粘结形态对硅酮耐候密封胶性能的影响

来源:2019年会论文集 查看原文  时间:2019-8-16

本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  前言

  建筑幕墙是由支承结构体系与面板组成、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构[1],它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来。

  密封胶作为幕墙必不可少的材料,对幕墙的安全性起着非常重要的作用。幕墙板片会受到温度变化、主体结构变形等影响而产生位移,导致接缝宽度也会随之变化,这就要求密封胶具有较好的承受接缝位移的能力,在长期承受接缝宽度变化的情况下仍能保持良好的粘结密封效果。由于硅酮密封胶具有优异的耐气候老化和耐高低温性能,良好的粘结性;幕墙板片间接缝的防水密封主要采用硅酮耐候密封胶。

  随着幕墙的大面积使用,密封胶失效的问题层出不穷(如图1)。密封胶失效带来的直接危害是幕墙漏水,腐蚀幕墙锚固件、影响建筑的整体安全性,造成建筑物内饰的破坏,同时密封胶失效后期的返修成本较高,大大地增加了建筑的能耗。

图1 耐候密封胶密封失效案例

  密封胶失效的原因有很多,如接缝设计不合理、密封胶选择不当、粘结不良、粘结形态不合理、施工操作不当等等。幕墙板片的接缝为移动性接口,密封胶的粘结形态对胶体本身的位移能力有较大的影响。粘结形态不合理,当三面粘结现象发生时,密封胶可承受的位移量会受到较大的限制,密封胶容易被撕裂导致胶体开裂,进而失去密封和防水作用。因此,硅酮耐候密封胶在接缝内应采用两面粘结,避免三面粘结[1]。

  三面粘结是指在接缝中填充密封胶时,与接缝两侧面和底面均粘结的方式,常用于非移动接缝,如图2(a);两面粘结是只与接缝两侧面粘结而不与接缝底面粘结的方式,使密封胶能自由地承受接缝的位移,如图2(b)[2]。

图2 三面粘结(a)和两面粘结(b)示意图

  本文主要从定伸粘结性、粘结破坏面积、拉伸粘结强度、拉伸模量、最大拉伸强度时伸长率五个方面考察粘结形态对硅酮耐候密封胶性能的影响。

  1、实验

  1.1 主要原料及仪器

  硅酮耐候密封胶:自产及市售共4种;浮法白玻:50mm×50mm×6mm,成都亮生玻璃制品有限公司;阳极氧化铝片:50mm×12mm×2mm,成都阳光铝制品有限公司。

表1 硅酮耐候密封胶样品基本信息

  电子万能材料试验机:AGS-J,精度1.0级,岛津仪器(苏州)有限公司。

  1.2 试件制备及养护

  试件的形状、尺寸、制备按GB/T 14683-2017要求进行[3],分别制备两面粘结和三面粘结的试件(如图3),密封胶的尺寸为50mm×12mm×12mm(模拟接缝宽厚比为1:1的硅酮耐候密封胶接缝),三面粘结试件制备时在隔离垫块组装腔内一侧加阳极氧化铝片。制备好的试件在标准试验条件[温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%]下养护28d。

图3 三面粘结(a)和两面粘结(b)试件

  1.3 性能测试

  定伸粘结性按GB/T 13477.10-2017[4]测试;拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率、粘结破坏面积按GB 16776-2005[5]测试;拉伸模量按GB/T 13477.8-2017[6]测试。

  2 结果与讨论

  2.1 粘结形态对定伸粘结性、粘结破坏面积的影响

  幕墙板片间使用硅酮耐候密封胶主要是进行防水密封,需要考虑的第一要素就是密封胶对基材的粘结性。首先就粘结形态对不同位移能力样品的定伸粘结性、粘结破坏面积的影响进行了测试。

表2 定伸粘结性、粘结破坏面积的测试结果

  由表2可见,对比两面粘结,三面粘结对定伸粘结性的影响非常大,两面粘结定伸无破坏的硅酮耐候密封胶在三面粘结时均出现了不同程度的破坏(开裂),破坏都在第三面铝片与上下玻璃片的交界部位(如图4)。结果表明密封胶在三面粘结时相比两面粘结更容易发生破坏,说明幕墙板片接缝密封如果采用了三面粘结,更容易导致防水密封失效。

图4 三面粘结在100%定伸粘结性破坏示意图

  试验结果表明,两种粘结形态的粘结破坏面积基本没有差异性。对比两面粘结,三面粘结不会造成硅酮耐候密封胶与基材粘结破坏面积增大,即三面粘结对硅酮耐候密封胶与基材的粘结性不会造成影响。

