硅酮結構膠用于聚丙烯塑料防水板與混凝土的粘接試驗

唐進 云中雨

摘 要：為了更好地突出硅酮結構膠的拉伸粘接強度、閉水性、耐水性等特點，提高相關防水工程的施工質量，以硅酮結構膠為研究對象，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。分析了硅酮結構膠組成與特點，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構膠的拉伸強度、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、力學性能，還能確保地聚合物內部結構的致密性和微觀性，符合實際應用需求。

關鍵詞：硅酮結構膠；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

硅酮結構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，該結構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，確保整個工程表現出較高的力學性能穩定性和可靠性，所以，在硅酮結構膠的應用背景下，如何科學地進行聚丙烯塑料防水板和混凝土粘接是技術人員必須思考和解決的問題。

1 硅酮結構膠概述

1.1 硅酮結構膠組成與特點

硅酮結構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，可以發生一系列的化學反應，導致該密封膠在最短時間內出現固化現象，并形成結構穩定的硅橡膠，該硅橡膠具有粘接性能良好、防水性能高等特點，使得硅酮結構膠憑借著自身高溫性、耐水性、粘接性等特點，被廣泛地應用于聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接中，并取得了良好的應用效果。對于硅酮結構膠而言，內部含有有機硅密封膠［1］，該密封膠內部含有多個Si—O—Si鍵，通過將多個Si—O—Si鍵進行有效地組合，可以形成結構穩定的Si—O—Si鍵骨架，這為后期真實、有效地反映出硅酮結構膠實際固化過程提供重要的依據和參考，使得整個硅酮結構膠表現較高的密封性、耐高低溫性、粘接能力等優勢。

1.2 硅酮結構膠主要問題

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

1.2.1 膠體老化

硅酮結構膠一旦出現老化問題，會降低其防水性和密封性，這是由于硅酮結構膠長時間放置于戶外環境并受到高溫、潮濕等天氣因素下造成的，其中，當戶外環境溫度過高時，硅酮結構膠很容易出現老化問題，如當戶外環境溫度達到95 ℃時，硅酮結構膠內部所含有的硅氧鍵會出現一系列的水解反應，造成整個膠體出現軟化現象［2］，這無疑降低了膠體整體粘接性能，從而引發開裂、剝落問題。

1.2.2 硅酮結構膠質量

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構應力，所以，硅酮結構膠質量高低將會直接影響其耐久性、防水性和密封性［3］。對于硅酮結構膠而言，其民用研究主要開始于20世紀80年代，通常由于受到企業規模、生產力等因素的影響，導致硅酮結構膠出現質量參差不齊現象，甚至還會導致市場出現各種劣質產品。另外，硅酮結構膠在實際生產期間，運用了大量的添加劑，導致產品生產成本不斷降低，采用較低的市場價格進行惡性競爭。這些劣質產品的使用，會降低硅酮結構膠的耐久性［4］，該結構膠使用性能僅僅能維持一段時間，當該結構膠內的白油揮發完后，很容易出現開裂、脆化、粉化等問題，導致結構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 結構膠使用混亂

在對聚丙烯塑料防水板與混凝土進行粘接期間，通常會對硅酮結構膠材質、功能提出了更高的要求，當其防水等級不同，所使用的硅酮結構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構膠科學化使用［6］，導致其使用出現混亂問題，甚至還出現多種密封膠同時混合使用等不良問題，這樣一來，很容易導致密封膠材料出現不必要浪費現象，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 結構膠施工不規范

在使用硅酮結構膠，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標準和規范，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構膠期間，還要確保該密封膠涂抹的均勻性，避免因外墻結構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標準和要求，對硅酮結構膠進行均勻涂抹［8］，導致該密封膠的防水性能和粘接能力不斷下降，嚴重影響了結構膠的使用效果［9］。

1.3 硅酮結構膠選擇和使用注意事項

對于硅酮結構密封膠而言，在實際應用期間，很容易出現一系列問題，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象的出現，充分發揮和利用該結構膠的應用優勢，施工人員要從以下幾個方面入手，對硅酮結構密封膠進行科學選擇和使用，為后期相關粘接試驗的開展提供重要的依據和參考。

1.3.1 選用合適的硅酮結構膠

為了確保所選用的硅酮結構膠具有較高的質量，施工人員要在綜合考慮密封效果、施工條件以及相關材料性能等因素的基礎上，選用最合適的硅酮結構膠，還要優先從信譽度較高且正規生產廠家中，采購硅酮結構膠，避免因廠家不正規而導致采購的硅酮結構膠出現偷工減料現象，只有這樣，才能進一步提高硅酮結構膠質量，為后期高標準使用打下堅實的基礎。

