建筑外墻用保溫苯板膠粘接強(qiáng)度分析

王如會(huì)

摘 要： 建筑外墻保溫苯板膠的粘接強(qiáng)度會(huì)影響苯板的保溫效果與使用壽命，因此對(duì)建筑外墻外保溫苯板膠粘接強(qiáng)度進(jìn)行分析。選取樣本材料制備苯板膠，將制備的苯板膠刮涂于建筑外墻保溫苯板表面，測(cè)試環(huán)境條件對(duì)苯板膠粘接強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：長(zhǎng)時(shí)間紫外線照射下苯板膠的黏度變高，斷裂伸長(zhǎng)率下降，粘接破壞形式為內(nèi)聚破壞，具有較強(qiáng)的抗紫外線輻射性能；環(huán)境濕度為75%、溫度為45 ℃時(shí)的苯板膠粘接強(qiáng)度最大，低溫、低濕和高溫、高濕的膠體粘接強(qiáng)度較低，凍融循環(huán)后，苯板膠的完全拉伸模量下降了0.06 MPa；經(jīng)歷6個(gè)階段的熱雨循環(huán)后，苯板膠的粘接強(qiáng)度下降了約17%。

關(guān)鍵詞： 建筑外墻；保溫苯板；苯板膠；粘接強(qiáng)度；熱雨循環(huán)

中圖分類號(hào)： TQ437+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)： 1001-5922（2023）08-0053-04

Analysis of bonding strength of ?insulation benzene board adhensive for building exterior wall

WANG Ruhui

（Shandong Dongfang Supervision Consulting Co.，Ltd.，Jining 272000，Shandong China）

Abstract： The bonding strength of benzene board adhesive for building external wall insulation will affect the thermal insulation effect and service life of benzene board，so the bonding strength of benzene board adhesive for building external wall insulation was analyzed.sample materials were selected to prepare benzene board adhesive，the prepared benzene board adhesive was scaped onto the surface of building exterior wall insulation benzene board，and the influence of environmental conditions were tested on the bonding strength of benzene board adhesive.The test results showed that the viscosity of the benzene board adhesive increased，the elongation at break decreased，and the form of adhesion failure was cohesive failure，it also had strong ultraviolet radiation resistance;When the ambient humidity was 75% and the temperature was 45 ℃， the adhesive strength of benzene plate was the highest;The adhesive strength decreased in both low temperature and low humidity and high temperature and high humidity;After freeze-thaw cycles，the complete tensile modulus of the styrene board adhesive decreased by 0.06 MPa;After six stages of heat and rain cycles，the bonding strength of benzene board adhesive decreased by about 17%.

Key words： ?building exterior wall;thermal insulation benzene board;benzene plate adhesive;bond strength;hot rain cycle

外墻自保溫系統(tǒng)中，通常選用苯板作為外墻材料，不需額外保溫材料，可有效節(jié)約成本。

苯板是可發(fā)性聚苯乙烯經(jīng)預(yù)發(fā)泡、熟化等工序制成，苯板粘貼的關(guān)鍵是膠粘劑的性能，粘接強(qiáng)度指標(biāo)能夠直接體現(xiàn)出建筑外墻外保溫技術(shù)的粘接性能[1]。粘接性能不僅會(huì)影響保溫板的使用壽命，還會(huì)在一定程度上對(duì)保溫板的保溫效果產(chǎn)生影響，因此研究建筑外墻外保溫苯板膠粘接強(qiáng)度是十分有必要的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 苯板膠制備原料