  2.2 粘结形态对拉伸粘结强度的影响

  使用硅酮耐候密封胶对幕墙板片进行防水密封时,密封胶对基材的粘结性虽是考虑的第一要素,但密封胶与基材的粘结力也非常重要,因此考察了粘结形态对不同位移能力样品拉伸粘结强度的影响。

表3 拉伸粘结强度的测试结果

图5 粘结形态对拉伸粘结强度的影响

  由表3和图5可见,对比两面粘结,三面粘结会造成硅酮耐候密封胶拉伸粘结强度降低,降幅25%以上。说明,在幕墙板片受外力作用拉伸时,三面粘结的硅酮耐候密封胶更容易被撕裂。

  2.3 粘结形态对拉伸模量的影响

  拉伸模量是指密封胶在给定伸长率下的拉伸应力与相对伸长之比[2],分为高模量(HM)、低模量(LM)两个次级别。使用硅酮耐候密封胶对幕墙板片进行防水密封时,需根据不同使用部位选择高模量或低模量的产品,因此考察了粘结形态对不同位移能力样品拉伸模量的影响。

表4 拉伸模量的测试结果

 

图6 粘结形态对拉伸模量的影响

  由表4和图6可见,高模量和低模量密封胶在不同粘结形态时呈现出不一样的试验结果。两面粘结和三面粘结对高模量的硅酮耐候密封胶在100%拉伸时的模量数值没有影响。但低模量的硅酮耐候密封胶,三面粘结在100%拉伸时的模量数值会提升约25%左右;三面粘结会使原本低模量的硅酮耐候密封胶变成高模量的硅酮耐候密封胶。

  2.4 粘结形态对最大拉伸强度时伸长率的影响

  最大拉伸强度时伸长率表征的是密封胶在其拉伸应力(拉伸粘结强度)达到最大值时的位移量,当超过这个位移量,密封胶开始逐渐破坏,此项目对硅酮耐候密封胶选型具有一定的指导意义,因此考察了粘结形态对不同位移能力样品最大拉伸强度时伸长率的影响。

表5 最大拉伸强度时伸长率的测试结果

图7 粘结形态对最大拉伸强度时伸长率的影响

  由表5和图7可见,对比两面粘结,三面粘结会造成硅酮耐候密封胶最大拉伸强度时伸长率降低,降幅在15%以上,这是因为当三面粘结现象发生时,硅酮耐候密封胶的位移能力受到了限制。

  3 结论

  本文主要测试了硅酮耐候密封胶接口宽厚比1:1时粘结形态对其定伸粘结性、粘结破坏面积、拉伸粘结强度、拉伸模量、最大拉伸强度时伸长率的影响。可以看出,三面粘结容易造成第三面部位出现严重破坏,拉伸粘结强度衰减超过25%、最大拉伸强度时伸长率衰减超过15%、低模量密封胶拉伸模量提升约25%。结合实际应用,硅酮耐候密封胶接口的宽厚比在2:1时,三面粘结会使硅酮耐候密封胶的位移能力出现更大的衰减变化。

  三面粘结对硅酮耐候密封胶的性能影响非常大,会使位移能力原本满足或超出使用要求的硅酮耐候密封胶变得不再满足要求,出现不同程度的开裂,从而失去密封和防渗漏作用。因此在幕墙板片间设计施工时,一定要避免三面粘结,采用PE泡沫棒或防粘胶带能够有效避免三面粘结。对于较深的接口应采用PE泡沫棒填充,控制密封胶厚度同时隔离底部;对于较浅的接缝,应采用防粘胶带将密封胶与底部隔离。

  参考文献

  [1] 中国建筑科学研究院.JGJ 102-2003玻璃幕墙工程技术规范 [S].北京:中国建筑工业出版社,2003.

  [2] 全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB/T 14682-2006 建筑密封材料术语 [S].北京:中国标准出版社,2006.

  [3] 全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB/T 14683-2017 硅酮和改性硅酮建筑密封胶 [S].北京:中国标准出版社,2017.

  [4]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会. GB/T 13477.10-2017 建筑密封材料试验方法第10部分:定伸粘结性的测定 [S].北京:中国标准出版社,2017.

  [5] 全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB 16776-2005 建筑用硅酮结构密封胶 [S].北京:中国标准出版社,2005.

  [6] 全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会. GB/T 13477.8-2017 建筑密封材料试验方法第8部分:拉伸粘结性的测定 [S].北京:中国标准出版社,2017.


  作者:谢林 罗思彬 齐成龙 邓玉梅 黄强
来源:2019年会论文集
 
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