混凝土加固改造用建筑结构胶黏剂在中国的发展

'维普资讯http://www.cqvip.com·38·张首文等，混凝土加固改造用建筑结构胶黏剂在中国的发展Vo1．27．N0．1，20O5混凝土加固改造用建筑结构胶黏剂在中国的发展张首文，王文军，李红旭(中国科学院大连化学物理研究所凯华公司，辽宁大连116011)摘要：综述了混凝土加固改造用建筑结构胶在中国的发展。中科院大连化物所研制开发的JGN型建筑结构胶及加固技术首开我国化学法粘钢加固之先河，已应用于许多工程之中。随后，国内涌现出各种各样的建筑结构胶如碳纤维胶、锚固胶、灌缝胶等满足了土木工程领域不同方面的需要。文章最后展望了建筑结构胶的发展方向。关键词：建筑结构胶；混凝土加固；发展中图分类号：TQ437．1文献标识码：A文章编号：1001—0o17(20o5)O1—0038—03DevelopmentProcessofConstructionStructuralAdhesiveForConcreteReinforcementandRepairinChinaZI-L~NGShou~n．WANGWenjunandUHongxu(DalianInaituteoffPhysics(DICP)，ChineseAcademyof&rmces(CAS)，／)d／an116011，China)Abstract：ThedevelopmentofconstructionslmcturaladhesivesforconcretestrengtheninginChinaWII$introducedinthepaper．TheinitiallydeveIconstructionstructuraladhesivesJGNtypebyDICPhadgoodpefommncew}lichhasbeenusedinmanyprojects．AllkindsofstmctunfladhesivesaTsubsequentlysuchasIfiberadhesive，anchoradhesive，slotfillingadhesiveandSOOnmetthevariousneedsinthefieldofcivilenging．Thetrendsof~ctionstructuraladhesivesWl~l"eforecasted．Keywords：constructionstructuraladhesives：concretesu"engthening；development其应用领域扩大到更多的方面，如桥桩的基础施工、引言高层建筑及公路桥等的加固、修复。例如：澳大利亚上世纪5o年代初，美国首先用环氧树脂结构胶悉尼著名的超级现代歌剧院将建筑结构胶用于屋盖对公路路面进行陕速修复。60年代，一些发达国家已的拼装粘接，堪称结构胶应用的经典之作。80年代，将建筑结构胶应用于公路、桥梁、机场跑道等工程中。建筑结构胶的应用更为普遍，如：英国用建筑结构胶70年代，各类性能优良的建筑结构胶相继出现，并将将6．3mill厚的钢板粘接于一座公路桥面与侧面，使收稿日期．"2004—05—27作者简介：张首文(1952一)，男，辽宁大连人，教授级高工，中国科学院大连化学物理研究所凯华公司董事长、总经理，主要从事建筑结构胶的研发及产业化工作。[5]章永化，龚克成．改性蒙脱土对不饱和聚酯的作用[C]．98广[12]戈明亮，徐卫兵．聚合物／蒙脱土纳米复合材料的制备与结晶东复合材料学术会议，1998，3性能[J]．化工新型材料，2002，30(2)：l～5f6]MICHAⅡ．A，PHILIPED．Polymer—layered／silicatenanoconr／x~sites：[13]VAIARA．ISH]IH．GIANNELISEP．Synthesisandp,w,~rtiesofpmpration，propertiedandUSeofane~"classofmaterial[J]．Mateer．dimensionalnanostueturesbydirectintercalationofpolymermeltsinSdandEng．2000：28：l～63layeredsilicates[J]．ChemMater，1993，5(12)：1694[7]KORNMANNX，BERGLUNDLA，STERTEJ．Nanocompositesbased[14]GIANNELISEP．Polymerlayeredsilicaten10cc虹)o[J]．^由’OIImontmorilloniteandunsaturatedpolyester【Jj．eotym．