建筑外墻外保溫苯板膠制備的原料所示。

蓖麻油多元醇，

濟(jì)寧市樂(lè)天工藝品有限公司；

聚醚多元醇，重慶凱茵化工有限公司；

增強(qiáng)劑，

北京榮達(dá)信新技術(shù)有限公司；

控泡劑，煙臺(tái)恒鑫化工科技有限公司；

相容劑，

科艾斯化學(xué)有限公司；

礦粉，靈壽縣強(qiáng)東礦產(chǎn)品加工廠；

多異氰酸酯，

山東晟騰化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

完成試驗(yàn)原料的選擇后，為了得到更加精準(zhǔn)的分析結(jié)果，對(duì)試驗(yàn)儀器進(jìn)行選擇：

粘接強(qiáng)度檢測(cè)儀，濟(jì)南精電電氣設(shè)備有限公司；

動(dòng)態(tài)彈性模量測(cè)定儀，

濟(jì)南菱悅精密儀器有限公司；

布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，

江蘇拓達(dá)精誠(chéng)測(cè)試儀器有限公司；

液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，

濟(jì)南方圓實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

水-紫外線輻射試驗(yàn)箱，

東莞市愛(ài)佩試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 苯板膠制備

以上述選擇的材料為基礎(chǔ)，按照配方進(jìn)行苯板膠的制備；苯板膠的配方如表1所示。

苯板膠的具體制備過(guò)程如下：

首先，選擇帶有高速攪拌器的不銹鋼桶，其最高轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，開(kāi)始攪拌后根據(jù)苯板膠配方依次加入蓖麻油多元醇、聚醚多元醇、增強(qiáng)劑、抑泡劑、相容劑，然后將轉(zhuǎn)速設(shè)定為2 000 r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌20 min，攪拌時(shí)上下移動(dòng)攪拌器[2-4]，在上述添加的組分混合均勻后降低轉(zhuǎn)速并加入礦粉，提升轉(zhuǎn)速并上下升降攪拌器令桶內(nèi)組分混合均勻?yàn)闈{狀物，將所得漿狀物置于塑料桶中密封。根據(jù)所需涂刮量，將礦粉與多異氰酸酯加入不銹鋼桶，在轉(zhuǎn)速高于2 000 r/min的情況下進(jìn)行充分混合，令其成為均勻的膠漿，膠漿在使用過(guò)程中需要邊攪邊用，并在適用時(shí)間內(nèi)使用完畢[5]。

1.4 測(cè)試試件制備

此次測(cè)試試件制備選擇的建筑外墻外保溫苯板為圣奎聚苯板，為上海圣奎塑業(yè)有限公司，密度為20 kg/m3，板厚為25 mm。苯板如圖1所示。

在建筑外墻保溫施工中，保溫板材料的連接界面是最為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此為了對(duì)苯板膠的粘接強(qiáng)度進(jìn)行有效測(cè)試，將制備的苯板膠按照施工要求均勻刮涂于苯板表面，然后與外墻砂礫層相粘貼。試件的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

完成試件的制作后，養(yǎng)護(hù)7 d后進(jìn)行測(cè)試研究。

2 粘接測(cè)定或表征

粘接強(qiáng)度：依據(jù)JC/T 547—2005進(jìn)行測(cè)試，令粘接強(qiáng)度檢測(cè)儀歸零，設(shè)刀片下行的速度為20 mm/min、仰角為5°～10°。將制備所得膠漿立即涂刮在保溫苯板表層，在其干燥后水平放置在設(shè)備上，令刀刃對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)位置，分析苯板膠的粘接接縫變化狀況，讀取開(kāi)膠出現(xiàn)時(shí)的設(shè)備值，運(yùn)算得出粘接強(qiáng)度，其計(jì)算公式為：

R= X S ×103 ??（1）

式中： X 表示苯板膠的粘接力； S 表示苯板膠涂抹面積。

斷裂伸長(zhǎng)率：通過(guò)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試苯板膠拉伸破壞后的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度，并依據(jù)該結(jié)果運(yùn)算斷裂伸長(zhǎng)率[6-8]，計(jì)算公式為：

δ= L 2－L 1 L 1 ???（2）

式中： L 1 、 L 2 分別表示苯板膠的原始、伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度。

彈性模量：經(jīng)動(dòng)態(tài)彈性模量測(cè)試儀獲取。

凍融循環(huán)：對(duì)苯板膠進(jìn)行浸水、冷凍以及凍融循環(huán)處理，設(shè)浸水的溫度為22 ℃，時(shí)間為8 d；冷凍溫度為-22 ℃，時(shí)間為8 d；凍融循環(huán)共8次，先冷凍15 h，然后浸水15 h。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試浸水、冷凍以及凍融循環(huán)后苯板膠的拉伸模量與粘接破壞面積，并對(duì)比未有任何處理的原始苯板膠。

完全拉伸模量：完全拉伸模量的計(jì)算公式為：

Θ= Δf L o－L 1 ???（3）

式中： Δf 表示苯板膠拉伸力的變化量， L o 表示苯板膠的極限拉伸長(zhǎng)度。

粘接破壞面積：粘接破壞面積以粘接破壞面積占總面積的百分比來(lái)表示。

熱雨循環(huán)共包括6個(gè)階段：（1）直接測(cè)試原始苯板膠的粘接強(qiáng)度；（2）熱雨循環(huán)25個(gè)周期后測(cè)試苯板膠的粘接強(qiáng)度；（3）熱雨循環(huán)50個(gè)周期后測(cè)試苯板膠與水泥砂漿、保溫材料的粘接強(qiáng)度；（4）熱雨循環(huán)75個(gè)周期后測(cè)試試件2的粘接強(qiáng)度；（5）熱雨循環(huán)75個(gè)周期，結(jié)束后再熱冷循環(huán)2個(gè)周期，分別測(cè)試試件1、試件2的粘接強(qiáng)度；（6）熱雨循環(huán)75個(gè)周期，結(jié)束后再熱冷循環(huán)5個(gè)周期，分別測(cè)試試件1、試件2的粘接強(qiáng)度。

