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        　中國(guó)門窗＆配套材料網(wǎng) >> 行業(yè)新聞 >> 正文
    
    
      
    
        
    建筑密封膠應(yīng)用的設(shè)計(jì)、選材、施工
              
    
              
    
                來源:杭州之江有機(jī)硅化工有限公司  　作者:劉明   　日期:2007-4-13
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    一、前言
    

    建筑用密封膠大都屬于合成膠粘劑，其主體是聚合物，其性質(zhì)可分為三類：本體性質(zhì)、工藝性質(zhì)和使用性質(zhì)（產(chǎn)品性能）。
    
本體性質(zhì)取決于密封膠主體聚合物的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)，是可以精確地重復(fù)測(cè)量出來的。
    
　　工藝性質(zhì)是指密封膠再制造過程中表現(xiàn)出的有關(guān)
    		
              
    
                
    
                  一、前言
    

    建筑用密封膠大都屬于合成膠粘劑，其主體是聚合物，其性質(zhì)可分為三類：本體性質(zhì)、工藝性質(zhì)和使用性質(zhì)（產(chǎn)品性能）。

    
本體性質(zhì)取決于密封膠主體聚合物的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)，是可以精確地重復(fù)測(cè)量出來的。

    
　　工藝性質(zhì)是指密封膠再制造過程中表現(xiàn)出的有關(guān)特性。

    
使用性質(zhì)（產(chǎn)品性能）不言而喻主要是指密封膠在形成膠結(jié)過程中到形成膠結(jié)接頭的綜合性能，該性能取決于建筑接縫對(duì)密封膠的功能要求。

    
無論對(duì)于建筑的外圍護(hù)還是建筑室內(nèi)裝飾裝修；無論是窗結(jié)構(gòu)還是其它形式的圍護(hù)和裝飾結(jié)構(gòu)，都可以將它們看成是單元組成，那么每個(gè)單元之間便產(chǎn)生接縫，絕大多數(shù)需要建筑用密封膠來密封填充。建筑接縫的合理設(shè)計(jì)，對(duì)建筑密封膠的了解認(rèn)識(shí)、合理的選材和建筑密封膠的正確施工是保證建筑接縫密封的成功必不可少的全過程。

    

    
二﹑建筑密封膠的功能要求
    
    建筑對(duì)密封膠的功能要求主要取決于環(huán)境因素：包括陽(yáng)光中UV的輻射老化，氧氣和臭氧的氧化，水和水蒸氣的老化，環(huán)境的溫度變化的影響，風(fēng)荷載、剪切力的作用，循環(huán)機(jī)械（壓縮/拉伸）荷載，侵害性的大氣污染（如：酸雨、鹽霧等），微生物和大生物（真菌等）的影響。了解環(huán)境因素后考慮建筑接縫的需要，建筑密封膠的功能可概括以下功能：

    
　　建筑防水、隔音、節(jié)能、防腐蝕、防污染、防火、裝飾、結(jié)構(gòu)彈性聯(lián)接、結(jié)構(gòu)安全耐久等功能。

    

    
三、建筑密封膠分類
    

　　1、按基礎(chǔ)聚合物
    
    包括•SR 硅酮  •PU聚氨酯 •PS聚硫•AC丙烯酸 •丁基、瀝青及油性樹脂改性產(chǎn)品• MSR 等。其中硅酮、聚硫、聚氨酯三大室溫固化彈性密封膠在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛，尤其是硅酮密封膠產(chǎn)品。

    
   硅酮類密封膠由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)兼?zhèn)錈o機(jī)和有機(jī)兩類聚合物的特性。硅酮膠的原膠是由Si-O為主鏈的聚合體。其鍵能為106Kcal/mol，而通常的高分子材料的C-O和C-C鍵能均較小，分別為80和85.2 Kcal/mol。換言之，若打斷Si-O化學(xué)鍵，必然需要較高的能量，因此硅酮膠穩(wěn)定。具有超群的抗UV、耐臭氧、耐氣候老化、耐溫性和單組分、雙組分多種形式應(yīng)用的特點(diǎn)，同時(shí)可以根據(jù)建筑的需要制造出不同性能要求的產(chǎn)品，尤其在陰框玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)粘結(jié)應(yīng)用中是其它材料無可取代的。并且我國(guó)在硅酮密封膠生產(chǎn)的原料工業(yè)發(fā)展相對(duì)聚硫、聚氨酯要規(guī)模大和成熟，目前硅酮類建筑密封膠產(chǎn)品占我國(guó)建筑密封膠使用量的60%以上。國(guó)外改性硅酮產(chǎn)品在建筑中應(yīng)用也比較多，目前我國(guó)僅限于其它領(lǐng)域。

