高位移能力硅酮耐候密封膠的性能與應(yīng)用

　　關(guān)鍵詞  性能與應(yīng)用；位移能力；硅酮耐候密封膠；幕墻

　　1 引言
　　在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)體系中，幕墻是對建筑接縫耐候密封最為重視的結(jié)構(gòu)。為保證建筑幕墻具有優(yōu)良的、持久的水密和氣密性能，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，往往需要特別考慮密封膠對不同墻體板塊、不同基材材質(zhì)的粘結(jié)，耐候密封膠膠縫形狀和粘結(jié)形式的選擇，接縫的應(yīng)力分析以及膠縫寬度和厚度的計(jì)算等等，因此對于不同結(jié)構(gòu)形式的建筑幕墻特別是高層和超高層幕墻、建筑采光頂、鋼結(jié)構(gòu)主體幕墻在硅酮耐候密封膠選擇和使用上有著較大的差別。以建筑采光頂為例，與普通玻璃幕墻相比，建筑采光頂由于空間角度的轉(zhuǎn)換，自身材質(zhì)（玻璃、鋁型材、不銹鋼、PC板等）和結(jié)構(gòu)形式的變化，外界因素如風(fēng)荷載、紫外線、雨雪、溫度變化等對接縫密封的影響很大，在實(shí)際使用中，漏水和膠縫開裂甚至脫粘已成為建筑采光頂最常見的質(zhì)量問題，行業(yè)內(nèi)形象地概括為“十頂九漏”。通過不斷地實(shí)踐論證、研究總結(jié)，造成建筑采光頂密封失效、漏水的最關(guān)鍵因素之一是硅酮耐候密封膠的位移能力以及其在大變位的反復(fù)作用下對基材的粘結(jié)能力達(dá)不到要求。


　　2 高位移能力硅酮耐候密封膠
　　高位移能力的硅酮耐候密封膠可以更好地滿足我國建筑采光頂快速發(fā)展和建筑幕墻越建越高、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的特殊要求。例如鄭州中原公司生產(chǎn)的MF898硅酮耐候密封膠等，該產(chǎn)品是一種單組分、中性固化、具有較高位移能力（±50％）的耐候密封膠，其最大拉伸強(qiáng)度伸長率達(dá)400％，具有優(yōu)異的耐候、耐水、耐紫外線等老化性能，適用于高層和超高層幕墻、建筑采光頂?shù)葘�接縫密封材料有大變位能力要求的耐候防水密封。

　　2．1 位移能力
　　耐候密封膠的位移能力是保證建筑幕墻接縫密封性和耐久性至關(guān)重要的指標(biāo)。目前，國內(nèi)玻璃幕墻或建筑采光頂接縫用耐候密封膠一般參照的標(biāo)準(zhǔn)是JC/T882－2001《幕墻玻璃接縫用密封膠》。但是該標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了兩個(gè)位移能力極別20級和25級，這顯然無法滿足實(shí)際使用的要求。

　　1．隨著建筑幕墻日趨高層化、復(fù)雜化，風(fēng)壓、溫差、震動(dòng)、主體結(jié)構(gòu)變形等因素也導(dǎo)致接縫位移變化很大。

　　2．高層和超高層幕墻、建筑采光頂、鋼結(jié)構(gòu)主體幕墻等所使用的基材一般具有較大的熱膨脹系數(shù)，由此造成板塊之間接口的位移變化較大，比如，根據(jù)測算，建筑采光頂?shù)慕涌p變化是普通玻璃幕墻的3～5倍。

大的接縫變化需要耐候密封膠有更高的的位移能力與之相適應(yīng)。可參照的標(biāo)準(zhǔn)有美國ASTMC920《彈性接縫密封膠標(biāo)準(zhǔn)》和ASTMC719《經(jīng)受循環(huán)運(yùn)動(dòng)的彈性接縫密封膠粘結(jié)性和內(nèi)聚性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。圖1是按ASTMC719制作的標(biāo)準(zhǔn)試塊，圖2是試樣實(shí)測的拉壓循環(huán)試驗(yàn)圖。

　　

圖1拉壓循環(huán)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試塊

　

圖2 拉壓循環(huán)試驗(yàn)圖

　　從上圖可以清楚地看出，高位移能力硅酮耐候密封膠被壓縮至50％，而拉伸則達(dá)到了100％，即拉伸了一倍，符合ASTMC920最高級別（位移能力）－50/＋100的要求。


