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【安泰膠談】裝配式PC建筑接縫用密封膠的科學選用

來源:廣州集泰化工股份有限公司(安泰建筑膠)  作者:編輯  日期:2017-8-7
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  裝配式PC建筑外墻掛板或外墻構件拼接后會產生數量眾多的接縫,不可避免的會遇到接縫防水處理的難題。在JGJ 1-2014《裝配式混凝土結構技術規程》中第5.3.4條規定:“預制外墻板的接縫及門窗洞口等防水薄弱部位宜采用材料防水和構造防水相結合的做法”。在某些地方標準中還有垂直縫“材料防水+結構防水”的做法,但無論是哪種設計做法,密封膠都是第一道防水措施,所以必須重視密封膠的科學選用。

  裝配式PC建筑外墻掛板(詞條“外墻掛板”由行業大百科提供)或外墻構件拼接后會產生數量眾多的接縫,不可避免的會遇到接縫防水處理的難題。在JGJ 1-2014裝配式混凝土結構技術規程》中第5.3.4條規定:“預制墻板的接縫及門窗洞口等防水薄弱部位宜采用材料防水和構造防水相結合的做法”。在某些地方標準中還有垂直縫“材料防水+結構防水”的做法,但無論是哪種設計做法,密封膠都是第一道防水措施,所以必須重視密封膠的科學選用。

  對于裝配式PC建筑的接縫用膠來說,主要存在六個技術難點:

  (1)混凝土粘結性

  混凝土屬于堿性材料,普通密封膠很難粘結;且混凝土表面疏松多孔,導致有效粘結面積減小,所以要求密封膠與混凝土要有足夠強的粘結力;此外,在南方多雨的地區,還可能出現混凝土的反堿現象,會對密封膠的粘結界面造成嚴重破壞。所以,混凝土的粘結性是選擇裝配式建筑用膠要考慮的第一要素。目前市面上的各類型密封膠中,單組分改性硅烷密封膠和聚氨酯密封膠對混凝土的粘結性較好,雙組分改性硅烷密封膠必須使用配套底涂液才能形成粘結,而傳統硅酮膠對混凝土的粘結性較差。

圖1.密封膠的內聚破壞和粘結破壞

  (2)耐候性

  裝配式建筑外墻接縫常用作裝飾面的分割縫,即膠縫作明縫處理,此時密封膠需要長期經受陽光照射和雨水沖刷,所以密封膠需要良好的耐候性。密封膠的耐候性是由其分子結構決定的,主鏈鍵能越大則耐候性越好,所以硅酮膠的耐候性最佳,其次是改性硅烷膠,而聚氨酯膠最次,在戶外使用易出現龜裂粉化

  各類型密封膠的主鏈結構及鍵能和紫外線能量對比如下表:

密封膠類型

硅酮

聚氨酯

改性硅烷


主鏈結構

Si-O

C-O

C-N

C-O

C-C

Si-O

紫外線

鍵能(KJ/mol)

444

339

284

339

348

444

399

 

圖2.聚氨酯密封膠紫外線照射后的破壞情況

  (3)可涂裝

  當接縫因吊裝安裝誤差大,密封膠需要涂料覆蓋時,密封膠與涂料的相容性就尤為重要。硅酮膠由于其表面疏水疏油,致使涂料在其表面很難潤濕,不能形成漆膜或造成涂料干燥開裂剝落。而改性硅烷膠和聚氨酯膠與涂料具有良好的相容性,可直接在其表面涂漆

圖3.硅酮膠導致的涂料開裂、剝落

  (4)耐污性

  混凝土屬于多孔性材料,容易被污染,故選擇密封膠時也要注重耐污性。普通硅酮膠因為增塑劑遷移滲透到材料孔隙中,會造成永久性滲透污染(無法清洗);同時,硅酮膠表面帶有電荷,容易吸附空氣中的灰塵,經雨水沖刷后會在膠縫下側形成垂流污染(可清洗)。密封膠的污染不僅影響建筑的美觀,并且極難清洗,同時也會大大增加建筑的維護成本。而改性硅烷膠不含硅油及小分子增塑劑,在耐污性方面表現較好。

圖4.硅酮膠導致的污染

  (5)抗位移能力

  裝配式建筑由于存在強風地震引起的層間位移、熱脹冷縮引起的伸縮位移、干燥收縮引起的干縮位移和地基沉降引起的沉降位移等,對密封膠的受力要求非常高,所以密封膠必須具備良好的位移能力和彈性恢復率(詞條“彈性恢復率”由行業大百科提供)。目前,國內的裝配式建筑接縫寬度一般設計為20mm,而接縫處的變形主要來自于構件的熱脹冷縮,因此可根據接縫寬度來計算選擇合適位移級別的密封膠。