    
    建筑用聚硫密封膠早在20世紀(jì)60年代應(yīng)用于飛機(jī)、航空等領(lǐng)域的耐油、耐溶劑方面的粘接密封，在80年代在我國(guó)也應(yīng)用于建筑接縫的密封，由于原料的生產(chǎn)成本過高，目前已基本被硅酮產(chǎn)品取代。但是聚硫密封膠具有良好的防透氣性能和耐油、耐溶劑的特性，仍廣泛應(yīng)用于中空玻璃的制造，部分用于建筑接縫污水、垃圾場(chǎng)、儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)和鋼結(jié) 構(gòu)防腐密封等。

    
    聚氨酯分子結(jié)構(gòu)的多樣性，可以制造模量范圍很寬的不同產(chǎn)品，適用于很多材料的粘結(jié)。又由于其具有柔性的分子鏈，它的耐震動(dòng)性和疲勞性能很好，特別適合不同材料的粘結(jié)及對(duì)柔性材料的粘結(jié)，并且還有非常優(yōu)異的耐低溫性能，在許多工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在建筑領(lǐng)域該材料在美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用接近硅酮產(chǎn)品，目前在我國(guó)由于原料工業(yè)的落后，密封膠產(chǎn)品的發(fā)展受到一定的制約。

    
    另外還有包括丁基、丙烯酸 、瀝青及油性樹脂改性的彈性較小的密封膏產(chǎn)品。該類產(chǎn)品的彈性小，可應(yīng)用于建筑接縫機(jī)械位移要求低的部位。

    

    
　2、按位移能力分類
    
　　對(duì)建筑用密封膠產(chǎn)品的性能判斷主要依據(jù)密封膠標(biāo)準(zhǔn)。不論是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11600,還是美國(guó)的ASTM C920、日本的JISA5758、英國(guó)的BS5889、德國(guó)的DIN18540 18545標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)產(chǎn)品的抗位移能力進(jìn)行分級(jí)。我國(guó)目前新的建筑密封膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均是按照IS011600-2000《建筑結(jié)構(gòu)•密封膠•分級(jí)和要求》制定的。按試驗(yàn)的冷拉伸/熱壓縮幅度可分為以下級(jí)別：

    

    
25LM級(jí)、25HM級(jí)、20LM級(jí)、20HM級(jí)、12.5級(jí)、12.5E級(jí)、12.5P級(jí)、7.5P級(jí).
    
IS0 11600-2000標(biāo)準(zhǔn)各分級(jí)性能指標(biāo)見表1～3：

    

    表1         密 封 膠 級(jí) 別

    

    

    表2        玻璃安裝用密封膠（G類）技術(shù)要求和試驗(yàn)方法

    

    

    表3         結(jié)構(gòu)用密封膠（F）技術(shù)要求和試驗(yàn)方法

    


我國(guó)2001年制定和修訂出版的建筑用密封膠標(biāo)準(zhǔn)有：

    
　　JC/T 881-2001 混凝土建筑接縫用密封膠
    
　　JC/T 882-2001 玻璃幕墻接縫用密封膠
    
　　JC/T 883-2001 石材用建筑密封膠
    
　　JC/T 884-2001 彩色涂層鋼板用建筑密封膠
    
　　JC/T 885-2001 建筑用防霉密封膠
    
　　JC/T 486-2001 中空玻璃用彈性密封膠
    
正在修訂即將出版的建筑用密封膠及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)有：

    
　　GB/T 14683 建筑用硅酮密封膠
    
　　GB  16776 建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠
    
　　GB/T 13477 建筑用密封膠試驗(yàn)方法
    

    
四、接縫設(shè)計(jì)
    
　　接縫設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)接封細(xì)部材料分析：包括對(duì)相關(guān)接封各材料的膨脹系數(shù)﹑被粘材料表面特性；對(duì)合理的位移量：包括建筑結(jié)構(gòu)主體﹑構(gòu)件的變形約束性，正向﹑切向位移量，外部荷載引起的變形量；對(duì)密封細(xì)部：指接封的密封形狀（搭接﹑ 對(duì)接﹑角接（陰角﹑陽(yáng)角）等）；對(duì)密封膠變形受力：包括立面﹑平面﹑斜面不同性分析；對(duì)誤差分析：包括加工﹑安裝﹑環(huán)境等因素的綜合考慮。