　　2．2 拉伸粘結(jié)性能
　　在大變位的反復(fù)作用下耐候密封膠更應(yīng)保證對被粘基材有良好的粘結(jié)性能。當(dāng)接縫位移改變時(shí)，彈性密封膠會(huì)隨之產(chǎn)生形變進(jìn)而導(dǎo)致材料內(nèi)部應(yīng)力局部集中，這樣就極易使密封膠與基材發(fā)生脫粘、剝離或者膠層開裂，造成接縫密封失效。因此，耐候密封膠的粘結(jié)性能也應(yīng)與其彈性性能一樣予以高度的關(guān)注，并且在性能指標(biāo)檢測和制定上進(jìn)一步的細(xì)化。


　　表1是高位移能力硅酮耐候密封膠按照J(rèn)C/T882做的常規(guī)拉伸粘結(jié)性能（位移能力，25級）實(shí)測結(jié)果。

　　為進(jìn)一步考察高位移能力硅酮耐候密封膠的最終抗破壞能力和形式，按照GB16776《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》測定了其在標(biāo)準(zhǔn)條件下的力學(xué)性能，試驗(yàn)結(jié)果見圖3，表2。

　

              

圖3  密封膠拉伸試驗(yàn)應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，高位移能力硅酮耐候密封膠最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的伸長率為400％，最大拉伸強(qiáng)度為0.93Mpa，與被粘基材是完全內(nèi)聚破壞，因此對于高層和超高層幕墻、建筑采光頂?shù)日�常的伸縮和剪切形變，該材料都能夠保持良好的彈性和對基材的粘結(jié)性，起到有效的密封作用。


　　2．3 耐水老化性能
　　采光頂位于建筑物的頂部，匯水面積較垂直外立面要大，而且更容易積水，所以當(dāng)耐候密封膠應(yīng)用于建筑采光頂時(shí)，材料耐水老化性能的要求就十分突出了。為深入研究高位移能力硅酮耐候密封膠的長期耐水老化性能，首先按照J(rèn)C/T882標(biāo)準(zhǔn)測定了其浸水后的粘結(jié)性能，然后進(jìn)一步參照GB16776標(biāo)準(zhǔn)測定浸水7天的人工加速老化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3，試驗(yàn)結(jié)果表明該材料具有優(yōu)良的耐水老化性能。

　　

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，無論是何種材質(zhì)的密封膠都不能承受長時(shí)間的水的浸蝕，因此在建筑采光頂或者幕墻防水構(gòu)造設(shè)計(jì)和處理時(shí)，盡可能做到堵（耐候膠密封）、疏（排水）兼顧，最大限度地避免將密封膠膠縫長期浸泡在水中。


　　2．4 耐紫外線輻照性能
　　無論是建筑采光頂還是高層和超高層幕墻，其經(jīng)受太陽紫外線照射的時(shí)間和強(qiáng)度都更長、更強(qiáng)烈，熱量和高能輻射的雙重作用更容易引起耐候密封膠膠縫的老化和破壞。因此，抗紫外線能力也是材料應(yīng)具備的一項(xiàng)非常重要的性能〔7〕，特別是在太陽光照強(qiáng)烈的地區(qū)，如廣東、海南等地區(qū)。表4是高位移能力硅酮耐候密封膠耐紫外線老化性能檢測結(jié)果，檢測結(jié)果表明密封膠具有優(yōu)良的耐紫外線性能。

　　

　　3 結(jié)論
　　高位移能力硅酮耐候密封膠比普通的耐候密封膠具有更高的承受接縫長期形變性能，位移能力達(dá)50級（按ASTMC920），高于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JC/T882的技術(shù)指標(biāo)；同時(shí)，在大變位的反復(fù)作用下仍保持了對被粘基材優(yōu)良的粘結(jié)性能；該材料還具有優(yōu)異的耐候、耐水、耐紫外線等老化性能。

　　目前，建筑幕墻和采光頂呈現(xiàn)出多樣化、非傳統(tǒng)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，大跨度、大尺寸板塊面積、高層及超高層、雙曲面和其他盤旋而上的螺旋曲面等形式的建筑外立面會(huì)不斷涌現(xiàn)，高位移能力硅酮耐候密封膠能夠很好地滿足這些建筑的使用要求，起到有效的耐候防水密封作用。

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