Eng．Sc／．Mate。1996。1：29～351998，38(8)：1351～1358[15]张国耀。易国祯，吴立衡，等．聚对苯二甲酸乙二醇酯蒙脱土纳[8]戈明亮，徐卫兵．聚合物／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征米复合材料的制备和性能[J]．高分子学报，1999，(3)：309～314[J]．石化技术与应用，2003，21(1)：58～62[16]陈光明。李强，漆宗能，等．聚合物层状硅酸盐纳米复合材料[9]乔放，李强，漆宗能等．聚酰胺／粘土纳复合材料的制备、结构进展[J]．高分子通报，1999，12(4)：4～8特征及性能研究[J]．高分子通报，1997，37(3)：135～143[17]YANOK，USUKIA，OKADAA，eta1．Synthesisandpr删esof[10]陈国华，李明春，姚康德．聚合物／粘土纳米复合体系[J]．高polyimide—clayhybrid[J]．Jeoty~,Sci：Po1)mC．hem，1993，31分子材料科学与工程。1999，15(3)：9～12(10)：2493～2498[11]刘晓辉，范家起，李强，等．随丙烯／层状无机物纳米复合材料[18]KOJ1MAY．Sorptionofwaterinnylon6一clayhybrid【Jj．J的研究进展[J]．高分子学报，2OOO(5)：563～567Polym。1993，49(7)：1259～1264 维普资讯http://www.cqvip.com化学与黏合2005年第27卷第1期CH嘲RYANDADHES10N·39·这座原限载量110t的桥通过了500t的载重卡车。是我国建筑结构加固技术上的一项新成果，开创了90年代，建筑结构胶的应用更为广泛，如：日本的阪神我国化学法粘钢加固之先河。化耍耐硼一l＼麟大地震后，损坏桥梁的钢筋混凝土柱及梁等，均大量1．2JGN型建筑结构胶的性能与应用使用环氧树脂结构胶进行加固、修复；建筑结构胶的JGN型建筑结构胶的主要组分是环氧树脂和改品种亦日益丰富，除粘接用外，还有锚固、灌注用等。性胺类固化剂，其各项性能列表如下(与法国ilSikadur一31型胶比较)：1建筑结构胶在中国的发展JGN一工型建筑结构胶黏剂的各项力学性能和1．1背景耐老化性能均优于法国Sikadur一31型胶竺黏一剂。8O年代初期，大连化学物理研究所和辽宁省建JGN一11型建筑结构胶黏剂除耐温"外一，hm其他力筑科学研究所研究成功了JGN型建筑结构胶黏剂学性能与法国Sikadur一31型胶黏剂基本相当，并且及加固技术，不仅经过各种力学性能、老化性能的试有原料易得、调制工艺简单、施工性能较好等特点。验，还经过沈阳、锦州、鞍山、铁岭等地区7处不同类JGN一1I主要应用于静荷载场合，如工业与民用建型加固工程实际使用的考察。试验和考察结果均表筑；而JGN一工主要用于动荷载的加固，例如公路与明，JGN型建筑结构胶性能良好，满足了使用要求，铁路桥梁等。表1JGN型建筑结构胶黏剂的力学性能Table1MechanicalpropertiesofJGNtypeconstructionstructuraladhesives两JGN—I350o～450032506l5o砼破坏砼破坏20301340850JGN一Ⅱ330ol85O463o砼破坏砼破坏1680654一Sikadur一31法国335ol83o砼破坏砼破坏204O810一注：法国Sikadur一31胶黏剂的全部数据是新购买的胶进行粘接测得。试验条件与JGN—I完全相同。表2JGN型建筑结构胶黏剂的耐老化性能2．4各种建筑结构胶黏剂百花齐放Table2姆Ilgtest0fJGNtypeconstructionstructuraladhesives2．4．1粘钢加固用建筑结构胶黏剂中国拥有巨大的建筑市场，已有的近百亿平方米的建筑物、大量的构筑物及桥梁、涵洞、隧道结构中，混凝土结构占有很大比重。在这些混凝土建筑l800～JCN—I1800～20002000200018602030物和构筑物中，很多由于设计、施工的缺陷和长期使203o用过程中的老化、损伤及灾害，造成混凝土结构开JGN一112O5019501950l87020501990裂、抗震性能不良、承载力不足等影响其安全及使用Sikadur一31法国203019901700143020301430功能的问题，急需有效、耐久、施工简便的高新材料注：1．老化条件：6kw氙灯耐老化箱内温度35~C，相对湿度70％以上，黑与加固修补的施工技术。JGN型建筑结构胶及相关板(即样品表面)温度为55±3~C。