    
　　1、位移量的確定
    
溫度引起構(gòu)件伸縮是位移的重要因素。由溫度引起的位移量可按下式計(jì)算：

    
△L＝α ×△T×L
    
式中：

    
△L--溫度位移量(mm)；

    
α--構(gòu)件膨脹系數(shù)(×10-6／℃)；

    
△T—構(gòu)件的溫度差(℃)
    
L—構(gòu)件的長(zhǎng)度(mm)
    
　　2、建筑結(jié)構(gòu)中隱框玻璃幕墻硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的力學(xué)動(dòng)態(tài)分析
    
建筑結(jié)構(gòu)中隱框玻璃幕墻硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的應(yīng)用、設(shè)計(jì)，在所有建筑密封膠應(yīng)用中是最為復(fù)雜之一。對(duì)該材料的設(shè)計(jì)進(jìn)行較詳細(xì)的討論對(duì)其它密封膠的應(yīng)用可以起到舉一反三的作用。

    

　　(1）受力分析
    
•瞬時(shí)荷載：風(fēng)荷載﹑地震效應(yīng)。

    
特點(diǎn)：強(qiáng)度大﹑對(duì)幕墻的作用持續(xù)時(shí)間短。

    
其中風(fēng)荷載是設(shè)計(jì)中的主要依據(jù)。 

    
•長(zhǎng)久荷載：自重﹑溫差變形﹑雪荷載。

    
特點(diǎn)：強(qiáng)度與膠的特性有很大的聯(lián)系，對(duì)幕墻的作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)久。

    
　　溫差變形是設(shè)計(jì)密封膠厚度的參數(shù)的依據(jù)；雪荷載也是幕墻設(shè)計(jì)中玻璃安全性選擇的主要依據(jù)。

    
　　（2）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密封膠的思路
    
•滿足瞬時(shí)荷載需求時(shí)著重考慮長(zhǎng)久荷載的影響：

    
結(jié)構(gòu)密封膠的粘接寬度考慮瞬時(shí)荷載與玻璃安全性考慮長(zhǎng)久荷載的雪荷載；

    
結(jié)構(gòu)密封膠的厚度考慮長(zhǎng)久荷載的溫差變形荷載；

    
•改變結(jié)構(gòu)密封膠的細(xì)部形狀。借用耐候密封膠的細(xì)部形狀的特點(diǎn)：將結(jié)構(gòu)膠的形狀設(shè)計(jì)為沙漏狀，可以增加抗位移能力；

    
•通過設(shè)計(jì)避免長(zhǎng)久荷載的自重荷載的影響；

    
•嚴(yán)禁結(jié)構(gòu)密封膠長(zhǎng)期受浸水或高濕環(huán)境的侵蝕；

    
•關(guān)注被粘接材料涂層的穩(wěn)定性；

    
•避免忽略結(jié)構(gòu)密封膠合理尺寸設(shè)計(jì)的是非常重要的；

    
•設(shè)計(jì)要關(guān)注耐候密封的有效性，尤其屋頂耐候密封。因?yàn)槟秃蛎芊饽z的密封失敗將會(huì)造成結(jié)構(gòu)密封膠長(zhǎng)期受浸水或高濕環(huán)境的侵蝕；

    
•與密封膠生產(chǎn)供應(yīng)商有效的溝通是最終安全性的必須。

    

　　3、接口設(shè)計(jì)一般原則
    

　　接縫設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和防水設(shè)計(jì)的組成部分。達(dá)到預(yù)期效果成功的接縫，主要依靠正確設(shè)計(jì)及選材。建筑接縫密封“最佳”設(shè)計(jì)是成功密封的關(guān)鍵。接縫處于永久性或瞬時(shí)性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，限制運(yùn)動(dòng)可能會(huì)引起構(gòu)件自身撓曲、開裂或端部破壞，產(chǎn)生難以控制的滲漏和更大的危害。設(shè)計(jì)必須充分考慮接縫的自由運(yùn)動(dòng)位移并設(shè)置適應(yīng)位移和環(huán)境要求的密封，嚴(yán)禁三面粘著（中空玻璃制作時(shí)中空玻璃用密封膠的粘結(jié)為三面粘著）。

    
　　(1）結(jié)構(gòu)型
    
•寬度(只考慮風(fēng)荷載)=[最長(zhǎng)短邊(mm) ×設(shè)計(jì)風(fēng)壓值(KPa)]/[2 ×138(KPa)]
    