3 粘接強(qiáng)度結(jié)果分析

3.1 苯板膠的粘接性能

在室溫且無(wú)底涂的情況下，測(cè)試所制備苯板膠的性狀及其在保溫材料界面的粘接性能，結(jié)果如表2所示。

表2可知，所制備苯板膠膠漿均無(wú)結(jié)塊，可較好地完成施工，適用時(shí)間低于60 min，不粘時(shí)間最大為4 h，涂刮使用需在該時(shí)間范圍內(nèi)完成，膠體具有較好的柔韌性且外觀不受水侵蝕發(fā)生變化，膠體粘接強(qiáng)度較好，與保溫材料的粘接破壞界面都在保溫材料層。

3.2 紫外線對(duì)苯板膠粘接性能的影響

在室溫23 ℃、濕度為40%的條件下，對(duì)苯板膠展開(kāi)紫外線加速老化試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3可知，長(zhǎng)時(shí)間紫外線照射下，苯板膠的黏度變高，斷裂伸長(zhǎng)率下降，粘接破壞形式為內(nèi)聚破壞，說(shuō)明苯板膠具有較強(qiáng)的抗紫外線輻射性能。

3.3 ?環(huán)境溫度、濕度對(duì)苯板膠接結(jié)強(qiáng)度的影響

在其他條件固定的情況下，環(huán)境溫度、濕度對(duì)苯板膠粘接強(qiáng)度的影響如圖3所示。

通過(guò)圖3可知，不同環(huán)境濕度的苯板膠的粘接強(qiáng)度均跟隨環(huán)境溫度的提升在45 ℃之前呈緩慢上升態(tài)勢(shì)，在45 ℃后呈快速下降態(tài)勢(shì)；環(huán)境濕度為75%、溫度為45 ℃時(shí)的苯板膠粘接強(qiáng)度最大，低溫低濕和高溫高濕的膠體粘接強(qiáng)度較低。分析苯板膠與保溫材料的粘接過(guò)程可知，低溫低濕環(huán)境下，苯板膠的硫化速度較慢，其粘接強(qiáng)度受到限制；高溫高濕環(huán)境會(huì)大幅減小苯板膠的活性、不粘時(shí)間，苯板膠的粘接性能受到影響導(dǎo)致施工涂刮出現(xiàn)困難。

當(dāng)試件制備濕度、溫度恒定的情況下，苯板膠的粘接性能跟隨環(huán)境溫度、濕度變化所受影響分別如表4、表5所示。

由表4、表5可知，本文所制備的苯板膠在不同溫度、濕度環(huán)境下養(yǎng)護(hù)21 d后均可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)聚破壞，具備較好的粘接性能。

3.4 凍融循環(huán)對(duì)苯板膠粘接強(qiáng)度的影響

長(zhǎng)時(shí)間凍融循環(huán)會(huì)破壞建筑外墻外保溫的苯板膠粘接界面，凍融循環(huán)測(cè)試浸水、冷凍、凍融循環(huán)以及原始狀態(tài)下，苯板膠的完全拉伸模量和粘接破壞面積變化情況，結(jié)果如表6所示。

由表6可知，相較于原始未處理苯板膠的完全拉伸模量0.29 MPa，冷凍的苯板膠完全拉伸模量增大，凍融循環(huán)的苯板膠完全拉伸模量下降、粘接破壞面積增加，浸水的苯板膠完全拉伸模量最小、粘接破壞面積最大。由此可見(jiàn)，浸水處理對(duì)苯板膠的粘接性能影響最大。

3.5 熱雨循環(huán)對(duì)苯板膠粘接強(qiáng)度的影響

測(cè)試熱雨循環(huán)對(duì)苯板膠粘接強(qiáng)度的影響，結(jié)果如表7所示。

由表7中可知，苯板膠的粘接強(qiáng)度隨熱雨循環(huán)的進(jìn)行呈不斷下降的趨勢(shì)，到第6階段其粘接強(qiáng)度為0.48 MPa，說(shuō)明苯板膠的粘接性能較優(yōu)。經(jīng)歷6個(gè)階段的熱雨循環(huán)后，苯板膠的粘接強(qiáng)度降低約17%，表示熱雨循環(huán)苯板膠粘接性能的影響較大。

4 結(jié)語(yǔ)

分析建筑外墻外保溫苯板膠粘接強(qiáng)度，將所制備的苯板膠刮涂于苯板表面，制備測(cè)試試件。結(jié)合研究結(jié)果顯示：建筑外墻保溫苯板膠具有較好的抗紫外線輻射性能，但是粘接性能容易受熱雨循環(huán)與浸水情況的影響遭到破壞。

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