胶接技术在建筑领域中的应用实例

HarbinInstituteofTechnology《精密机械设计》实验报告题目：胶接技术在建筑领域中的应用实例院系：航天学院控制科学与工程系班级：学号：姓名：指导教师：评价：成绩：2011年11月21日什么是胶粘技术胶粘技术是一项古老而又新颖的实用技术。近年来在国内外的发展与应用十分迅速，其应用的领域日趋广泛，经济效益极其明显。应用胶粘技术在机械制造及再制造工程中的应用具有简便、快速、高效、价廉、易于掌握与施工等突出的特点。它还可以解决一些其它用传统工艺无法解决的诸多技术难题。在机械制造及再制造工程中为结构连接和维修开辟了一条崭新的途径。目前在设备、车辆等的制造与维修中几乎没有不用胶的地方，也几乎没有不能粘接的材料。在当今高科技迅速发展的时代，胶粘技术已成为航空航天、机械、电子、钢铁、化工、电力电器、交通、建筑、轻工、纺织、医疗等各行业不可缺少的专门技术之一。目前，在工业发达的国家，都投入了大量人力、物力研制各种各样的新型胶粘剂。二十世纪八十年代全世界胶粘剂的总产量已达600万吨，且每年以30万吨的速度在增长。在工业发达的国家中，胶粘剂每人每年的平均消耗量已达5公斤以上。经过多年胶粘技术的研究与应用，开发并生产出目前具国内领先水平的奥可（AK）系列胶粘剂与部分精细化工产品。经过多年广大用户的成功使用，深得好评。使各企业及各家用户都获得了满意的技术经济效益。胶接与粘涂技术，从其应用的领域及技术本身的特点与使用要求又可分为胶接——即凡能把各种材料紧密结合在一起的物质称之为胶粘剂，用胶粘剂进行连接的技术称之为胶粘技术。表面粘涂技术——它的特点在于以高分子有机聚合物或无机材料经特殊的组合与配方设计，对零件表面实现某种特殊用途的固体表面涂层，从而达到防锈、防腐、耐磨、美观等功能的一项新技术。表面粘涂技术是胶接技术的发展，但又与胶接技术密不可分，而且还有一定的差别。一、胶粘剂及其发展胶粘剂的发展经历了一个漫长的历史过程。我国劳动人民早在几千年之前就将胶粘剂应用于建筑、工具和工艺品等方面的制造，至今很多文物，如故宫、天坛等还保存良好。到二十世纪三十年代，随着高分子合成材料的发展，出现了新一代合成胶粘剂，它比天然胶粘剂具有更多的品种，更强的粘接性能，更好的耐久性。近二十多年来，国内外胶接与粘涂技术的发展十分迅速，胶粘剂的品种不断扩大，性能不断提高，产量逐年剧增。主要胶种国外有的我们也有，其性能各有特点。但价格上却有明显的差别，一般进口胶是国产胶的310倍。胶粘剂不仅品种、产量增加很快，而且性能上也有了显著的提高。多年实际应用的基础上，根据有机合成树脂的特点及其存在的某些方面的不足，进行了针对性的基材树脂改性与增韧、耐温，所生产的（AK）系列牌胶粘剂，具有粘接强度高、耐老化、耐介质侵蚀、适应高温及超低温应用的多种胶粘剂。特别是针对我国铸造行业的发展与需求而生产的铸造缺陷修补系列胶粘剂，满足了铸造行业各种铸件各种工况条件不同使用要求的胶粘剂，充分满足了铸造行业的迫切需求。二、胶粘技术的现状与发展前景近年来，国内外胶粘剂的发展与应用，无论是产品产量还是品种都是相当可观。美国胶粘剂和密封胶的消耗量1982年为41亿公斤，销售额为65亿美元。到1995年到达68亿公斤，销售额为250亿美元。十多年的消耗量增加了65%。为了适应新的需求，世界发达国家都在努力开发新的胶种，例如：快固化、单组份、高强度、耐高温、超低温、无溶剂、低粘度，不污染、节能、环保、多功能胶粘剂等得到了新的发展与应用。各种类型的胶粘剂虽然都有了新的发展，但最为重要的是一种结构胶粘剂——环氧树脂胶粘剂及环氧改性胶粘剂。它能在室温固化，高温使用。单组份环氧胶不需称量混合可直接使用，适用于工业自动化流水生产的应用。从胶粘剂的发展来看，厌氧胶在机械制造中有着重要的作用。尤其在汽车、拖拉机、火车等的生产中占有相当重要的地位。它可以用于螺纹等锁紧防松、装配固定、密封防漏、真空浸渗、结构胶接等广泛的应用。