降雨周期及时问：6min／h，降雨压力：8～10,Veto2。2粘钢加固技术的逐步成熟和成功推广应用，巨大的．耐冻融试验条件：室温下浸水3h，在一20~C低温箱内3h，再在50~C烘箱中烘3h为循环一次。市场和利润空间，使得国内很多单位都投入到建筑2．3化学法粘钢加固的迅猛发展结构胶的研究开发中来。辽宁建科院、冶金部、湖南8O年代中期以来，中国建筑业的迅猛发展促进大学、武汉大学等单位都相继成功开发出自己的建了建筑结构胶的推广与应用，使市场消费量迅速增筑结构胶黏剂品种。这些胶黏剂的主要化学成分均加。1983年，JGN型胶黏剂刚问世时，全年的消费量以环氧树脂和胺类固化剂为主，性能上各有所长。不足5t，进入9O年代以来，每年的消费量成倍增9o年代，国外知名品牌的建筑结构胶黏剂及先进的加。1996年达到2000t，1997年达到3000多t，1998加固技术开始大量涌人中国，在一定程度上促使国年达到4000多t，2000年已超过60O0t。至今，中国内同行在建筑结构胶黏剂的配方和施工工艺上不断用建筑结构胶对各种钢筋混凝土梁、柱、板进行加固改进和完善：胶黏剂的性能更加优异，施工工艺更趋工程已有近万项之多，尚未发现工程质量问题合理。一批适用于特殊环境要求的建筑结构胶纷纷 维普资讯http://www.cqvip.com·40‘张首文等，混凝土加固改造用建筑结构胶黏剂在中国的发展Vd．27．No．1．20面世，例如，低温潮湿环境用结构胶、室温固化耐高层树脂(即浸渍树脂)的性能比较突出，其主要性能温胶等。中国科学院大连化学物理研究所研制的参见表3。JGN—HT耐高温建筑结构胶数国内首创，已获中国表3台湾福邑公司浸渍树脂的性能国家专利(专利号ZL92113860．1)，适用于高温环境Table3propertiesofFe2554resin中，如水泥厂、发电厂、钢铁厂、玻璃厂等。黻名称观2．4．2植筋锚固用建筑结构胶黏剂／mPa"固薰化剂)(／1i0o‘混凝土上的钢筋锚固亦是加固领域的一个重要分枝。植筋锚固结构胶从化学组成可分为三类：环氧树脂类，如中国科学院大连化学物理研究所的JGN—II(A)型胶；不饱和聚酯树脂类，如湖南大学的型快速锚固胶；改性丙烯酸酯类(环氧丙烯酸表4大连化学物理研究所的浸渍树脂主要性能酯和丙烯酸聚氨酯)，如中国科学院大连化学物理研Table4propertiesofsoakresinmadebyDICP究所的KHCP一98锚固胶(环氧丙烯酸酯类)，安徽拉伸强度／60．7胶体性能弯曲强度／Ⅶ96．0大学研制的快速锚固胶(丙烯酸聚氨酯类)等。丙烯压缩强度／胁90．0酸酯类锚固胶固化速度较快，现场施工时，对环境温拉伸剪切强度(金属／金属)／胁>20．0度变化不如环氧树脂敏感，且低温(一1O℃～一粘接性能对接接头拉伸强度(金属／金属)／Ⅷ>30．0正拉强度(金属／混凝土)混凝土破坏15℃)亦能正常施工和固化，只是需要特殊的施胶工10％n2S吼具。国产锚固胶的综合性能与国外的不相上下，但lO％NaOHlO％Na~是市场零售价却低很多。如瑞士喜利得的锚固胶的耐介质矿物油常温授泡3个月，拉伸剪切强售价比国产同类胶种多出2～3倍。性能丙酮度保持率平均在95％以上。2．4．3碳纤维片材加固用建筑结构胶乙醇碳纤维加固修复混凝土结构技术是20世纪8O甲苯自来水年代末9O年代初在日、美等发达国家兴起的一项新型加固补强技术，目前已广泛应用于桥梁、建(构)筑老性能砌釜嚣物混凝土结构的加固修补工程之中。与粘钢加固技碳纤维片材加固胶黏剂在国内问世时间虽然不术相比较，碳纤维加固技术有许多突出特点，集中表长，但已基本能够自给自足，而且许多科研单位，大现为：(1)因为是片状补强材料，可以按结构形状自专院校正在积极从事胶黏剂的研制与性能改进工由裁剪。(2)强度高，重量轻。(3)不生锈的补强材作。有关国内碳纤维片材加固胶黏剂研制的公开报料。(4)施工简便容易。(5)超强防水效果。(6)容道不多，但已有许多品种在实际工程中得到应用。易设计。该项技术1997年被引人中国，立即受到工表4介绍了中国科学院大连化学物理研究所研制的程界的关注，并形成了研究和工程应用的热点。碳碳纤维片材加固胶黏剂主要性能。纤维片材加固胶黏剂一般包括三种胶：底涂胶(又称2．4．4混凝土裂缝灌注(化学灌浆)加固用建筑结底层树脂)，修补胶(又称整平材料)和粘接胶(又称构胶浸渍树脂)。它们各自的作用分别是：(1)底涂胶：涂这种胶黏剂的特点是黏度低，一般有环氧树脂和刷于混凝土基层上，强化混凝土表面强度，从而使混丙烯酸两类。国内已有很多单位开发的灌缝结构胶凝土与碳纤维之间的粘结性得到提高。