建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測方法研究

趙斌 葉志宏

摘要：傳統(tǒng)的建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測方法預(yù)測準(zhǔn)確度較低，為此設(shè)計了一種建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測方法。該方法以試驗的方式進(jìn)行，選擇了粘合劑、裝飾材料，設(shè)置模擬環(huán)境，并依據(jù)材料的功觸性活化能，引入強(qiáng)度衰減速率參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度預(yù)測，以此完成了粘合劑強(qiáng)度的預(yù)測。為驗證此次設(shè)計的預(yù)測方法的有效性，將傳統(tǒng)方法與此次設(shè)計的預(yù)測方法進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，此次設(shè)計的方法比傳統(tǒng)方法預(yù)測準(zhǔn)確度高，說明此次設(shè)計的方法具備實際應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)軟裝飾材料;粘合劑;強(qiáng)度;預(yù)測;耐久性

中圖分類號：TU56;TQ437+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）08-0118-04

Research on Prediction Method of Adhesive Strengthof Building Interior Soft Decoration Materials

ZHAO Bin，YE Zhi-hong

（Department of Management and Economics， Tianjin University ， Tianjin 300072，China）

Abstract ： The traditional method for predicting the adhesive strength of interior soft decoration materials for build-ings has low accuracy. Therefore， a method for predicting the adhesive strength of interior soft decoration materialsfor buildings is designed. The method is carried out in an experimental manner. Adhesives and decorative materi-als are selected. a simulated environment is set. and strength decay rate parameters are introduced for strength pre-diction based on the functional activation energy of the material， thereh y completing the prediction of the strengthof the adhesive. In order to verify the effectiveness of the prediction method of the design， the traditional methodwas compare.d with the prediction method of the design. The results showed that the method of the design was moreaccurate than the traditional method. which shows that this design method has practical application significance.

Key words ： interior soft decoration materials; adhesives; strength; prediction; durabilitv

0引言

近年來，隨著室內(nèi)裝飾所有材料和施工工藝的發(fā)展，對檢測人員的技術(shù)要求和檢測方法不斷帶來新的挑戰(zhàn)。同時，在建筑施工過程中，新型粘結(jié)材料或需要粘接的飾面材料應(yīng)用中，也不斷向我們提出各種形式材料粘合劑強(qiáng)度的測試要求。

在室內(nèi)軟裝材料中常見的有墻壁紙、浮雕墻衣、噴繪材料等等，這些裝飾材料成本適中，施工簡單，在室內(nèi)裝飾中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于材料、施工條件、粘合劑選擇上都會對裝飾材料的粘合劑強(qiáng)度造成影響。隨著時間的增加以及外界因素的影響，室內(nèi)裝飾材料常常出現(xiàn)脫落、泛白、裂紋等現(xiàn)象。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要對軟裝飾材料粘合劑的強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，傳統(tǒng)的預(yù)測方法在預(yù)測上沒有考慮外界因素的影響，僅僅以標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度預(yù)測公式進(jìn)行預(yù)測，這種預(yù)測方法在粘合劑剛剛使用時能夠保證一定的準(zhǔn)確度，但是在長期使用中，傳統(tǒng)的預(yù)測方法就不能滿足裝飾材料粘合劑的預(yù)測需求，為此對建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測。此次研究的預(yù)測方法以試驗的方式進(jìn)行，充分考慮多種外界因素的影響，并結(jié)合相應(yīng)的注意事項以及影響粘合劑強(qiáng)度的主要因素，完成了粘合劑強(qiáng)度的預(yù)測。并通過實驗證明，此次設(shè)計的建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測方法比傳統(tǒng)方法預(yù)測準(zhǔn)確度高，能夠滿足應(yīng)用需求。

1試驗

1.1試驗材料

考慮到影響室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度的因素較多，其中主要包括基體、裝飾材料和粘合劑種類等。因此試驗采用某公司生產(chǎn)的壁紙，如圖1所示。

圖1所示，為一種木紋壁紙，裁取其中一塊作為試驗材料，其規(guī)格為，陶質(zhì)飾面采用陜西某公司生產(chǎn)，規(guī)格尺寸為112mmx255mm。

采用樹脂膠作為膠結(jié)料[1]，其無毒環(huán)保、粘接力相對較高、稠度適中、色澤較淺，經(jīng)過不同廠家的粘合劑對比分析后，選擇陶氏公司生產(chǎn)的粘合劑。該粘合劑無色透明，固化時間為4-6h，相對濕度為70%左右，粘度為2000-4000MPa。

為了保證試驗過程中數(shù)據(jù)的完整性以及準(zhǔn)確性，對制作好的試樣進(jìn)行編號，每1個編號對應(yīng)1個齡期做3個試件，4個編號共12個試件。在這些試件中隨機(jī)后去試樣進(jìn)行檢測，以進(jìn)行有影響因素狀況下粘合劑強(qiáng)度的對比和評定。

