硅酮结构密封胶

硅酮结构密封胶（共7篇）

硅酮结构密封胶 篇1

0 前言

玻璃幕墙以其优异的使用功能在我国的幕墙工程中得到了越来越广泛的应用。硅酮结构密封胶主要用在全隐或半隐框玻璃幕墙中,连接玻璃和铝框构件,不仅要求其在大气、湿热环境下具有很好的稳定性和耐久性,而且还必须具备很高的粘结强度和位移能力。然而在选材、施工时有一个普遍的误解,认为硅酮结构密封胶硬度越高、粘结原强度越大,胶的质量就越好,使用寿命就越长。而事实并非如此,本文以铝型材和硅酮结构密封胶的180°剥离破坏面积和剥离粘结强度为性能评估指标,考察了不同温度的热水、光-热-水对不同表面处理的铝型材与硅酮结构密封胶长期粘结性的影响。

1 实验部分

1.1 硅酮结构密封胶的选择和试样制备

选择两家企业生产的单、双组分硅酮结构密封胶产品各一组,共4个样品,其中1、2为单组分样品,3、4为双组分样品(甲企业:1和3;乙企业:2和4);铝型材类型为:阳极氧化、氟碳喷涂、粉末喷涂(3种材料均从市场采购)。4种表面处理方式分别为:氟碳喷涂不涂底漆(以F表示)、阳极氧化不涂底漆(以O表示)、粉末喷涂不涂底漆(以M表示)和粉末喷涂涂底漆(以Md表示)。

按照GB/T 13477—2002《建筑密封材料试验方法》规定的要求进行制样和养护,铝型材表面用50%异丙醇溶液清洗,再经去离子水清洗,用干净布条擦干,用干净布块沾底漆涂在打胶部位,将准备好的各硅酮结构密封胶样品分别涂在铝型材上,并同时埋入金属网状条。将制好的试样放置于温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±5)%的标准养护室内进行养护,时间为单组分21 d,双组分14 d。

1.2 人工加速老化实验条件

1)55℃热水人工加速老化

将养护好的试样放置于密闭的装满去离子水的容器中,将容器放置于温度为55℃的箱内,分别放置500 h、1 000 h、1 500 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。

2)光-热-水加速老化

将养护好的试样放置于老化箱内,箱内采用循环去离子水,水温为40℃,分别进行紫外光照射1 000h、1 500 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。

3)90℃热水人工加速老化

将养护好的试样放置于密闭的装满去离子水的容器中,将容器放置于温度为90℃的箱内,分别放置1 000 h和2 000 h,取出后进行180°剥离测试。

1.3 本课题选用的评估耐久性的性能参数

本课题按照GB/T 13477—2002进行试样的制备和上机测试,对于型材与硅酮结构密封胶的180°剥离实验,当剥离破坏面积超过总粘结面积的20%时,即判定为粘结不合格。根据长期检测经验,认为剥离强度也是一个较重要的参数,因此,本课题选用180°剥离破坏面积和剥离粘结强度来对实验结果进行综合评估,剥离破坏面积的计算方法依据GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》。

2 结果与分析

2.1 55℃热水下不同表面处理的铝型材与硅酮结构胶粘结性能随时间的影响

表1是55℃热水老化后不同胶样的粘结破坏面积。从表1可知,对于3种未涂底漆的铝型材,氟碳喷涂和粉末喷涂表面铝型材与硅酮结构密封胶的粘结性要优于阳极氧化表面处理的铝型材。对于粉末喷涂表面处理的铝型材,当涂底漆后,4个样品与铝型材粘结后的平均粘结破坏面积最小,只有7%,表明涂底漆后粘结稳定性提高。55℃热水老化后各胶样粘结破坏强度见图1—4。

由图1可知,胶样1与不同表面处理的型材的剥离强度变化幅度不是很大,随着老化时间的延长,强度先略上升,再下降;图2中胶样2与型材的剥离强度随时间的延长呈很明显的先上升后下降的趋势;图3中胶样3与型材的剥离强度随老化时间的延长变化较小,标态时,其与氟碳喷涂表面处理的型材粘结强度较低,但随着一定温度的水热作用,强度有较大提高;图4中胶样4与型材的剥离强度随老化时间的延长呈下降趋势。我们将4个胶样与4种表面处理型材在标准条件下和老化2 000 h时的剥离强度的平均值列于表2。

%

由表2可知,对于相同企业的胶样,单组分胶的剥离强度高于双组分胶。对于单组分胶样1和2,虽然胶样2标态时剥离强度高于胶样1,但经2 000 h老化后,胶样2的剥离强度有较大程度的下降;对于双组分胶样3和4,虽然胶样4标态时剥离强度高于胶样3,但同样老化后剥离强度有较大幅度下降,且低于胶样3。结果表明虽然乙企业胶样3和4标态时具有较高的剥离强度,但抗老化性能却差于甲企业胶样。

