔裝訂被粘物體的表面，此次操作要在施工開始之前。在正式施工時，首先一端連接板，然后慢慢打開，其次沿著防粘鋼筋位置將密封膠粘劑粘接到指定的彩板位置。用手按壓膠帶處，膠帶粘接處便可以更牢固。最后將膠帶上面的分隔紙撕掉，使其按照順序粘住，擰緊螺釘，使得膠帶上下粘接面連接密實。

在大型金屬鋼結構屋面修補工程的防水過程中，應明確鋼屋面的大部分滲漏主要發生在水泥墻和屋面之間的連接。應根據滲漏情況進行有針對性的舉措。

修理屋面構件時，必須去除原有的防水粘結劑，并仔細清潔要修理的部件。然后選擇合適丁基橡膠進行密封防水粘接，在對需要覆蓋的地方進行覆蓋，最終按壓至牢固便可以。在修補混凝土即水泥墻與屋面板連接時，先清理混凝土與混凝土板之間的粘結，擦洗干凈，然后按相應規格的防水密度單面丁基橡膠進行粘接，覆蓋維修部位，然后依次壓牢。[9]

清潔工作屋頂和水泥墻，最終選擇規范中的丁基橡膠級單層玻璃。按照防水和防粘密封的平面順序，使各個地方牢固粘接。

2.4 膠粘劑在大型輕鋼結構植筋中的作用

對大型鋼建筑植筋技術是一種以化學藥劑為增強劑的技術。混凝土膠確保鋼筋和混凝土之間具有良好的粘結性，減少對原部件損壞的施工技術它被用于建筑加固和功能改造領域，是解決這一問題新的結構保護方法。

2.4.1 膠粘劑在輕鋼結構建筑植筋的工藝流程

一般情況下，先定位，然后鉆孔，緊接著做好一個良好的鋼材清理孔以及除銹的任務，然后配置錨固膠，植筋，緊接著采取保護與固化措施，并最終進行必要的檢驗，以確保施工后的安全及效果。

2.4.2 膠粘劑在輕鋼結構建筑植筋中的關鍵環節

2.4.2.1 鉆孔深度及孔徑

鉆孔直徑d為4～8 mm（其中d為鋼筋和螺栓直徑;小直徑鋼筋取較小值，大直徑鋼筋取較大值）。強度等級需等于或大于C20，HRB400、HRB335（Ⅱ級）、RRB400（Ⅲ級）均采用螺紋鋼筋，而Q345、Q235螺栓以及5.6級螺桿鉆孔的深度均為15 d，因此深孔15 d的錨固力通常比鋼材的錨固力更好。而對于非重載鋼筋或螺釘（即光學圓形鋼筋）為增加5 D的鉆孔深度。實際鉆孔深度可根據實際錨固力后的15 d為基準，并考慮實際需求，通過現場拉伸試驗或者根據相應規范和標準計算確定[10]。

如果在建材強度等級少于C20，或者在巖石或在混泥土上進行植筋，則相應增加錨固深度。鉆孔深度因根據表面實心混凝土的有效鉆孔深度進行計算。

2.4.2.2 錨固膠的配置

在進行植筋膠時，可將其分為兩個組A和B，這兩個組在進行配膠時應使用機械攪拌的方式進行粘合，但在在特殊情況下使用手動攪拌，手動攪拌是人工完成的。然后通常使用干凈的容器，可以選擇一個干凈的塑料盆或金屬盆。使用攪拌器混合這兩種成分膠體混合均勻通常需要10 min左右?；旌蠒r必須朝一個方向進行，注意不要盡可能多地混合空氣，因為混入空氣容易產生氣泡。配對的粘結劑應使用一次，而不是下一次使用剩余膠。在生產膠粘劑時，建議每次膠的用量不超過5 kg，以免造成浪費。

2.4.2.3 抽檢植筋

植筋后3～4 d可進行隨機檢查。測試可從千斤頂、錨具以及反力架形成的系統中進行檢驗。當鋼結構設計達到功率值時，檢測結果直觀可靠。

2.4.2.4 重要事項

（1）錨固膠的配制應始終符合《混凝土結構加固設計規范CB50367—2006》中關于加強配制說明的相關要求;

（2）孔內灰塵、雜物是否清除，鋼筋、螺釘是否脫落，膠配比是否準確，攪拌部位是否均勻，孔內粘結是否密實，均決定錨固效果是否良好;

（3）在結構膠中加入納米防沉材料，但每次使用前需檢查膠是否有沉淀的現象。如果有沉淀，用細棒均勻攪拌;在冬季，當溫度較低時，成分會結晶并變厚。在通過結晶除去混合物之前，只需將粘結劑浴加熱到大約50 ℃，它對膠粘劑的效果沒有影響。如果現場的平均溫度低于0 ℃;可使用碘鎢燈，可提前預熱30～50 ℃，或使用電爐或水浴加熱等增加溫度的方式;

（4）千萬小心不要將水混合至桶中?，F場平均溫度一般低于-5 ℃;，建議錨固加溫至0 ℃以上且持續超過24 h;

（5）結構粘結劑的性能不斷提高，因此操作手冊也在不斷變化。根據具體情況為準。

3 結語

大型鋼結構在建筑學領域具有質量輕、耐久性強、抗震性能好、性價比高、耐久性好等優點，尤其是在大型施工現場施工中，大型鋼結構的優點更加突出。隨著大型鋼結構的快速發展，解決了鋼結構的施工中的漏水問題已成為一個研究熱點。本文主要從建筑工程施工的實踐出發，探討了膠粘劑在建筑防水和建筑中的具體應用的思路。針對不同應用場景分別進行描述，為了使膠粘劑更好地發揮膠的作用，對膠粘劑在大型鋼結構建筑工程施工的應用進行探討，從而促進了大型鋼結構的更好的發展。

【參考文獻】

[1]于穎.高性能混凝土在建筑工程中的應用及設計要點[J].黑龍江科技信息，2010（5）：296.

[2] 趙斌.膠黏劑在鋼結構建筑工程中的應用[J].中國建筑金屬結構，2013（12）：86.

[3] 李健灝，羅順.建筑結構膠粘劑的發展和選用[J].科技創新導報，2017，14（26）：157-159.

[4] 劉江華.鋼架構建筑工程中膠粘劑的應用研究[J].粘接，2020，44（10）：10-13.

[5] 梁爽.鋼結構用膠安全性鑒定[J].四川建筑科學研究，2016，42（1）：39-44.

[6] 姜麗萍.國內結構膠粘劑的研究進展[J].應用化工，2016（S2）：211-215.

[7] 黃準.裝配式建筑結構在醫院建筑中的應用[J].工程技術研究，2020，5（16）：42-43.

[8] 謝植偉，吳盛培，馮艷.膠粘劑在鋼結構建筑工程中的應用分析[J].商品與質量（學術觀察），2013（5）：55.

[9] 張文菁，黃偉斌.醫院改造中鋼結構技術的巧妙應用[J].建筑工程技術與設計，2018（34）：643.