6 植筋与粘贴钢板技术-吴海军.ppt

植筋与粘贴钢板技术在桥梁加固中的应用;一、粘接技术概述;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，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;（4）流变性的影响;综上所述，作好粘接接头应注意以下几点： a、严格的表面处理工艺是作好粘接接头的基本保证。（在施工中往往忽视表面处理工艺的重要性。） b、选择一个历史悠久的国际品牌粘接剂是作好粘接接头重要保证。 c、在保证贴合的情况下控制胶层厚度。;（5）固化物结构与性能的影响;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，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、热弹性波、冲击波、震动波等在界面层上会产生散射与吸收。 提高界面层性的途径 a、表面处理 b、优化环氧固化体系 ;（7）内应力的影响 内应力越大接头强度越低。控制内应力是提高接头强度有效方法。 控制内应力有效途径：降低玻璃态转化温度Tg会降低玻璃态收缩从而降低内应力。降低玻璃态线膨胀系数。降低玻璃态弹性模量。 （8）胶层厚度的影响 在保证贴合的情况下胶层厚度应是越薄越好。因为胶层越厚应力分布越复杂；胶层越厚缺陷也越多。;4、粘接接头的破坏机理与接头设计;实验证明对各种不同形式作用力的承受能力是不同的。在一般情况下，胶粘剂承受剪切和均匀扯离的作用能力比承受不均匀扯离和剥离作用的能力大得多。 （1）剪切：理想的情况，是使粘接面承受剪切力，当外力平行于粘接面时，胶层所受的力就是剪切力。这种受力形式的接头最常用，因为它不但粘接效果好而且简单易行，易于推广应用。 ;（2）不均匀扯离：不均匀扯离是指粘接接头经受着扯力的作用，应力虽然配置在整个粘接面上，但应力的分配是极不均匀的。应力集中比较严重，主要集中在边缘的一个小区域内，这种类型的接头，其承载能