对于单组分胶样1和2,其剥离强度在水热条件下,先升高后降低,其老化机理可能是因为硅酮结构密封胶固化后同时受水和热的影响。水可能存在两方面的作用:一方面水使硅酮结构密封胶进一步交联,分子链逐渐加长,分子间内聚力增加,从而使剥离强度增加;另一方面密封胶在水的作用下发生水解而降解,导致其剥离强度降低。热的作用是在短时间内加快自由基反应的交联过程,使密封胶的剥离强度增加,但长期的热作用反而会促使胶的老化,使剥离强度下降。这几方面的作用使得单组分硅酮结构密封胶在55℃热水处理下,剥离强度先增加,随后随时间的延长而下降。

对于受老化时间影响较小的双组分硅酮结构密封胶,在养护期间两种组分可能已基本反应完全,链段已充分交联,在55℃热水下老化时,水解和热作用同时进行,降解和交联的竞争大致相当,使得剥离强度变化幅度较小。当降解大于交联时,剥离强度下降。对于标态时与型材表面粘结较差、经热水老化后反而粘结性能提高的现象(胶样3与氟碳喷涂表面处理型材粘结试样),可以这样解释:由于表面处理的方式不一样、涂层成分不一样,造成胶与型材界面粘结不充分,短期的热水作用促进了界面各组分的交联,使得剥离强度提高。

2.2 光-热-水(40℃)和热水(55℃)2种老化条件对硅酮结构密封胶长期粘结性影响的对比

对于粉末喷涂表面处理的铝型材,涂刷底漆后,4个胶样与铝型材粘结后的性能优于其余表面处理的型材,因此我们考察4个样品与涂底漆后的粉末喷涂的铝型材粘结后经光-热-水(40℃)处理与只经热水(55℃)老化处理的粘结性能进行对比。

图5、图6是55℃热水与40℃热水协同光作用对胶样的老化实验对比。

由图5分析可知,对于同一老化时间处理的胶样1,40℃热水协同光作用后的剥离强度均高于55℃热水作用后的剥离强度;对于胶样3,两种老化条件下样品的剥离强度大致相当。对于40℃热水协同光作用的单组分胶样,老化时间达1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。且经光-热-水(40℃)分别老化1 000 h、1 500h、2 000 h后4种胶样与型材均粘结良好。

由图6分析可知,对于同一老化时间处理的胶样2和4,40℃热水协同光作用后的剥离强度均高于55℃热水作用后的剥离强度。对于40℃热水协同光作用的双组分胶样,老化时间达1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。

2 000 h的人工加速老化实验表明,对于两种胶样的单双组分试样,经同一老化时间处理的试样,40℃热水协同光作用后的剥离强度几乎都高于55℃热水作用后的剥离强度。这说明温度对硅酮结构密封胶的影响较大,长期的热作用促使硅酮结构胶的老化加速。对于40℃热水协同光作用的试样,1 500 h时剥离强度最低,当老化时间达2 000 h时,剥离强度有一定的提高。光-热-水的协同作用并未使胶与型材的剥离强度逐渐下降,而随着老化的进一步进行,剥离强度有所增加。其原因可能是因为长期的热水作用能促使硅酮胶降解,而光的作用能激发出自由基,使高分子链段进一步交联,两方面因素竞争的结果使得硅酮结构密封胶老化达2 000 h时剥离强度反而增加。这进一步验证了硅酮结构密封胶有较好的耐紫外老化的性能。

2.3 90℃下不同单、双组分硅酮结构密封胶与铝型材长期粘结性的影响

表3是90℃热水下胶样与不同表面处理的型材之间剥离强度的比较。与55℃热水老化相比较,90℃热水老化条件比较苛刻,只有胶样1对多种表面处理型材仍具有较高的剥离强度,其粘结性最优,其余粘结稳定性均较差;两个双组分样品均表现为较低的剥离强度,大部分结构密封胶本体已变软、变粘,表明硅酮结构胶在密闭体系中高温加热时会由于硅氧键水解而断链,分子量的下降使密封胶本体变软、变粘,其性能下降至失去使用价值。

3 结论

通过上述实验,得出以下结论:

1)对于硅酮结构胶样品,原强度高并不一定表示其耐久性就好,因此在选择时不应只考虑胶的原强度,而应该选择耐久性好的产品。

2)在影响硅酮结构胶老化性能的因素中,温度的影响要大于紫外光的影响;在持续热水作用下,随着老化时间的延长,尤其超过1 000~1 500 h后,剥离

N/mm

注:表中≤2表示粘结力很小,胶与型材粘结已基本失效,安全性较差。

3)90℃高温时大部分样品已基本失效,表明硅酮结构胶抗高温性能差,因此在高温区域应该慎重选用。

强度下降呈加速趋势。

摘要：选用了单、双组分共4个样品的硅酮结构密封胶以及3种类型的幕墙用铝型材(4种表面处理方式),以铝型材和硅酮结构密封胶的180°剥离破坏面积和剥离粘结强度为性能评估指标,分别考察了55℃、90℃热水及光-热-水(40℃)3种人工加速老化条件对硅酮结构密封胶长期粘结性的影响。