1.2試驗方案

為了模擬室內(nèi)軟磚石材料[2]在使用中所受到的環(huán)境因素作用，采用以下循環(huán)模式，將實驗材料置于高溫處，淋循環(huán)，高溫環(huán)境為70℃左有的高溫環(huán)境，并在-25℃左有的環(huán)境下進(jìn)行凍融循環(huán)[3]，最后利用紫外燈照射4h。在上述環(huán)境下循環(huán)20次，靜止7h后進(jìn)行粘合強(qiáng)度拉伸試驗[41]。此次試驗中應(yīng)用到的試驗儀器如表所示。

在實驗中，將粘合劑放入網(wǎng)底燒瓶[5]中，然后加熱攪拌，采用的實驗燒瓶如圖2所示。

圖2為試驗過程中使用的燒瓶，在試樣制作過程中，按照DB-T2794-1995粘合劑粘度的測定步驟，利用DNJ-79旋轉(zhuǎn)粘度計中測試樣品的初始粘度[6]。在經(jīng)歷15d之后，制成成品，測試其黏度。試驗中，需要重點注意樣品的固化程度，將樣品均勻涂在已經(jīng)稱重完成的器皿[7]上，并進(jìn)行白然風(fēng)干[8]，風(fēng)干48h后進(jìn)行耐水性測試、耐水性的測試選取溶劑萃取法，將樣品浸泡在水槽內(nèi)，等到24h取出，風(fēng)干48h，利用水平稱稱取浸水前后樣品的質(zhì)量。粘合劑的準(zhǔn)備工作圖如圖3所示。

膠合強(qiáng)度測定，將粘合劑與室內(nèi)裝飾材料壓制在一起，參照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法鋸制試件[9]。

同時，試驗中的試樣存在斷縫情況，斷縫的縫隙兩邊的基材在試驗中會收到性能或者強(qiáng)度的擾動，在測試中，試驗試件受擾動的程度與試樣邊長成反比關(guān)系，保證邊長較小，減少誤差現(xiàn)象的發(fā)生所以測試試樣粘結(jié)劑的粘接強(qiáng)度時，保證斷縫的深度到分界面就可以，以測試材料與粘合劑的相互附著性。

1.3試驗注意事項

在試驗過程中需要注意一下5個方面的問題，以保證試驗的準(zhǔn)確性，具體如下。

1）對裝飾表面處理，試驗之前去除表面的灰塵、油污和疏松物[10]，減輕其他因素對預(yù)測結(jié)果的影響。如果沒有去處表面的浮漿，會形成隔離層，使裝飾材料與粘合劑粘接不良，從而導(dǎo)致測試的粘合強(qiáng)度偏小。

2）粘合強(qiáng)度預(yù)測時，拉伸應(yīng)力應(yīng)與膠結(jié)面互相垂直，并通過膠結(jié)面中心均勻分布在整個膠面上，但是分布不均勻，此時的應(yīng)力是不均勻拉伸。在粘接接頭收到垂直于粘接面應(yīng)力作用時，拉應(yīng)力[11]分布均勻，此時測得的粘接強(qiáng)度最大。由于實驗中，受到拉力試驗機(jī)的制約，會經(jīng)常出現(xiàn)拉伸應(yīng)力不垂直于膠結(jié)面的現(xiàn)象，從而使邊緣應(yīng)力集中并急劇增加。因此，在試驗時減小拉伸應(yīng)力與膠結(jié)面垂直的現(xiàn)象，以保證所測得的粘接度數(shù)據(jù)的真實性。

3）強(qiáng)度的合格性指標(biāo)制定，規(guī)定強(qiáng)度指標(biāo)[12]分別為大于0.4MPa和0.3MPa，這兩種情況是按照不同的要求在使用粘結(jié)劑。根據(jù)這一指標(biāo)，判斷材料的卡倆關(guān)系，以更好體現(xiàn)出被測部位的材料強(qiáng)度，測量時只測試兩種材料之間的相互附著性。

4）在實驗之前，了解所有材料在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下材料的物理性能，以了解原本材料的基本特性，有利于試驗現(xiàn)場施工環(huán)境條件下施工工藝和材料的使用效果以及性能。

5）依據(jù)試驗要求，有重點的對每一階段的實驗步驟有針對性的檢測，以保證試驗的準(zhǔn)確性。根據(jù)上述過程，能夠較為全面的對粘合劑的強(qiáng)度預(yù)測，保證每個試驗過程的質(zhì)量。

1.4建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測

在上述準(zhǔn)備工作完成的基礎(chǔ)上，對建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測。為了避免試驗條件、裝飾材料以及粘合劑本質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生變化，從而影響實驗結(jié)果，因此試驗過程中的溫度不能選擇太高，樣品的最小壽命也不能太短。所以在上述實驗條件設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，采用點斜法，該方法是做材料隨時間變化后產(chǎn)生的物理性能，從而得出該溫度下的壽命，利用熱分析法求出實驗材料的活化能，從而算出壽命曲線的斜率[13]，確定壽命方程。因此為求得功能性活化能，確定計算公式，根據(jù)下屬公式計算溫度下材料的反應(yīng)速度常數(shù)：

