建筑结构胶在水利工程中的应用

保国腾

摘要：目前，我国比较多的水利工程建设时间比较久远，所以就会面临各种的问题，比如抗弯、拉伸、抗压、剪切性能弱、老化、腐蚀等现象。很多的水利工程已经无法达到规范要求的力学性能和使用要求，所以需要对其进行加固处理。建筑结构胶是水利工程加固必不可少的材料，建筑结构胶的性能会受到各种因素的影响，比如固化剂、增韧剂、稀释剂、填料等，不同的配比会展现出不一样的性能强度，不同类型的建筑结构胶也会有不同的性能。所以将建筑结构胶运用于水利工程中需要考虑到很多因素。文章主要研究了环氧树脂类建筑结构胶和粘碳纤维布建筑结构胶，通过实验研究的方法，对影响结构胶性能的因素进行分析，选择最适合水利工程加固的结构胶。然后将建筑结构胶用于梁的加固上进行实验研究，发现加固效果较为明显。最后通过案例分析，选择某大坝作为研究对象，通过利用建筑结构胶结合碳纤维布进行加固处理，能够使其达到规范要求，从而能够继续投入使用。

关键词：建筑结构胶;水利工程;钢板;碳纤维布;应用

中图分类号：TQ437+.1 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0020-05

当前，我国的水利工程存在一个普遍的问题，就是承载能力变弱，不满足建设要求和规范，因为我国的许多水利工程建设时间比较久，就会受到各种因素的影响，使其出现不同程度的问题，需要对其进行及时的加固措施，以防出现严重的安全事故。对于混凝土结构的加固所使用的方式主要有两种，分别为利用钢板和碳纤维布进行加固，但是通过使用这两种方式都需要使用到建筑结构胶。建筑结构胶的类型有：环氧树脂类结构胶、硅酮类结构胶、聚丙烯酸酯类结构胶、聚氨酯类结构胶等[1]。不同的建筑结构胶类型其力学性能不一样，使用范围也会存在区别。而且同一种的建筑结构胶也会受到不同因素的影响，就会展现出不同的力学性能。建筑结构胶的力学性能会直接的影响着水利工程加固的效果。所以对于建筑结构胶应用于水利工程中能发挥很好的加固效果，需要对建筑结构胶进行深度的研究。

1 建筑结构胶应用于水利工程中的性能分析

由上文已知，建筑结构胶的种类比较多，由于环氧树脂类的建筑结构胶的粘接性能很好，具有密封、抗渗等作用，比较适用于水利工程中[2]。为了对水利工程进行加固作用，由于本文选择了具有良好性能的碳纤维布进行加固，其中需要用到粘碳纤维布建筑结构胶，于是本文对环氧树脂类的建筑结构胶和粘碳纤维布建筑结构胶这两种进行了性能分析。

1.1环氧树脂类建筑结构胶实验分析

由于环氧树脂类建筑结构胶的性能会受到很多因素的影响，所以为了得出最适合水利工程应用的环氧树脂类建筑胶粘剂需要对这些影响因素进行分析。其中最重要的影响因素包含着环氧树脂品种、稀释剂、增韧剂、固化剂、填料。每一种的配料都会对总的建筑结构胶性能造成影响。

其中环氧树脂的种类本文选择了较为常用的双酚A型环氧树脂。由于环氧树脂的黏度比较大，不利于施工，所以需要加入适量的稀释剂，当然稀释剂也有不同的类型，文章选择了几种含有活性基团的稀释剂。

建筑结构胶也需要满足一定的弯曲强度和抗冲击强度，所以需要增加它的韧性，于是本文选择了几种活性的增韧剂。

固化剂是建筑结构胶的必要添加物，对建筑结构胶起着非常重要的作用，为了提高建筑结构胶的适用性能，选择了新型的固化剂，这种固化剂毒性少且温度适应性比较好，适合用于水利工程中。

填料能够降低成本减少收缩，虽然不会与树脂发生化学反应，但是也可以改变建筑结构胶的性能，所以本文选择了硅酸盐、无机和金属这三种填料作为实验的研究对象。

表1即为5种因素对环氧树脂建筑结构胶性能的影响结果，然后通过这5个影响因素的分析，可以选择一种优化的配方用于水利工程，最后选择的优化配方的环氧树脂类建筑结构胶的综合性如表4所示。这种建筑结构胶在水利工程加固中能够起到更好的效果，更适合于水利工程特殊的结构。

1.2粘碳纤维布建筑结构胶实验分析

通过使用碳纤维布进行加固水利工程的构件是当前比较流行有效的一种方式，其中所用到的建筑结构胶不需要加入填料，其他的与环氧树脂类建筑胶粘剂类似，粘碳纤维布建筑结构胶就是涂抹在碳纤维布进行充分的浸润，利用建筑结构胶让碳纤维布能够与水利工程的混凝土构件融为一体，从而起到加固的作用。为了验证碳纤维布的作用，选择在水利工程中的一个小梁上进行实验，表2即为最终的实验结构。

从表2中可以看出来，利用建筑结构胶结合碳纤维布加固梁的力学性能与普通的混凝土相比，其力学性能都有所提高，从表中可以看出第二种配方的增强效果最好，弯曲强度能够够增加一倍。所以可知将配方2的建筑结构胶用于水利工程中能够有更好的效果。