第二代丙烯酸胶粘剂（SGA）是80年代发展起来的反应型结构胶粘剂。其综合性能优异，是一种比较理想的快速高强度结构胶粘剂，近年来其发展与应用极为迅速。聚氨酯胶粘剂是一种胶接力强，应用面广的韧性胶粘剂，有单组份和双组份两个类型。目前研究与发展的主要是具有较高的耐热性和较快的固化速度新品种。氯丁胶粘剂是用量大、应用面广的弹性胶粘剂。它可以用于汽车制造、制鞋业、家具和建筑等行业。密封堵漏胶在防漏、治漏、保护环境及设备正常运转中起着重要的作用。新一代密封堵漏胶其性能已优于传统的密封堵漏方式，因此密封胶的研制与开发目前在国内外都很重视。目前在用胶技术方面，为了获得比较理想的胶粘效果，满足不同的使用要求，在胶粘施工中的表面处理方法上也开始大量使用底胶。用涂底胶或利用偶联剂处理待粘表面，从而有效地提高胶粘强度与质量，已经是非常重要的操作程序。目前在生产及维修工程中，用于结构连接的胶粘技术比重正逐步加大。为了胶粘后的零件在工作中牢固可靠，还可以采用复合技术和工艺，如：胶—焊、胶—铆、胶—螺等胶接与机械相结合的连接方式，其效果甚好，且可以扬长避短达到理想的使用效果。在表面工程再制造中，对一些在使用中磨损量较大的油缸、轴类零件的孔、轴、平面的尺寸恢复，使用胶粘剂进行修复也是一种行之有效的好方法。现代科学技术的发展和人类物质生活水平不断的提高，都与胶粘技术的发展有着一定的密切关系。它不仅可以弥补传统连接技术的不足，而且本身还有独特的优异性能。因此，在未来胶粘技术的前景与发展是十分广阔的。三、胶粘技术的特点独特的胶粘技术，具有非凡的功能，它能实现多重目的。它与传统的铆接、焊接、螺接、键接等诸多连接方式相比，具有许多突出的优点。在未来机械设备制造及其相关产业中的结构连接中，胶粘无疑是最有发展与应用的连接方式。可以概括为以下若干特点：（1）可以连接材质、形状、厚度、大小、尺寸、相同或不同的各种材料，特别适宜连接异质、薄壁、复杂、微小、硬脆或热敏制件。（2）它不削弱结构并避免了因铆钉孔、螺钉孔和焊点周围的热应力集中所引起的疲劳龟裂。（3）胶接没有焊接所引起的变形翘曲，金相组织改变，硬度降低，残余应力或热冲击，涂层破坏等不足。（4）胶接的面积大，应力分布均匀，可避免局部应力集中，从而延长使用寿命。（5）可大大简化工艺，它不要求那么高的加工精度，对复杂件可以分开加工，再胶粘组装，减少焊接后的处理。（6）胶接的强度较高，具有相同面积的接头，胶接比铆接和焊接剪切强度可提高40～100%，抗疲劳强度可提高5～6倍。（7）胶粘不同的金属，没有电化学腐蚀的危险。（8）具有连接、密封、绝缘、防腐、防潮、减震、隔热、消声等各种功能。（9）表面光滑，外表美观。（10）不需特殊设备，施工与操作比较容易。（11）能进行特殊条件之下的连接，例如：水下胶粘，化工设备高温高压之下不停车堵漏。石油管线的带压粘接、堵漏。易燃介质容器的修补。（12）可大大降低成本，一般铆、焊、需要多道工序，而胶粘可一次完成，且不需精加工后处理。（13）可节省能源，缩短施工周期，可解决一些关键性的技术问题。减少费用，提高效率和经济性。具有许多突出的优点，近年来在国内外得到了迅速的发展和广泛的应用。但和任何事物一样，胶粘技术在应用中也有一定的局限性，它不可能完全代替所有传统工艺的连接方式，因而我们应当在胶接技术的设计方案与确定时，辨证地更加有效地发挥和利用其长处，避其短处，有时可采用复合技术从而达到最佳的施工与使用效果。四、胶接在建筑中的应用实例在建筑工业上胶粘剂主要用于结构和装饰，制造各种建筑构件，例如软木胶合板、层压木板、层压纸板等。目前，在建筑工程上，粘接装配的用胶有：整体衬板、墙面与木框架的粘接、带衬板的地板、天花板与木桁条的粘接、各种表面受力夹层板、胶合木顶桁架的装配等。随着建筑的发展和墙体材料的多样化，建筑功能要求不断完善，结构接缝的处理和密封要求更加突出，如何处理建筑接缝才能达到比较满意的密封效果。选择建筑胶的基本原则入手详细阐述了在建筑接缝设计中结构密封胶的选用。