高位移能力硅酮耐候密封膠的性能與應用

　　關鍵詞  性能與應用；位移能力；硅酮耐候密封膠；幕墻

　　1 引言
　　在現代建筑結構體系中，幕墻是對建筑接縫耐候密封最為重視的結構。為保證建筑幕墻具有優良的、持久的水密和氣密性能，在設計和施工時，往往需要特別考慮密封膠對不同墻體板塊、不同基材材質的粘結，耐候密封膠膠縫形狀和粘結形式的選擇，接縫的應力分析以及膠縫寬度和厚度的計算等等，因此對于不同結構形式的建筑幕墻特別是高層和超高層幕墻、建筑采光頂、鋼結構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換，自身材質（玻璃、鋁型材、不銹鋼、PC板等）和結構形式的變化，外界因素如風荷載、紫外線、雨雪、溫度變化等對接縫密封的影響很大，在實際使用中，漏水和膠縫開裂甚至脫粘已成為建筑采光頂最常見的質量問題，行業內形象地概括為“十頂九漏”。通過不斷地實踐論證、研究總結，造成建筑采光頂密封失效、漏水的最關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作用下對基材的粘結能力達不到要求。


　　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展和建筑幕墻越建越高、結構越來越復雜的特殊要求。例如鄭州中原公司生產的MF898硅酮耐候密封膠等，該產品是一種單組分、中性固化、具有較高位移能力（±50％）的耐候密封膠，其最大拉伸強度伸長率達400％，具有優異的耐候、耐水、耐紫外線等老化性能，適用于高層和超高層幕墻、建筑采光頂等對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重要的指標。目前，國內玻璃幕墻或建筑采光頂接縫用耐候密封膠一般參照的標準是JC/T882－2001《幕墻玻璃接縫用密封膠》。但是該標準僅規定了兩個位移能力極別20級和25級，這顯然無法滿足實際使用的要求。

　　1．隨著建筑幕墻日趨高層化、復雜化，風壓、溫差、震動、主體結構變形等因素也導致接縫位移變化很大。

　　2．高層和超高層幕墻、建筑采光頂、鋼結構主體幕墻等所使用的基材一般具有較大的熱膨脹系數，由此造成板塊之間接口的位移變化較大，比如，根據測算，建筑采光頂的接縫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。可參照的標準有美國ASTMC920《彈性接縫密封膠標準》和ASTMC719《經受循環運動的彈性接縫密封膠粘結性和內聚性的標準試驗方法》。圖1是按ASTMC719制作的標準試塊，圖2是試樣實測的拉壓循環試驗圖。

　　

圖1拉壓循環試驗標準試塊

　

圖2 拉壓循環試驗圖

　　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 拉伸粘結性能
　　在大變位的反復作用下耐候密封膠更應保證對被粘基材有良好的粘結性能。當接縫位移改變時，彈性密封膠會隨之產生形變進而導致材料內部應力局部集中，這樣就極易使密封膠與基材發生脫粘、剝離或者膠層開裂，造成接縫密封失效。因此，耐候密封膠的粘結性能也應與其彈性性能一樣予以高度的關注，并且在性能指標檢測和制定上進一步的細化。


　　表1是高位移能力硅酮耐候密封膠按照JC/T882做的常規拉伸粘結性能（位移能力，25級）實測結果。

　　為進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《建筑用硅酮結構密封膠》測定了其在標準條件下的力學性能，試驗結果見圖3，表2。

　

              

圖3  密封膠拉伸試驗應力－應變曲線圖

　　試驗結果表明，高位移能力硅酮耐候密封膠最大拉伸強度時的伸長率為400％，最大拉伸強度為0.93Mpa，與被粘基材是完全內聚破壞，因此對于高層和超高層幕墻、建筑采光頂等正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，所以當耐候密封膠應用于建筑采光頂時，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JC/T882標準測定了其浸水后的粘結性能，然后進一步參照GB16776標準測定浸水7天的人工加速老化試驗，試驗結果見表3，試驗結果表明該材料具有優良的耐水老化性能。

　　

　　需要強調的是，無論是何種材質的密封膠都不能承受長時間的水的浸蝕，因此在建筑采光頂或者幕墻防水構造設計和處理時，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，其經受太陽紫外線照射的時間和強度都更長、更強烈，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具備的一項非常重要的性能〔7〕，特別是在太陽光照強烈的地區，如廣東、海南等地區。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果，檢測結果表明密封膠具有優良的耐紫外線性能。

　　

　　3 結論
　　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50級（按ASTMC920），高于現行標準JC/T882的技術指標；同時，在大變位的反復作用下仍保持了對被粘基材優良的粘結性能；該材料還具有優異的耐候、耐水、耐紫外線等老化性能。

　　目前，建筑幕墻和采光頂呈現出多樣化、非傳統、復雜結構的發展趨勢，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不斷涌現，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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