关键词：硅酮结构密封胶,铝型材,长期粘结性,人工加速老化实验

硅酮结构密封胶 篇2

关键词：硅酮结构密封胶,吸盘法,气囊法,拉伸试验,现场检测

0 引言

硅酮结构密封胶是建筑幕墙工程中的关键材料,它连接着板材与金属构架,承受着风荷载及玻璃的自重荷载,直接关系到建筑幕墙结构的耐久性及安全性,是玻璃幕墙安全性的关键环节之一。

在幕墙的使用过程中,结构胶通过胶粘剂对被粘物表面的润湿作用、机械嵌合作用和主价键作用将被粘物紧密地结合在一起,成为一种稳定的、长久的超静定结构。外加荷载从玻璃或板块经过密封胶传到金属框架支持系统是通过密封胶的压缩、拉伸、剪切或三者相结合的形式来传递的。因此,硅酮结构密封胶必须具有较高的抗拉、抗剪、抗压缩强度和剥离粘结强度。

目前,对既有建筑玻璃幕墙进行安全评估时,对于硅酮结构密封胶大多采用现场切割部分样品送实验室检测其邵氏硬度、延伸率等指标,根据实验室检测的结果结合现场对胶的厚度、宽度、外观质量等的检验结果,判断其粘结面质量是否达到要求。这种方法需依赖实验室的检测结果,因此,研究一套简便、快速的硅酮结构密封胶现场检测技术是十分必要的。本文介绍了3种硅酮结构密封胶的现场检测方法,并对这3种方法进行了分析和比较。

1 吸盘法模拟集中力荷载作用的现场检测方法

吸盘法模拟集中力荷载作用的现场检测方法来源于ASTM C1394《现场浇筑结构有机硅玻璃密封剂光泽评定标准导则》,该方法是根据设计风荷载值,通过有限元计算分析得到等效的集中力荷载值,由初始切割测试得到初始挠度,根据被测处的胶体挠度是否超过初始挠度来判断其粘结面质量是否合格。

1.1 设备

整个集中力加载示意见图1。

该设备在ASTM C1394的基础上,用夹具代替吸盘将加载铝合金反力梁固定在玻璃板块上,并且将真空橡胶吸盘改进为钢圆盘,提高了现场的可操作性,使设备的携带更为方便。

1.2 等效集中荷载的计算

玻璃规格:分格尺寸1 045 mm×690 mm,厚度6mm,弹性模量71 700 MPa,泊松比0.22。

硅酮结构密封胶尺寸:宽度13 mm,厚度13 mm。计算时假定被测硅酮结构密封胶为双折线型线性材料,即拉伸应力在0~0.21 MPa,弹性模量为0.8 MPa;应力超过0.21 MPa时,弹性模量减小为0.3 MPa。泊松比0.3。

取风荷载标准值Wk=5.00 kN/m2,采用有限元计算软件ANSYS对玻璃板块在均布荷载、集中荷载作用下硅酮结构密封胶的应力和变形分别进行计算。根据集中荷载产生的硅酮结构密封胶应力与均布风荷载设计值作用下产生的应力应相同,来确定现场加载的等效集中荷载值。计算结果见图2、图3。

1.3 检测步骤及检测结果判定

1.3.1 检测步骤

1)在现场将加载装置安装在待测硅酮结构密封胶侧面(安装位置应与有限元分析时一致),高度宜在玻璃板块高度中点。

2)力传感器、位移传感器置零,分级施加荷载至测试荷载,分级荷载维持10 s,测试荷载维持1 min。记录各级荷载、玻璃和铝框间的相对位移值。

3)重复上述试验过程,并检查二次变形值差是否过大。

4)故意切穿硅酮结构密封胶接缝(切割长度逐步增加),在切穿处重复上述加荷试验步骤,以确定硅酮结构密封胶遭到破坏的初始试验挠度fD和切割长度L(切割长度L以加载点处出现明显的挠度变化为准)。

5)重复上述试验步骤以确定集中荷载值、硅酮结构密封胶粘结面未遭受破坏时的初始试验挠度fND、硅酮结构密封胶遭受破坏时的初始试验挠度fD和相应的切割长度。

1.3.2 检测结果判定

如硅酮结构密封胶的挠度未超过初始试验挠度fD,可判定粘结面质量合格。

如硅酮结构密封胶的挠度超过初始试验挠度fD,应对挠度增加的原因进行分析,排除非粘结面破坏等因素。若可以排除硅酮结构密封胶的非粘结面破坏因素,则可判定测定处粘结面质量不合格。

