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装配式建筑密封胶现状及存在的问题

装配式建筑是由大量的构件现场拼装而成的建筑,这种构造形式实际上与保证防水密封存在一定的矛盾,因为一旦拼装接缝处理不当,极易成为水流渗透的通道。然而,由于对装配式建筑的防水密封认知不够、对密封材料的相关评判标准不了解,或不清楚如何正确选择和使用密封材料等原因造成的错误选材或施工,导致实际装配式建筑工程中渗漏现象屡有发生。

装配式建筑用密封胶的现状及标准发展


2013年之后,国内装配式建筑开始热起来,但对于装配式建筑应该选择什么种类的密封胶,开发商、设计院、施工方基本没有概念,更没有“装配式专用密封胶”的概念,所以一些装配式建筑的设计图中出现了“耐候密封胶”、“石材专用胶”、“混凝土填缝胶”等多种表述。幕墙门窗市场上原本存在的各类建筑密封胶也嗅到了商机,一时间硅酮、聚氨酯、聚硫等不同种类的密封胶纷纷进入装配式建筑项目中使用。2014年2月,由中国建筑标准设计研究院和中国建筑科学研究院主编的JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》正式发布,但其对应用于装配式建筑的密封胶仅按类别做了基本要求:硅酮、聚氨酯、聚硫密封胶应分别符合国家现行标准GB/T 14683《硅酮建筑密封胶》,JC/T 482《聚氨酯建筑密封胶》,JC/T 483《聚硫建筑密封胶》的规定。


近年来,除了上述传统的硅酮、聚氨酯、聚硫等密封胶,一些国外的先进密封胶产品也积极进入国内装配式建筑市场,硅烷改性密封胶(MS密封胶)便是其中一种。MS密封胶于1978年在日本被成功研发之后,因其非污染、可涂饰、绿色环保的特点,随着19世纪70~80年代日本建筑的发展热潮,根据“适才适所”理论,被大量使用于装配式外墙板和室内家装的填缝密封和粘结等,并且在欧美等国家建筑业中也占有相当大比例。2004年,在中国建筑产业化探路先锋深圳万科的试验项目中,MS密封胶作为外墙板填缝密封的指定材料首次进入国内,随着日本MS原料厂商的大力推广及其在国内装配式项目外墙板填缝密封应用中体现出来的性能优势,逐渐被国内用户认可接收。


经过10多年,特别是近3年的行业发展,业内开始对装配式外墙板“必须”用MS密封胶这个概念有了一定的了解。而其技术的更新也推动了标准的更新,国家标准GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》已于2018年8月1日正式实施,替代原使用了15年的2003版标准,其最突出的改动则是参考日本标准JIS A 5758《建筑用密封胶》,加入了改性硅酮密封胶,并将其作为新的类别单独列出了理化性能表,对于位移能力、模量、弹性恢复率等重要性能都提出了具体的判定指标。至此,MS密封胶终于有标准可依,结束了“项目上用得红火但是没有检测报告对应”的“无照驾驶”状态。


然而,国家标准GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》只是提供了密封胶的基本准入门槛。除此标准外,业内普遍认为对于密封胶耐久性的评估可进一步采用JC/T 485—2007《建筑窗用弹性密封胶》中的拉伸压缩循环试验,其中的“9030”耐久性等级要求较为苛刻,可以判断MS密封胶的性能是否优秀。此测试包含在高温和低温下的密封胶性能测试,并包括疲劳性测试,其主要测试过程可以简单描述为:


1)将试块放入50 ℃的热水中浸泡24 h,用手掰开检查基材粘结是否良好;


2)将试块加热至高温90 ℃,保持压缩30%状态168 h,检查粘结情况;


3)将试块放入-10 ℃低温环境中,保持拉伸30%状态24 h,检查粘结情况;


4)以上热压冷拉做2个循环;


5)在标准条件下拉伸压缩±30%,做2 000个循环;


6)最后检查试样,要求试块粘结破坏面积≤25%。


除了“9030”测试外,为了更全面地考察MS密封胶的长期耐老化性能,笔者按照标准GB/T 1865《人工气候老化和人工辐射暴露(滤过的氙弧辐射)》的要求,验证了MS密封胶2 000 h 人工加速老化后的性能衰减。详细测试结果如图1所示。


老化时间/h

图1 MS密封胶人工加速老化试验结果


由图1可以看出,MS密封胶样品在2000 h的人工加速老化试验过程中,力学强度虽有衰减趋势,但衰减幅度随时间的推移变小,拉伸曲线最终趋于平缓。测试结果表明,在长期的实际使用过程中,MS密封胶具有较优的耐紫外老化性能,能够保证至少20年的使用寿命。