(2)修补胶：在实际工程中得到应用，效果良好。如湖南大学生产整平混凝土表面，便于碳纤维片材的粘贴。(3)浸渍的一种低黏度环氧树脂结构胶、辽宁建科院出品的树脂：将碳纤维片材结合在一起，使之呈板状硬化GS灌缝胶、大连化物所研制的JGN—G灌缝胶等。物；同时将碳纤维与混凝土粘接在一起，也形成一个3中国建筑结构胶的未来方向复合整体，共同抵抗外力。三种胶黏剂之中，浸渍树脂最为重要，它的性能直接决定碳纤维片材能否有(1)将现有建筑结构胶的配方适度调整，极大提效地加固补强混凝土结构。高其施工工艺性能。台湾福邑营造工程股份有限公司在碳纤维加固(2)积极研制新的胶种，例如，常温固化(3d以方面做了不少工作，该公司生产的Fe2654碳纤维积内)，可在15O℃长期使用的胶种(150oC的剪切强度 维普资讯http://www.cqvip.com化学与黏合2OO5年第27卷第1期CHⅡs1YAND)I迁S】_0N·41·甲基磺酰胺的合成研究进展许明，殷锦捷2(1．阜新三晶化工有限责任公司，辽宁阜新123002；2．辽宁工程技术大学材料系，辽宁阜新123000)摘要：甲基磺酰胺是一种重要的精细化工产品中间体，对其进行合成研究有着重大的实用价值。本文就近年来甲基磺酰胺的合成研究进展做了系统的分类和总结，主要对溶剂以及其他因素对合成甲基磺酰胺的影响做了总结分析。关键词：甲基磺酰胺；甲基磺酰氯；合成中图分类号：TQ225．261文献标识码：A文章编号：1001一oo17(2oo5)m一1304．1一o2xuⅫnglandYINJin—jie2(I．FuXm咖咖阿cD．，．，FuXml23002，c7l；2．oTedm／ad￡，FuXinl23000，踟I口)Allslaml~：Methanesulfonamidewas8veryimportantintermediateinthesynthesisoffinechemicals．Thispaperintroducedsystematicallythereeeltinthesynthesisofmethanesulfonamide．Thesynthesismethodsreclassifiedandsunnmnzedandtheinfluences0fthesolventsandotherfaetars∞them0fmethanesulfonamideWereinvestigatedtoo．Keys：methane~lformmide；methanesulfonchloride；synthesis合成的方法有以下几种：前言(1)二甲基二硫法甲基磺酰胺纯品为白色结晶，溶于水、乙醇、丙醇、(CH3)2S2+C12+H20一CH3so2cl+HC1四氢呋喃，不溶于甲苯，分子式为CH3S02N，相对分子CH3so2c{+NH3一CH3S02NH2质量为95．∞，熔点86～9l℃。甲基磺酰胺是一种重要一般采用二甲基二硫为主要原料，经氯化、氨化的精细化工产品中间体，可广泛用作医药、农药的合成两步法合成。这种路线操作简单，成本较低，产品稳原料，是新型高效大豆除草剂氟磺胺草醚(虎威、北极定性较强、纯度较高，总收率可达80％以上[。星)合成中不可缺少的重要原料之一，因此甲基磺酰胺(2)甲基异硫脲法的合成研究有着十分重要的现实意义[1-3]。SI1甲基磺酰胺的合成H2N2+(CH3)2so~一H1．1合成路线I据国外研究报道甲基磺酰胺的合成多采用甲基(HN—G—NH2)2·H2S04—一CH3S02C1I磺酰氯作原料经氨化最终生成目的产物[一。一般SCH3收稿日期．"2004—01—07作者简介：许明(1957)，男，辽宁人，高级工程师，主要从事有机化工产品的研制工作。不小于l5MPa)；可在一20℃固化(7d之内)，黏度适剂，1999，8(5)：33—37．[2]王国建．建筑粘合剂现状和发展[J]．上海建材，1999，(6)：11—12．合施工，抗剪强度在18MPa的胶种等。[3]我国碳纤维材料(CFRP)加固修复技术研究应用现状与展望(3)研究与制订相关技术规范，与发达国家的建[J]．工业建筑，2000，3o(4)：23～26．筑结构胶标准和加固规程接轨。[4]贺曼罗．建筑结构胶粘剂施工应用技术[M]．北京：化学工业出(4)发展先进的建筑结构胶的施工设备与器具，版社，2OO1．从而提高工程效率，保证工程质量。[5]杨文渊．桥梁维修与加固[M]．北京：人民交通出版社，1995．[6]中国工程建设标准化协会标准．混凝土结构加固技术规范参考文献：f1]贺曼罗．近年来建筑结构胶黏剂的研究及应用fJ]．中国胶粘(CECS25：90)Is]．中国计划出版社，1992．'