1.3.3 注意事项

1)对其他玻璃分格相同、硅酮结构密封胶规格和种类相同的待测硅酮结构密封胶,按上述预测试试验步骤进行试验,测量硅酮结构密封胶的挠度变化。

2)如硅酮结构密封胶粘结面质量存在外观缺陷,加载点应布置在缺陷处附近。

2 气囊法模拟均布荷载作用的现场检测方法

考虑到实际工程中,硅酮结构密封胶玻璃板块承受的是均布风荷载,因此,在现场检测时采用气囊加压来模拟均布风荷载,测量硅酮结构密封胶的变形,从而判断其粘结面质量是否满足要求。该方法是直接根据设计风荷载值进行均布荷载加压,由测量得到的胶体挠度与有限元计算得到的胶体挠度进行比较,推断出胶体应力,并判断其粘结面质量是否合格。

2.1 设备

气囊法检测装置如图4所示。

2.2 检测步骤及检测结果判定

1)根据玻璃板块尺寸、厚度和种类,硅酮结构密封胶宽度、厚度以及待测工程部位的风荷载标准值、设计值,利用有限元软件分析计算在均布荷载作用下的硅酮结构密封胶的应力与变形。

2)现场安装检测设备,使其与被测幕墙板块可靠连接。

3)在硅酮结构密封胶旁边的相应位置上安装位移计。

4)分级施加压力,每级压力不超过风荷载设计值的10%,每级压力持续时间不少于10 s。

5)记录每级压力差作用下,各测点的面法线位移量,并记录任何损坏的状况和部位。

6)根据实测得到的胶体变形,对比有限元计算结果,推断出胶体的应力并判断其粘结面质量是否合格。

3 现场拉伸测试

现场拉伸检测方法,是直接在现场拆卸下部分板块,固定在特制框架上,使用夹具及拉力计进行拉伸试验,从而直接确定硅酮结构密封胶的拉伸粘结强度并结合硬度值、破坏形式判断其粘结面质量是否合格。拉伸试验示意见图5。

3.1 检测步骤

1)将一定长度的副框和胶体完全切割开,并记录长度L。

2)使用拉力装置,对被切割开的副框及胶体进行加载(拉伸),并记录下最终的拉力值F。

3)计算拉伸粘结强度。

式中:σ—拉伸粘结强度,MPa;F—拉力值,N;A—面积,mm2;L—切割长度,mm;T—胶的厚度mm。

3.2 检测结果判定

GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》规定硅酮结构胶的硬度应为20~60,拉伸粘结强度≥0.60MPa,延伸率≥100%。

现场拉伸测试方法能在现场快速得到被测硅酮结构密封胶的拉伸粘结强度,同时结合硬度测试,定量检测既有工程的硅酮结构密封胶的粘结面质量是否合格。

4 结语

硅酮结构密封胶的3种现场检测方法中,拉伸检测方法最为简便,但也存在局限性,由于不可能对使用中的玻璃幕墙工程进行大量的抽样拆卸板块检测,因此这种方法仅适用于少量局部检测。在实际的工程检测中,可先对硅酮结构密封胶进行外观质量普查,结合少量现场拉伸测试,快速确定粘结面质量有疑问的部位,采用第一或第二种方法对硅酮结构密封胶的粘结面质量进行综合判定,同时也可部分取样送实验室检测。

参考文献

硅酮结构密封胶 篇3

1 实验部分

1.1 主要仪器设备

紫外荧光老化试验箱,广州瑞铭试验设备有限公司(采用波长UVA-340 nm的直型灯管,辐照度0.89W/m2);万能电子拉力试验机:AG IS 100 kN,日本岛津公司。

1.2 粘结拉伸试件的制备

从市场购得8个牌号的硅酮结构密封胶,其中单组分硅酮结构密封胶4个,编号:1#、3#、5#、7#;双组分硅酮结构胶4个,编号:2#、4#、6#、8#。

粘结拉伸试件形状和尺寸应符合GB16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》的要求(图1)[1],基材为玻璃板和铝板。

制作完成的粘结拉试件按GB 16776—2005中的要求进行养护。每一编号的试件样品制备25个试件,每5个试件为1组。

1.3 试验方法

老化试验参照标准ASTM G 154—2006《Standard Practice for Operating Fluorescent Li ghtApparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials》[2]的规定进行,每12 h为一个试验循环周期,包括紫外线辐照8h,其中黑板温度为(60±3)℃;冷凝水4 h,其中黑板温度为(50±3)℃。老化时间分别为300 h、1 000 h、3000 h、4 000 h和5 000 h,每一编号样品各取出1组试件进行试验。