此外,因夏天温度一般较高,密封胶的固化速度普遍较快;但到了冬天,由于温度的降低,密封胶的深层固化速度会明显下降,这时双组分密封胶更具优势:采用专用机械设备混合双组分MS密封胶的A、B组分后,密封胶内外同时固化,固化过程中不需要与空气中的水分发生反应,所以深度固化速度快,一般24 h以内就可以形成弹性体。


装配式密封胶应用中的常见问题分析


从2006年开启装配式建筑国家战略至今,国内的开发商和施工建设单位已经实施了为数不少的装配式项目,其中部分采用了装配式的外墙,并使用密封胶作为外墙板缝的防水密封填缝材料。


如前所述,因早期没有相应的标准,装配式建筑外墙板拼缝填缝用密封胶的选择和施工往往是依据经验进行,在实际的应用案例中也确实出现了一些问题,现总结如下。


1、产品选择不当


产品选择不当的情况主要有两类,均会导致密封胶粘结失效:


1)产品模量问题。选用普通建筑幕墙玻璃填缝胶来作为混凝土板块填缝的案例,很多出现了粘结失效。这是因为混凝土是一种无规多孔性、碱性材料,混凝土板块之间随温度变化会发生很高的拉伸或压缩位移,需要选用低模量、高伸长率的密封胶,而传统的建筑外墙密封胶大多数仍为高模量密封胶,极易造成密封胶与混凝土粘结面拉裂(图2)。


图2 密封胶开裂


2)硅酮密封胶具有卓越的耐候性能,其在建筑幕墙行业的应用中取得了绝对的优势。但是,多年的使用经验表明,其对混凝土的粘结情况并不理想,甚至普通硅酮密封胶的增塑剂可能对混凝土造成污染(图3)。

图3 硅酮密封胶与混凝土粘结失效


2、施工不规范


1)清洗。混凝土表面一般会存在灰尘和松散部分,需要彻底清理才能保证粘结效果。


2)底涂。混凝土墙板在工厂生产线上制成,会在板材表面残存一定量的脱模剂,影响粘结效果,如果没有进行基材表面彻底清洁并施打合适的底涂,极易造成粘结失效。


3)不良接口处理。胶缝的部位在涂料施工时被不小心喷上了涂料,而涂料与密封胶的相容性并不好,导致出现脱粘的情况。


4)负责打胶的施工单位为了节省用胶,密封胶打得很薄,某些部位厚度甚至低于5 mm,导致脱粘情况极易发生。


3、外观问题


1)板片制作或安装时精度不够,或上下板片有错位,导致整条胶缝不整齐(图4)。

图4 板片制作或安装导致胶缝不整齐

2)板片运输或安装时出现崩边崩角,需要修补。这种情况费时、费工且效果不好,还会影响打胶效果(图5)。

图5 板块崩边崩角现象


3)采用了低模量的硅酮密封胶填缝,但因其涂饰性不佳,导致涂料无法涂饰覆盖,并且容易出现涂料剥落。


4)外墙涂料或真石漆等通常不具有弹性,涂覆在弹性密封胶的表面,密封胶伸缩会导致涂料裂缝,这种裂缝虽不会产生漏水,但非常影响外观(图6)。此类问题,可通过选用与密封胶匹配的弹性涂料来解决。


图6 密封胶伸缩导致涂覆在其表面的外墙涂料裂缝

装配式建筑外墙防水

注意事项


1)在胶缝构造设计上,水平缝宜选用构造防水与材料防水结合的两道防水构造。其中,构造防水是指在板边缘利用企口缝或高低缝(水平缝)、直缝(垂直缝)形成的排水空腔构造,材料防水则是指在接缝迎水面用密封胶进行密封处理(图7、图8)。


图7 装饰保温承重一体化夹芯复合预制墙板水平缝两道防水构造

图8 预制非承重外挂板水平缝两道防水构造

2)混凝土板块之间随温度变化会发生很高的拉伸或压缩位移,密封胶弹性太低或强度太高均容易造成混凝土与密封胶粘结面开裂,失去密封、保护作用;应选择低模量、高伸长率、耐久性佳的密封胶,如MS密封胶。

结语


水是可以四处流动、无孔不入的,因此传统建筑防水中常用的“堵水”方案,在存在大量拼接缝的装配式建筑中并不合适:单纯希望靠外墙板密封胶“绝对”地把雨水堵在室外不现实;即使能够实现,成本也非常高,会造成不必要的浪费。而“疏水”的理念,是指在设计时就考虑到会有一部分水会通过各种途径进入,通过合理的设计把这部分突破而入的水顺畅地引导到排水构造中,将其排出室外,避免其进一步渗透到室内。只有堵疏相结合的办法才是装配式建筑最佳的防水办法。


此外,选择正确、专业的密封材料是装配式工程质量的重要保证。但对于装配式密封胶来说,专业的施工方同样重要。俗话说,“三分材料,七分施工”,如果施工单位能和材料供应商对其施工材料的理解达到同一高度,专业的材料搭配专业的施工,各司其职,可以避免很多问题发生。


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