（1）

公式（1）中，Glil代表反應(yīng)時間，a代表計算過程中的常數(shù)，△e/t代表△溫度下的速度常數(shù)。

在此基礎(chǔ)上，計算粘結(jié)劑的活化能[14]，其計算公式為：

（2）

公式（2）中，r/E代表升溫速率，d代表固化反應(yīng)峰峰頂溫度。

經(jīng)過上述分析，僅僅以軟化系數(shù)作為預(yù)測指標(biāo)，不能全面反映裝飾材料粘合劑的實際狀態(tài)，因此依據(jù)上述實驗內(nèi)容，以組合狀態(tài)下裝飾材料粘接強(qiáng)度為指標(biāo)，引入強(qiáng)度衰減速率參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度預(yù)測。假設(shè)材料的衰減速率時相同的，當(dāng)粘接強(qiáng)度衰減到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.3MPa時，僅為到達(dá)極限狀態(tài)，即有下述公式：

（3）

公式（3）中，p代表裝飾材料，k代表材料軟化系數(shù)，n代表外界破壞能量，即影響因素。

由上述公式推導(dǎo)出粘合劑強(qiáng)度預(yù)測[15]公式，計算公式為：

（3）

公式（4）中，J代表裝飾材料粘接強(qiáng)度，f代表裝飾飾面所測得的粘接強(qiáng)度，t代表材料衰減速率，fu、fi材分別代表外界影響參數(shù)。

根據(jù)上述過程完成粘結(jié)劑強(qiáng)度的預(yù)測，上述過程全面分析了實際檢測中出現(xiàn)的一些具體問題，保證了預(yù)測的準(zhǔn)確性。

2結(jié)果討論

上述過程完成了建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度的預(yù)測，為驗證其有效性，將其與傳統(tǒng)方法對比，對比兩種方法預(yù)測的準(zhǔn)確性。實驗對比結(jié)果如圖4所示。

從圖4可知，此次設(shè)計的建筑室內(nèi)軟裝飾材料粘合劑強(qiáng)度預(yù)測方法在粘合劑強(qiáng)度預(yù)測上，準(zhǔn)確度較高，而傳統(tǒng)方法的預(yù)測準(zhǔn)確度較低，幾次實驗上，準(zhǔn)確度都低于此次設(shè)計的方法。這是因為，此次設(shè)計的方法主要依據(jù)現(xiàn)實材料，并充分模擬外界因素對粘合劑粘度的影響，依據(jù)強(qiáng)度預(yù)測方法對粘合劑的強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測。而傳統(tǒng)方法僅僅依靠規(guī)定的預(yù)測公式進(jìn)行預(yù)測，沒有考慮到環(huán)境因素以及裝飾材料的影響，從而降低了預(yù)測的準(zhǔn)確度。因此，通過上述實驗?zāi)軌蜃C明此次設(shè)計的預(yù)測方法比傳統(tǒng)方法預(yù)測準(zhǔn)確度高，能夠滿足粘合劑強(qiáng)度預(yù)測需求。

3結(jié)語

粘結(jié)劑在建筑物室內(nèi)裝飾上得到了廣泛的使用，但是，影響室內(nèi)裝飾材料粘合劑強(qiáng)度的因素較多，傳統(tǒng)的建筑室內(nèi)裝飾材料粘合度強(qiáng)度預(yù)測上準(zhǔn)確度較低，所以充分考慮建筑裝飾材料粘合劑的影響因素，針對粘結(jié)劑在實際工程中的使用情況進(jìn)行了具體的分析與思考，對建筑室內(nèi)裝飾材料粘合劑強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測，并通過實驗驗證了此次設(shè)計方法的有效性。但是，由于裝飾材料粘合劑強(qiáng)度問題影響因素較多，影響機(jī)理較為復(fù)雜，在后續(xù)的研究中，將重點研究裝飾材料機(jī)理，以保證預(yù)測的準(zhǔn)確度。同時，在后續(xù)研究中，做好管理工作，結(jié)合以往的經(jīng)驗，合理建立粘合劑保證體系，以保證粘合劑的強(qiáng)度。從而為室內(nèi)裝飾飾面、建筑節(jié)能工程和建筑結(jié)構(gòu)加工中相關(guān)粘接強(qiáng)度預(yù)測上提供一定的幫助，減少室內(nèi)裝飾脫落現(xiàn)象等的發(fā)生，推動室內(nèi)裝飾設(shè)計的發(fā)展。

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收稿日期：2020-03-12

作者簡介：趙斌（1977-），男，漢族，湖北荊州人，研究方向：管理科學(xué)與工程，Email： chally2008@sina@.com