1.3.2 科學設置硅酮結構膠使用環境

在使用硅酮結構膠對聚丙烯塑料防水板與混凝土進行粘結期間，要做好對硅酮結構膠使用環境的科學設置，所設置的硅酮結構膠使用環境必須滿足以下幾點要求。

（1）禁止在潮濕環境下使用硅酮結構膠，確保其使用環境的干燥性；

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

（3）禁止使用非結構硅酮結構膠，進行施膠施工。

1.3.3 科學控制硅酮結構膠固化時間

在使用硅酮結構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量。硅酮結構膠在實際使用中，通常會表現出比較復雜的固化反應過程，此時，會花費大量的時間，形成相應的Si—O—Si骨架，如果縮短了該密封膠固化時間，會降低Si—O—Si骨架的穩定性和可靠性，導致所形成的Si—O—Si骨架結構過小，從而對該密封膠的粘接性能產生不良影響，難以保證聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接力，甚至，還會引發硅酮結構膠脫落現象。反之，如果硅酮結構膠固化時間過長，會導致聚丙烯塑料防水板與混凝土之間的粘接處出現大量氣泡問題，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，為了充分發揮和利用硅酮結構膠的應用優勢，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構膠固化時間的科學化設置。如在常溫環境下，將硅酮結構膠固化時間設置為25～30 min即可。

2 硅酮結構膠粘接拉伸強度試驗

2.1 粘接強度測定試驗原理

參照工程結構加固材料檢定相關標準和要求［10］，采用粘合加固的方式，將粘接材料與基材進行充分結合，并形成系統、完善的正拉粘接強度測試方案。將粘接試塊的長、寬統一設置為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、高分別設置為40、40、20 mm，將混凝土基材試件塊的長、寬、高統一設置為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的受拉面積，mm2。

2.2 試驗構件設計與準備

通過使用硅酮結構膠，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果如表1所示。

2.3 試驗加載及數據采集

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

2.4 粘接強度試驗數據分析

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］，契機對相關數據的全面化記錄（在處理這些數據時，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據。由表2可知，通過將硅酮結構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構膠用到地下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、完善，實現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果完全符合實際工程值，并對這些數據進行全面地分析和對比；第2種試驗僅一組，結果如表4所示。由表4可知，通過將硅酮結構膠應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，整個硅酮結構膠具有凝固時間適中、施工操作簡單高效等特點。

但是，2種試驗所獲得的數據具有一定的差異性，出現這一問題的原因：

（1）在進行試驗加載期間，塑料塊在外界拉伸力的作用下［16］，會產生一定的負載作用力，同時，當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）當塑料快的粘接面積不斷增加時，硅酮結構膠凝固難度會增加，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 硅酮結構膠粘接的耐水性、耐久性試驗

3.1 試件制作與材料準備

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］，并將涂膠厚度設置為1 mm，然后，采用打磨處理的方式，確保混凝土試塊的粘接面的平整性。在此基礎上，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組實驗天數分別設置為90、180、360 d。

3.2 試驗加載與數據分析

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，硅酮結構膠具有穩定的耐水性能，通過將其應用到聚丙烯塑料防水板與混凝土粘接領域中，可以獲得良好的耐久性。

4 工程模擬閉水性能試驗

4.1 試件制作與材料準備

該工程模擬試驗是為了深入地分析和探究硅酮結構膠施膠工藝流程的有效性和科學性，以及精確地測試聚丙烯塑料防水板與混凝土之間粘結是否滿足相關標準和要求［19］，現將聚丙烯試件的長、寬、高統一設置為1 000 mm，混凝土板長、寬、高分別設置為800、800、120 mm，同時，將粘接面膠厚度統一設置為1 mm。通過將硅酮結構膠均勻地涂抹到混凝土表面粘接區域內，同時，借助施膠工具，將該膠粘劑均勻地平推到帶齒的一端，確保整個粘接區域均勻地鋪滿硅酮結構膠，另外，還要使用帶齒推刀，將施膠厚度設置為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無膠區域。當施膠工作完成后，要在第一時間內做好對聚丙烯塑料防水板覆蓋處理。當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置為0～0.33 MPa，并對水壓進行自動化設置，確保其值設置在指定的量程范圍內，然后，進行相關試驗，將各個水龍接頭進行有效地連接。試驗結果表明：（1）通過將硅酮結構膠應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）硅酮結構膠完全滿足斜面施膠相關標準和要求，同時，該密封膠經過固化后，可以獲得良好的密閉性和閉水性。

5 結語

（1）當礦渣、粉煤灰、鋼渣摻量、水灰比、水玻璃模數、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）通過對硅酮結構膠的抗滲壓力、粘接強度、抗凍性進行全面化測試，其測試結果表明，硅酮結構膠完全符合無機防水堵漏材料相關標準和要求；

（3）通過采用XRD分析法，發現通過將礦渣、粉煤灰、鋼渣進行組合所形成的地聚合物所對應的產物主要包含：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，發現地聚合物結構具有較高的致密性和微觀性。總之，通過粘接試驗，不難發現，硅酮結構膠具有較高的高溫性、耐水性、粘接性等特點，完全滿足實際應用需求。

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