1选择密封胶的基本原则选择时应首先考虑密封胶的以下条件：①良好的防渗透性能；②良好的嵌填施工性能；③与接缝基材相容不污染，有稳定的粘接性能，不发生粘附破坏，在应力集中地边角区或其他局部区不剥离；④能承受接缝位移和随位移速率变形，经反复循环变形后保持并恢复原有性能和形状；⑤在受力变形中不发生内聚破坏；⑥在使用温度下不发生过度永久变形、不软化或发粘，也不发生硬化和过度脆化；⑦具有合理的使用寿命，足够的耐老化、耐气候性。2常见的建筑用胶粘剂2.1壁纸、墙布用胶粘剂2.1.1聚乙烯醇胶粘剂它是将聚乙烯醇树脂溶于水后制成的，俗称“胶水”。它的外观如白色或微黄色的絮状物，具有芳香气味，无毒，施涂方便，能再胶合板、水泥砂浆、玻璃等材料表面涂刷。2.1.2聚乙烯醇缩甲醛胶它又称“108胶”，是以聚乙烯醇与甲醛在酸性介质中进行缩合反应而制得的一种透明水溶液。无臭、无味、无毒，有良好的粘结性能，粘结强度可达0.9Mpa。它在常温下能长期储存，但在低温状态下易发生冻胶。聚乙烯醇缩甲醛胶除了可用于壁纸、墙布的裱糊外，还可用作室内外墙面、地面涂料的配置材料。在普通水泥砂浆内加入108胶后，能增加砂浆与基层的粘结力。2.1.3聚醋酸乙烯胶粘剂又称“白乳胶”，它是由醋酸乙烯经乳液聚合而制得的一种乳白色的、带酯类芳香的乳状胶液。它配置方便，常温下固化速度快，胶层的韧性及耐久性好，不易老化，无刺激性臭味，可作为壁纸、墙布、防水涂料和木材的胶结材料，也可作为水泥砂浆的增强剂。2.1.4801胶801胶是由聚乙烯醇和甲醛在酸性介质中经缩聚反应，再经氨基化后而制得的。它是一种微黄色或无色透明的胶体，具有无毒、不燃、无刺激性气味等特点，它的耐磨性、剥离强度及其他性能优于108胶。2.1.5墙纸专用胶粉（粉末壁纸胶）粉末壁纸胶是一种粉末状的固体，能再冷水中溶解，使用前将胶粉以1：17的比例与清水搅匀混合，搅拌10min后形成糊状是即可使用。这种胶粘剂的粘度适中，无毒、无味、防潮、防霉、干后无色，不污染墙纸，并具有使用方便，便于包装运输等优点。它可用于各类基层的墙纸及墙布的粘贴。2.1.6塑料地板胶粘剂塑料地板胶粘剂属非结构型胶粘剂，具有一定的粘结力，能将塑料地板牢固地粘结在各类基层上，施工方便。它对塑料地板无溶解或溶胀作用，能保证塑料地板粘结后的平整程度，并有一定的耐热性、耐水性和储存稳定性。常用的塑料地板胶粘剂有聚醋酸乙烯类、合成橡胶类、聚氨酯类、环氧树脂类等。2.2瓷砖、大理石胶粘剂2.2.1AH-03大理石胶粘剂AH-03大理石胶粘剂是由环氧树脂等多种高分子合成材料组成的基材，再添加适量的增稠剂、乳化剂、防腐剂、交联剂及填料等配制成单组份白色的膏状胶粘剂。它具有粘结强度高、耐水、耐气候、使用方便等特性，适用于大理石、花岗石、马赛克、陶瓷面砖等于水泥基层的粘结。2.2.2TAM型通用瓷砖胶粘剂TAM型通用瓷砖胶粘剂是以水泥为基材、用聚合物改性材料等掺加而成的一种白色或灰色粉末。在使用时只需加水即能获得粘稠的胶浆。它具有耐水、耐久性好，操作方便，价格低廉等特点。TAM型通用瓷砖胶粘剂适用于在混凝土、砂浆基层和石膏板的表面粘贴瓷砖、马赛克、天然和人造石材等块料。用这种胶粘剂在瓷砖固定5min以后再旋转而不会影响它的粘结强度。2.2.3TAG型瓷砖勾缝剂TAG型瓷砖勾缝剂是一种粉末状的物质，有各种颜色，能与各种类型的瓷砖相适应，是瓷砖胶粘剂的配套材料，能保证勾缝宽度在3mm一下不开裂。它具有良好的耐水性，在诸如游泳池等有防水要求的瓷砖勾缝中是一种理想的勾缝材料。2.2.4TAS型高强度耐水瓷砖胶粘剂TAS型高强度耐水瓷砖胶粘剂是一种双组份的高强度耐水瓷砖胶粘剂，具有耐水、耐气候以及耐多种化学物质侵蚀等特点，可用于厨房、浴室、卫生间等场所的瓷砖粘贴。它的强度较高，室温28d后，其抗剪强度大于2.0Mpa，可在混凝土、钢材、玻璃、木材等材料的表面粘贴墙面砖和地面砖。另外还有一种SG-8407胶粘剂，可改善水泥砂浆粘结力提高水泥砂浆的防水性