拉伸粘结性试验按照GB 16776—2005的规定进行,测量每个试样的长宽高,以5 mm/min的速度将试样拉伸至破坏,得到最大粘结强度和最大粘结强度时的伸长率(取5个试样的平均值)。

2 结果与讨论

2.1 粘结拉伸强度变化

4种单组分硅酮结构密封胶试样的最大粘结强度随老化时间的变化趋势见图2。

如图2所示,4种单组分硅酮结构密封胶试样,经5 000 h人工加速老化试验后,粘结强度均≥0.45MPa,满足标准GB 16776—2005对幕墙用硅酮结构密封胶老化后强度的要求。1#、3#、5#、7#密封胶老化后的粘结强度值较初始值分别下降了约28%、30%、22%、32%,其中1#、3#试样粘结强度随老化时间延长呈线性下降,而5#、7#试样在老化初期粘结强度下降较快,3 000 h后粘结强度趋于平缓。随老化时间的延长,4种单组分硅酮结构密封胶粘结强度变化规律稍有不同,但都呈下降趋势。

4种双组分硅酮结构密封胶试样的最大粘结强度随老化时间的变化趋势见图3。

如图3所示,4种双组分硅酮结构密封胶试样,经5 000 h人工加速老化试样后,粘结强度同样≥0.45 MPa,即满足标准GB 16776—2005的要求。随着老化时间的延长,2#试样呈线性下降,经5 000 h老化试样后,粘结强度值较初始值下降了约40%;4#试样的粘结强度在老化初期大幅下降,1 000 h后下降速度减小,5 000 h时粘结强度值较初始值下降了约58%;6#和8#试样的粘结强度在老化初期小幅增加,随老化时间进一步延长又逐渐下降。随老化时间的延长,4种双组分硅酮结构胶粘结强度变化规律同样稍有不同,但从长期来看,都呈下降趋势。

2.2 伸长率变化

4种单组分硅酮结构密封胶试样最大粘结强度时的伸长率随老化时间的变化趋势见图4。

如图4所示,1#、5#、7#试样伸长率在老化试验进行初期有小幅下降,1 000 h后基本不变;3#试样伸长率在老化初期小幅上升,随老化时间的进一步延长,伸长率值逐渐趋于平缓。经5 000 h老化试验后,4种单组分硅酮结构密封胶的伸长率值与初始值相比,变化都很小。

4种双组分硅酮结构密封胶试样最大粘结强度时的伸长率随老化时间变化的趋势见图5。

如图5所示,2#试样伸长率在老化初期有小幅下降,1 000 h后伸长率值基本不变;4#试样伸长率在老化初期就迅速下降,1 000 h后伸长率仅为30%左右,这可能是由于4#试样本身在配方上与其他试样有较大的差异。6#、8#试样的伸长率在老化初期小幅上升,1 000 h后伸长率基本不变。经5 000 h老化试验后,2#、6#、8#试样的伸长率值与初始值相比,变化很小。

2.3 相对粘结强度和相对伸长率

从前面的老化试验结果可以发现,不同品牌的硅酮结构密封胶,粘结强度、伸长率随老化时间的变化规律存在一定共性。但由于各品牌结构胶的配方不同,其粘结强度和伸长率也不尽相同,虽有共性,但并没有得到统一的关系曲线。因此,本文在对上述数据进行进一步分析后,提出相对粘结强度和相对伸长率的概念。其中,相对粘结强度指不同老化时间的粘结强度值与标态下粘结强度值的比值,标态下的相对粘结强度值为1;相对伸长率指不同老化时间的伸长率值与标态时伸长率值的比值,标态下的相对伸长率值为1。8种硅酮结构密封胶的相对粘结强度随老化时间延长的变化趋势见图6。

如图6所示,8种硅酮结构胶中,4#胶的曲线明显偏离其余7个试样,考虑到4#试样本身在配方上与其他试样可能存在较大的差异,剔除4#试样后,其余7个试样的相对粘结强度随老化时间变化的关系曲线交叉在一起,可以进行归一化处理。取不同老化时间下7个试样相对粘结强度的平均值,对老化时间作图,并对曲线进行拟合。同理,将7个试样的相对伸长率也进行归一化处理,以相对粘结强度和相对伸长率的平均值,对老化时间作图,可得到图7所示的曲线。

如图7所示,从长期来看,相对粘结强度随老化时间延长呈线性下降的趋势,这与图2、图3中的结果基本一致。这表明,在整个紫外老化过程中,虽然交联与降解一直并存,但由于光、热以及水的共同作用,使得降解一直占据主导地位。相对粘结强度随老化时间的变化关系可按一次函数y=A+Bx进行拟合,详细参数列于表1。相对伸长率随老化时间延长,几乎不变,这与图4、图5中的结果也是基本一致的。

由表1可拟合得到结构胶相对粘结强度随老化时间变化的方程:

