粘钢加固、植筋技术技术PPT

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1、粘接技术在桥梁维修与加固中的运用——植筋与粘贴钢板一、粘接技术概述1、粘接现代工程技术种类繁多数不胜数，归结起来有三种功能：成型、连接、改性。连接包括：焊接连接、机械连接、粘接连接。粘接：使用粘接剂将两种被粘接材料连接成整体的连接方式。在粘接剂固化成型过程中，胶液和被粘接材料之间经过复杂的物理化学反应形成一个与粘接剂固化物、被粘接材料结构与性能完全不同的界面层。界面层不仅使粘接剂固化物、被粘接材料结合成一个牢固的整体共同发挥作用，而且还能发挥被粘接材料的潜在能力，获得被粘接材料所没有的性能。2、粘接的作用机理（1）表面能：粘接剂两组份在被粘接物表面充分浸润，粘接剂在高能表面上的物理吸附所

2、提供的范德华力形成粘接强度。（2）化学键：与被粘接物表面形成化学键、离键、氢键。（3）机械铰合：粘接剂大分子进入被粘接物表面的孔隙、凹凸不平中，固化后形成机械铰合。上述三种作用使两个被粘接物形成牢固的连接。3、影响粘接接头的因素粘接接头的强度=粘附力-内应力粘附力：表面能、化学键、机械铰合的总和。内应力：固化收缩引起的附加应力、粘附力在被粘材料表面不均匀分布引起的附加应力、被粘材料表面的应力集中引起的附加应力总和。要获得较高强度的粘接接头必须提高粘附力，减小内应力。（1）表面处理工艺的影响粘接前必须对被粘接材料进行严格的表面处理，才能获得高能表面、充分发挥被粘接材料的表面能、增大粘接面积

3、，形成机械铰合。（2）胶液与被粘材料的相容性（亲和性）、胶液流动性（黏度）影响胶液必须在表面张力的作用下充分润湿或浸润被粘材料表面，使用胶液与被粘材料紧密接触靠近才能出现范德华力形成物理吸附、生成化学键。胶液的这种性能就是相容性（亲和性）。润湿或浸润是一种物理现象，当液体的表面张力小于固体物的表面张力时液体就能润湿或浸润固体物的表面。表面张力低同时流动性（黏度）也低。胶液与被粘材料的相容性（亲和性）、胶液流动性（黏度）是可以通过调整配方设计与表面处理方法来改善的。流动性高施工简便，同时灌注是能充满钢板与混凝土的空间形成密实胶层。加溶剂可以提高流动性但形成的固化物性能相当差，所以在桥梁维修

4、与加固中严格禁止在粘接中加溶剂。水的流动性（黏度）比胶液小得多，因此水与混凝土、钢板的相容性（亲和性）高。（3）环境温度与湿度的影响由于水与混凝土、钢板、纤维的相容性（亲和性）比胶液高，所以水对混凝土、钢板、纤维表面润湿或浸润能力也高。在一定温度与湿度情况下，混凝土、钢板表面将被吸附水覆盖，影响胶液对润湿或浸润。（4）流变性的影响流变性是环氧树脂在凝固前内部形成的临时三维网络结构，在剪切作用下恢复流动性的一种工作性能。它对环氧树脂形成密实胶层起到非常大的作用。在涂抹法粘贴钢板、粘贴碳纤维、涂装、植筋时流变性的好坏直接影响施工质量。涂装时流变性差的涂料要流挂，涂抹法粘贴钢板、植筋时流变性差

5、的粘接剂要漏掉。（5）固化物结构与性能的影响桥梁所处的环境温度一般是在-30℃~50℃。因此桥梁维修与加固中使用的粘接剂大都是环氧树脂与多胺固化剂。（1）环氧树脂的固化反应过程第一步：首先是伯胺中的活性氢与环氧基反应，生成仲胺。第二步：仲胺中的活性氢与环氧基反应，生成叔胺。第三步：剩余的胺基、反应物中的羟基与环氧基继续反应，直至生成高度交联三维网络结构的体形大分子。（2）固化过程的形态变化胶液低聚物凝胶化生成凝胶化物质；接着玻璃化；最后形成高度交联三维网络结构固化物。研究发现，环氧固化物的性能主要是以Tg（玻璃态转化温度）为转折点而发生变化。反应温度低Tg为玻璃态，反应温度在Tg过度区时

6、，环氧固化物的性能发生突变，弹性模量约下降三个数量级、抗拉强度和抗剪强度下降一个数量级。通常使用的是固化物玻璃态的性能。玻璃态转化温度Tg可以通过选择、调整树脂与固化剂结构、交联密度来控制。当玻璃态转化温度Tg温降至室温以下时，就能得到柔性环氧固化物，其冲击韧性、剥强度、伸长率都比较高，内应力比较小，对环境抵抗能力强。性能优越的固化物。但耐热性低。（6）界面层的影响前面讲过：在粘接剂固化成型过程中，胶液和被粘接材料之间经过复杂的物理化学反应形成一个与粘接剂固化物、被粘接材料结构与性能完全不同的界面层。界面层不仅使粘接剂固化物、被粘接材料结合成一个牢固的整体共同发挥作用，而且还能发挥被粘接

7、材料的潜在能力，获得被粘接材料所没有的性能。界面层的功能：a、传递应力在外荷载作用时界面把外力传递到并分布在整个构件上，如果界面不能有效传递外力，就会产生“脱粘”导致接头破坏。b、阻断裂纹适合的界面强度与冲击韧性，胶层中的疲劳裂纹扩展到界面上受阻而停止继续扩展。c、减少与消除内应力界面层强度与弹性模量介于胶层与被粘材料之间，减缓了胶层与被粘材料之间的力学性能梯度，从而减少了在应力传递过程中产生的内应力。d、吸收与散射作用光波、声波、