  普通PC外墻板縫隙寬度計算的簡化公式:

  W>δ/ε×100%+|We|

  W=設計接縫寬度(國內標準寬度一般取20mm);

  δ=構件溫差變形量/mm=L·α·△T;

  L=構件的長度(形變方向)

  α=混凝土線膨脹系數,常規取(10×10-6)m/ ℃

  △T=混凝土界面的極限溫差,一般取值為 80℃;

  ε=密封膠位移量%;

  |We|=接縫施工誤差(一般取5mm)

  計算示例:當混凝土構件板塊長度為L=3000mm 時,

  密封膠位移量ε>L·α· △T/(W- | We | )·100%=3000× 10×10-6 ×80/(20-5)×100%=16%

  按照JC/T 881《混凝土建筑接縫用密封膠》標準的規定,密封膠的位移級別可分為7.5級、12.5級、20級和25級,故裝配式建筑接縫處的密封膠至少選擇20級及以上級別。此外,還需注意密封膠的次級別,分為低模量和高模量兩種。由于混凝土表面較為疏松、強度低,如果密封膠模量高、內聚強度大,在接縫變形時,密封膠就很容易在混凝土界面出現粘結破壞。而低模量密封膠膠體較為柔軟,內聚力強度小于界面粘結強度,再被拉伸的情況下可以更好地適應變形而不易出現破壞,故裝配式建筑接縫用密封膠的位移級別應為20LM和25LM。

  當建筑接縫因地震或材料干燥收縮出現永久變形時,會對密封膠產生持續性的應力,而改性硅烷密封膠既具有優異的彈性,又具有應力緩和能力,在受到永久變形時,可最大限度地釋放預應力,保證密封膠不被破壞。

  (6)施工性能

  密封膠可分為單組分和雙組分兩種,以改性硅烷膠為例,單、雙組分密封膠的施工性能對比如下表:

施工性能

(改性硅烷密封膠)

優點

缺點

單組分密封膠

(濕氣固化

•  施工操作簡單

•  損耗少

•  工廠調色,無色差

•  固化速度較慢

雙組分密封膠

(反應固化)

•   固化速度快

•  需要專用攪拌設備膠槍,施工要求高

•  需用有機溶劑(易燃)清洗工具

•  粘結嚴重依賴底涂液

•  調色在現場進行,可能存在色差

  目前國內在裝配式建筑密封膠的施工這方面還缺少專業的打膠工人,并且現場的施工環境也非常復雜,如何讓普通工人迅速掌握打膠操作并保證施工質量也是非常值得考慮的。從現實情況來看,單組分密封膠更適合現場施工。

圖5.雙組分密封膠使用的攪拌機及專用膠槍

  此外,底涂液的使用也必須給予足夠的重視。由于構件表面可能粘有脫模劑,且施工時難免存在灰塵清理不干凈的情況,而底涂液在增強粘結力、封閉灰塵和提高耐水性方面有非常重要的作用,在現場施工時,應把涂刷底涂液作為必要步驟。

  針對裝配式建筑用密封膠的選用要求,目前市場上常見的各類型密封膠詳細性能對比可參見下表:


改性硅烷

聚氨酯

硅酮

混凝土粘結性

可涂刷性

耐污性

耐熱性

耐候性

儲存穩定性(詞條“穩定性”由行業大百科提供)

應用基材

混凝土、金屬

混凝土、金屬

玻璃、金屬

  綜上所述,裝配式建筑外墻接縫密封膠應選擇改性硅烷密封膠,內墻接縫密封膠可選擇改性硅烷密封膠或聚氨酯密封膠。

  裝配式PC建筑接縫用密封膠的技術性能應符合現行行業標準《混凝土建筑接縫用密封膠》JC/T881的規定;密封膠的注膠(詞條“注膠”由行業大百科提供)厚度應在膠寬的一半到膠寬之間,即½寬度w ≤厚度d≤寬度w,且厚度不小于8mm;密封膠的施工要求參照JGJ 1-2014《裝配式混凝土結構技術規程》中第12.3.12條規定:“外墻板接縫防水施工應符合下列規定:

  1 防水施工前,應將板縫空腔清理干凈;

  2 應按設計要求填塞背襯材料;

  3 密封材料嵌填應飽滿、密實、均勻、順直、表面平滑,其厚度應滿足設計要求。”

  具體的施工操作應按生產廠家提供的施工方案進行。

*文章中的部分數據,由 廣州集泰化工股份有限公司(安泰建筑膠) 提供。
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原文地址:http://www.52mqw.com/info/2017-8-7/43432-1.htm
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