对任一既有建筑上使用的硅酮结构密封胶,其使用时间是已知的,通过测定其粘结强度,求出相对粘结强度,即可根据方程(1)推算结构胶自然老化结果相对应的实验室人工加速老化时间,及时掌握使用中的结构胶所处的老化阶段,从而推测幕墙工程的安全性、预测其剩余寿命。

3 结语

通过人工加速老化试验,得到结构胶力学性能随老化时间变化的数据,并对其进行归一化处理,得到的曲线能在一定程度上反映多数结构胶力学性能随老化时间变化的趋势。

只要掌握足够多的结构胶老化试验数据,并对其进行归一化处理,就可以对方程(1)进行完善,得到对实际工程中使用的大部分结构胶都适用的相对粘结强度与老化时间关系方程,从而为工程检测中评估既有建筑结构胶的耐久性提供有效的技术支持。同时,通过这样的方法还能帮助研究人员建立起实验室人工加速老化的结果和自然老化结果的对应关系,为后人评估既有建筑胶耐久性提供宝贵的数据。

参考文献

[1]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB16776—2005建筑用硅酮结构密封胶[S].北京:中国标准出版社,2005.

[2]ASTM G 154—2006 Standard Practice for OperatingFluorescent Light Apparatus for UV Exposure of NonmetallicMaterials[S].ASTM Special Technical Publication,2006.

硅酮结构密封胶 篇4

本文以深圳某实际工程为案例,通过在深圳、郑州等不同地区分别设置自然老化场地,跟踪研究了质保25年硅酮结构密封胶的自然老化性能。同时,选取多个品牌的硅酮结构密封胶,采用同样的方法,对比研究了质保25年的硅酮结构密封胶与质保10年的硅酮结构密封胶的性能差异,不仅能为结构胶的老化性能研究提供可靠的数据支持,也有利于保障建筑幕墙的使用和公共安全。

1 自然老化试验研究

1.1 自然老化试验的场地选择

自然老化试验涉及的环境因素极其复杂,区域性明显,为了更加准确地反映硅酮结构密封胶的服役状况,应将老化试验试样放置在实际工程的现场,或与实际工程气候环境条件相近的地方。本试验首先在选定工程的楼顶平台设置自然老化场地。同时,在深圳(亚热带季风气候,与该工程气候环境条件一致)、郑州(温带季风气候,与该工程气候环境条件不同)等不同地区分别设置自然老化场地,进行对比试验。老化试样放置要求暴露于太阳光下不受遮挡,并离地面有一定距离,防止雨水积存(图1)。

1.2 试样制备

采用上述工程中使用的质保25年的硅酮结构密封胶(“思德”,郑州中原应用技术研究开发有限公司),按标准JG/T 475—2015(ETAG 002)中的要求制成“工”形试样(图2)。试样在温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%标准条件下养护28 d后,开始自然老化试验。

试验计划开展50年,从试样开始放置日期(2013年2月1日)开始,每年取样至少2次,直至50年。每次取回的试样在标准条件下静置(24±4)h后,进行力学性能测试。

不同品牌硅酮结构密封胶产品的自然老化性能对比研究(质保25年的硅酮结构密封胶与质保10年的硅酮结构密封胶的性能对比研究),采用同样的方法在郑州地区自然老化场地同期进行。

1.3 性能检测

参照标准JG/T 475—2015或ETAG 002中的规定进行拉伸粘结性能测试。试验温度:(23±2)℃,拉伸速度:5 mm/min。

2 结果分析

2.1 深圳某工程自然老化试验结果分析

从2013年2月起,持续3年对深圳某工程使用的质保25年硅酮结构密封胶的自然老化情况进行跟踪检测,每年取样2次,性能测试结果见表1和图3。

分析表1和图3可以发现,质保25年的硅酮结构密封胶初始拉伸粘结强度为1.10 MPa,在36个月的持续曝晒和自然老化试验过程中,拉伸粘结强度一直保持在0.96~1.14 MPa之间上下浮动,相对标准偏差仅6.7%,即拉伸粘结强度基本保持不变;初始断裂伸长率为265%,老化初期该值略有增加(老化初期结构胶发生深层固化),5个月时增加到450%,之后一直保持在378%~413%之间上下浮动,相对标准偏差仅6.5%,基本保持稳定。可见,经过3年的自然老化后,该项工程使用的质保25年硅酮结构密封胶力学性能基本保持稳定,具有优异的耐久性。