•深度(mm) ≥幕墻玻璃的相對(duì)位移量(mm)/[結(jié)構(gòu)膠變位能力(2+結(jié)構(gòu)膠變位能力)]1/2
    
•結(jié)構(gòu)膠寬度≥6mm，結(jié)構(gòu)膠深度≥6mm，結(jié)構(gòu)膠寬度≥結(jié)構(gòu)膠深度。

    
•結(jié)構(gòu)膠寬度與深度比必須在1∶1～3∶1之間。

    
•更詳細(xì)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循JGJ102規(guī)范要求。

    
　　(2）耐候型
    
•寬度≥6mm，粘結(jié)面≥6mm。

    
•寬度與厚度比應(yīng)至少為2∶1，厚度不要超過12mm。

    
•接口必須修整為沙漏狀，以便有承載更大位移的能力。

    
•春﹑秋季施工時(shí)應(yīng)盡量傍晚打膠，雨季必須停止打膠，待雨停后確保施膠表面干燥后再打膠。

    
•施膠表面的溫度過高﹑一天內(nèi)溫差過大、泡模棒的不合適或破裂、施打膠的不密實(shí)及施膠表面的水氣等都是造成膠面變形﹑起泡與粘界失敗的主要原因。

    

    
五﹑密封膠選材
    
　　通過對(duì)建筑接縫合理的設(shè)計(jì)， 選擇合適的建筑密封膠。既要考慮良好的使用性，重點(diǎn)考慮對(duì)接縫的抗位移性。選材的依據(jù)概括為：

    
•良好的低滲透性；

    
•良好的嵌填施工性能；

    
•與接縫基材相容、無污染，粘接穩(wěn)定；

    
•在受力變形中不發(fā)生內(nèi)聚破壞；

    
•在使用溫度下不產(chǎn)生過度永久變形、不軟化或發(fā)粘，不發(fā)生硬化和過度脆化；

    
•在使用條件下耐老化、耐氣候，使用壽命合理。

    
•位移能力(%)滿足要求。

    
•結(jié)構(gòu)粘結(jié)位移能力(%)與模量強(qiáng)度合理統(tǒng)一。

    

    
六﹑接縫密封施工
    
　　在建筑接縫和建筑密封膠確定之后，成功和有效的密封完全依賴接縫施工和密封作業(yè)的質(zhì)量。密封作業(yè)不僅需要正確熟練的操作技巧，而且必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，有耐心，從而避免發(fā)生缺陷。大量事實(shí)表明，接縫施工缺陷和密封施工不慎是造成滲透的重要原因，況且查找漏源、恢復(fù)密封十分困難，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，又增加不必要的費(fèi)用。

     
接縫密封施工的一般程序：

    
•被粘基材與密封膠的粘接性確定；

    
•襯墊材料與密封膠的相容性的確定；

    
•封口的清潔和干燥；

    
•施打膠時(shí)密封膠填充密實(shí)；

    
•工廠內(nèi)施打密封膠的質(zhì)量管理體系的建立；

    
•現(xiàn)場(chǎng)施打密封膠后的環(huán)境因素的風(fēng)險(xiǎn)分析；

    
•高素質(zhì)施工人員的要求和材料供應(yīng)商最終的技術(shù)支持是非常重要的。

    

    
七、結(jié)束語(yǔ)
    

　　建筑密封膠的應(yīng)用在建筑工程中資金投入所占比例很小，但對(duì)建筑主體的防水、密封，最終達(dá)到結(jié)構(gòu)安全、耐久等有著不可忽視的重要性，尤其對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的應(yīng)用。建筑用密封膠的應(yīng)用僅是對(duì)建筑接縫的簡(jiǎn)單填充的觀念必須被徹底的轉(zhuǎn)變，正確的接縫設(shè)計(jì)、合理的密封膠的選擇、成功的接縫密封施工是完成建筑接縫有效密封的完整的質(zhì)量鏈，也是設(shè)計(jì)者、材料商和施工方共同的責(zé)任。

    

    

    
參考文獻(xiàn)：

     
1）硅珙化學(xué)與工藝學(xué)．[西德]W.諾爾著  科學(xué)出版社
      
2）合成膠粘劑的性質(zhì)和性能測(cè)試  金士九  金晟娟 編著  科學(xué)出版社
    
3）馬啟元  密封膠的功能和發(fā)展
        


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