1.3水利工程中建筑结构胶的各项性能

为了说明本实验所选用的建筑结构胶的各方面的性能是比较好的，与市场上售卖的同类产品进行了比较，表3即为本文两类建筑结构胶和市场上售卖的结构胶的性能测试结果。

从表3中可以看出来，与市场售卖的结构胶相比，环氧树脂类的建筑结构胶与粘碳纤维布建筑结构胶的强度更加高，具有更好的粘接性能，所有的物理力学性能都比混凝土的强度指标大，所以用于水利工程结构的加固是满足设计和运行要求的。

而且与市场售卖的结构胶相比，本文选用的两种配比的建筑结构胶的各方面的性能是更高的，并且其钢一钢粘接剪切强度的加固效果更加明显，环氧树脂类建筑结构胶高出了市售结构胶的4.7MPa。

2 两种建筑结构胶应用于水利工程中梁的加固實验

2.1实验过程

上文已经对两种建筑结构胶的力学性能进行了实验，得出了两者的力学性能相比于市售结构胶有很大的提升。于是将其应用到水利工程构件加固中是否能够起到很好的加固效果。其中两种建筑结构胶的应用为环氧树脂类建筑结构胶对钢板加固构件梁，粘碳纤维布建筑结构胶就是通过碳纤维布加固水利工程的梁结构。

按照水利工程构件梁的设计要求，选择一个小梁进行实验。首先需要制作钢筋混凝土小梁，如图1所示，其尺寸为1850mm×120mm×200mm，还包含着配筋情况。选用的钢板为A3钢，其长宽为1.6m×0.12m，厚度不一样，分别为2mm、3mm、6mm。钢板的锚固方式不同，对梁的加固效果也是不同，其处理方式选择三种，分别为不锚固、螺栓锚固和U型锚固[3]。所选用的混凝土设计等级为C30。碳纤维布为12K，碳纤维布的粘贴层数不同，其加固效果也不同，于是本试验选择了一层、二层和三层的碳纤维布用于梁的加固中。

所用到的实验仪器包含着油压千斤顶和百分表，在简支梁上进行三分点划分，然后通过油压千斤顶在三分点上进行均匀的施加压力，压力荷载为80kN到200kN，荷载的增加量是均匀的。然后再用百分表测量小梁的受弯后的挠度，在实验的整个过程中，要细心的对实验进行观察，及时的做好记录。最后的实验结果图表4和图2所示，表4中I代表的是环氧树脂类建筑结构胶，Ⅱ代表的粘碳纤维布建筑结构胶。为了让实验结果更加的准确，对承载力的计算时是通过对两根梁进行实验，然后取平均值作为最后的测量结果。

2.2实验结果

通过上述的实验可以得出以下两点结论。

1）通过使用钢板和碳纤维布结合合适的建筑结构胶能够对水利工程的混凝土梁起到加固的作用，能够提高量的承载能力。其加固效果会受到碳纤维布层数、钢板厚度和钢板锚固方式的影响。与不加固的混凝土梁相比，选择钢板结合建筑结构胶应用于梁中其承载能力能够提高大约54%～147%，选择碳纤维布结合建筑结构胶应用于梁中其承载能力能够提高大约81%～130%。所以，将建筑结构胶运于水利工程的加固中能够起到很好的效果。

2）当钢板的厚度越来越大时，梁的承载力会越来越大。由图2可知，当荷载一样时，钢板的厚度与挠度成反比关系，即当钢板的厚度越来越大时，梁的挠度就会越来越小。只有当荷载非常小的时候，钢板厚度的增加不会造成挠度的大幅度变化。当荷载为50kN时，6mm厚的钢板的挠度减少了72.5%，可见其减少幅度还是挺大的。

3 建筑结构胶在实体水利工程中的应用

以湖北省某大坝工程为例，该大坝建设于1969年，经历了大约2年的时间完成，1990年对其进行过加固工程。随着其使用时间越来越长，大坝的梁结构所能够承载的荷载不能滿足规范要求，出现了较为严重的裂缝，且其老化程度也比较严重，需要对其进行加固处理。于是提出了几种对其进行加固的处理方式，最终选择了使用碳纤维布结合建筑结构胶作为本工程的加固方式。

通过对某处的梁进行检测和计算，选择在梁的斜截面剪切地方和正截面弯曲的地方进行粘贴碳纤维布。所选用的建筑结构胶为粘碳纤维布建筑结构胶，所使用的碳纤维布为日本进口的12K碳纤维布，该碳纤维布的综合力学性能更加的强大。通过专业人员对受损梁的加固施工，待其达到设计强度之后再对其进行加荷实验，看是否能够起到很好的加固效果。

表5即为对梁的挠度实验结果，从表中可以看出通过使用粘碳纤维布和建筑结构胶能够能够很大程度的降低梁的挠度，其降低幅度在33.5%～40.1%之间。所以以加固之前进行比较，加固之后梁的承载能力有着显著的提高。大坝能够再次的投入使用。

4 结语

综上所示，建筑结构胶应用于水利工程加固中能够达到非常好的效果，其中一个非常重要的原因在于选用了合适的建筑结构胶。文章只是以原有类型的建筑结构胶作为研究对象，分析其影响因素，然后选择配比最为合适的建筑胶粘剂用于水利工程加固中。随着科学技术的不断发展，更好的建筑胶粘剂将会被研发，对于解决水利工程的各种问题将会达到更好的效果。

参考文献

[1]李健灏，罗顺.建筑结构胶粘剂的发展和选用[J].科技创新导报，2017（26）：157+159.

[2]刘纪艳.环氧树脂建筑结构胶的改性与力学性能研究[D].山东农业大学，2018.

[3]周延明，王莹辉，郑云雷，等.锚固钢板加固钢筋混凝土板受弯承载力分析[J].辽宁建材，2010（5）：38-39.