2.2 深圳地区自然老化试验结果分析

采用上述工程中使用的质保25年的硅酮结构密封胶制成的试样,在该工程外的其他深圳地区进行同样的自然老化对比试验,试验持续40个月,历次性能测试结果见表2和图4。

分析表2和图4中的结果可以发现,质保25年的硅酮结构密封胶在40个月的持续曝晒和自然老化试验过程中,拉伸粘结强度同样保持在0.99~1.14MPa之间上下浮动,相对标准偏差仅5.3%,拉伸粘结强度基本保持不变;断裂伸长率在老化初期略有增加,3.5个月时增加到380%,随后保持在380%~428%之间上下浮动,相对标准偏差9.0%,仍算稳定。对比试验中硅酮结构密封胶的性能变化趋势与实际工程中硅酮结构密封胶的性能变化趋势基本一致。可以推断,在深圳亚热带季风气候条件下,质保25年的硅酮结构密封胶具有优异的耐久稳定性。

2.3 郑州地区自然老化试验结果分析

采用上述工程中使用的质保25年的硅酮结构密封胶制成的试样,在郑州地区(温带季风气候)进行同样的自然老化对比试验,试验持续42个月,历次性能测试结果见表3和图5。

分析表3和图5中的结果可以发现,质保25年的硅酮结构密封胶在42个月的持续曝晒和自然老化试验过程中,拉伸粘结强度始终保持在1.00~1.13MPa之间上下浮动,相对标准偏差仅5.3%,拉伸粘结强度基本保持稳定;断裂伸长率在老化初期略有上升,3.5个月时增加到351%,之后一直保持在351%~415%之间上下浮动,相对标准偏差仅6.4%,断裂伸长率亦基本稳定。由此可以推断,在郑州温带季风气候条件下,质保25年的硅酮结构密封胶同样具有较优的耐久稳定性。

2.4 不同质保年限的硅酮结构密封胶老化性能对比

为了进一步证实质保25年的硅酮结构密封胶产品的性能优势,选取国内市场上常见的几种硅酮结构密封胶,采用同样的方法在郑州地区自然老化场地同期进行质保25年的硅酮结构密封胶与质保10年的硅酮结构密封胶的性能对比研究(表4)。首先对选取的不同品牌硅酮结构密封胶进行编号,依次为1#、2#、3#、4#。其中,1#为深圳工程中使用的具有25年质量保证的硅酮结构密封胶;2#、3#为来自不同厂家的国产普通硅酮结构密封胶;4#为美国进口硅酮结构密封胶。试验持续30个月,历次性能测试结果见表5和图6。

试验结果表明,1#质保25年的硅酮结构密封胶试样,经30个月的曝晒和自然老化试验后,拉伸粘结强度无明显变化;断裂伸长率仅在老化初期因深层固化略有上升,之后亦基本稳定。该密封胶经多次自然老化试验证明具有较优的耐久稳定性能。2#试样拉伸粘结强度在老化初期(前3个月)有明显增大(从1.34 MPa增至1.63 MPa),之后逐渐下降到初始值附近波动(1.29~1.42 MPa);但其断裂伸长率降低非常明显,初始断裂伸长率为154%,到12个月后急剧下降至91%~106%,降低了近50%。3#试样拉伸粘结强度和断裂伸长率均有明显降低,拉伸粘结强度从初始的0.96MPa降低到30个月时的0.62 MPa;初始断裂伸长率为229%,仅3个月就急剧下降至74%,之后缓慢降低到30个月时的32%,已失去弹性、变硬变脆。4#试样,拉伸粘结强度在老化初期(前3个月)有明显增大(从1.05 MPa增至1.37 MPa),之后呈缓慢降低趋势,到30个月时降至0.86 MPa;初始断裂伸长率282%,仅3个月就急剧下降至160%,之后又缓慢降至30个月时的136%,相比初始断裂伸长率降低了近150%。

3 结语

综上分析,目前国内市场上的多数硅酮结构密封胶均存在使用不久后,性能就出现急剧下降的问题。究其原因,是由于这些密封胶在本质上都执行美国标准ASTM C1184,该标准只能提供10年的质量保证,且未对产品质量的持续稳定性和一致性提出要求。而质保25年的硅酮结构密封胶产品,执行欧洲标准ETAG 002,该标准是在假定结构装配系统工作寿命为25年的前提下制定的对硅酮结构密封胶的性能要求,能够保证硅酮结构密封胶产品的耐久稳定性。有关从业人员应及早认识到结构胶耐久性对幕墙安全的重要性,自觉执行行业新标准JG/T 475—2015,为市场提供符合标准要求的质保25年的硅酮结构密封胶产品。

摘要：以深圳某实际工程为案例,通过在深圳、郑州等不同地区分别设置自然老化场地,跟踪研究了质保25年硅酮结构密封胶的自然老化性能。同时,对比研究了质保25年的硅酮结构密封胶与质保10年的硅酮结构密封胶的性能差异。结果表明:质保25年的硅酮结构密封胶力学性能基本保持不变,具有较优的耐久稳定性。

关键词：硅酮结构密封胶,自然老化,耐久稳定性,标准

参考文献

[1]住房和城乡建设部建筑结构标准化技术委员会.JG/T475—2015建筑幕墙用硅酮结构密封胶[S].北京:中国标准出版社,2015.

[2]ETAG 002 Guideline for European Technical Approval for Structural Sealant Glazing System:Part 1 Supported and Unsupported Systems[S].2012.

[3]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.

浅谈硅酮密封胶 篇5

1 硅酮密封胶阻燃性能研究现状及作用机理

1.1 硅酮密封胶阻燃性能研究现状

随着当前密封胶技术的不断改进, 现如今逐步研制出阻燃硅酮密封胶。该密封胶分子量小, 可在室温条件下发生交联固化, 使得广泛用于建筑行业。该类硅酮密封胶通常情况下成液体状态, 粘度在152-156c St之间。在等同条件下, 该密封胶分子之间的作用强度可达2-7MPa, 使其具有良好的粘接强度。根据组分数量的不同, 该类密封胶主要分为单组分和双组分两种规格, 其中单组分阻燃硅酮密封胶在混合期间要保证良好的通风环境, 然后将生胶、填料、交联助剂以及硫化剂等均匀混合, 并将混合后的胶体进行严格密封保存, 严格防止外部环境中的水进入, 使其发生缩合反应。使用过程中, 只需将密封的胶体向外挤出便可使用, 这种单组分规格的密封胶一般适用于建筑墙体以及室内装潢细缝的修补。另外一种属于双组分阻燃硅酮密封胶, 该类密封胶多为加成型交联, 通常将交联剂与基胶分开保存, 施工时均匀配合比例使用。这种密封胶固化快, 并且加工生产成本较低, 一般用于大型工厂内的建筑施工。

1.2 硅酮密封胶阻燃作用机理

阻燃硅酮密封胶的作用方式不但与自身的化学属性有关, 而且也与外围环境存有密切的联系。当外界的水分子进入密封胶分子内部, 将加快缩合反应的速率。例如:阻燃硅酮密封胶中有一种含醇型结构的密封胶, 该密封胶与水分子中的氢氧根发生缩合反应, 使其代替原有的甲基。具体化学反应变化如图1所示, 在初始状态下, 硅酮分子与水分子在等效条件下发生反应, 反应过程第一步产生甲醇气体, 同时生成新的衍生物。在第二步反应过程中, 发生交联反应, 化合物之间发生脱水缩合反应。在最终反应中, 在衍生物之间的相互作用下, 最后形成交联弹性体。阻燃作用机理主要为气相阻燃, 在气相燃烧中会产生自由基, 该自由基能够抑制燃烧及中断链式反应。

2 硅酮建筑密封胶的固化特点

对于单组分和双组分硅酮密封胶固化受多种因素的限定, 其中包括:固化机理、固化过程、固化设计要求、固化速率以及影响固化速率的限定条件等, 其中单组分固化机理为与空气中的水分子发生固化反应, 但固化设计中要求必须有少量的水分子, 使其加速脱水缩合反应。其次对胶缝的深度以及宽度都要进行规划设计, 使其达到固化所需的外在条件。固化反应速率与水分子渗入比例有关, 另外密封胶的种类对固化反应速率也具有一定的影响, 单组密封胶所选用的种类有:脱醋酸型、脱酮肟型以及脱醇型, 根据反应速率的大小一般呈现为:脱醋酸型>脱酮肟型>脱醇型。影响固化反应速率的条件包括:湿度、温度以及胶体的种类。双组分固化机理为两种胶体的固化交联反应, 固化过程期间反应同时进行, 需严格控制固化反应速率。而固化反应速率与两组反应物的浓度有关, 并受到施工温度的影响, 调节不同的温度可控制反应物的反应速率。

3 硅酮建筑密封胶的接缝设计

根据硅酮建筑密封胶结构类型以及用途可划分为结构胶和密封胶, 结构胶主要起着承受结构力的作用, 一般用于玻璃与铝合金门窗之间的粘接。结构胶对拉伸强度以及粘结性均有严格要求, 以防止出现粘接处出现裂痕, 影响结构强度。密封胶主要起密封作用, 发生可承受形变位移的大小能够衡量密封胶的优劣, 发生形变量的位移越大, 密封胶的密封效果越好。

3.1 硅酮结构胶的接缝设计

3.2 硅酮密封胶的接缝设计

4 硅酮密封胶在工程实例中的应用

硅酮密封胶在道路工程施工中具有一定的应用, 一般的施工操作流程包括:首先施工人员使用切割机将破损的公路端面切开, 然后用钢丝细毛刷清理槽道内的散碎杂物, 保证切口端面的整洁。待清理完毕后, 用背衬带进行填压, 防止在施工操作过程中端面细石的脱落。其次便是向端面深缝处进行硅酮密封胶的灌注, 灌注深度约为7cm, 胶底不低于地面1cm。施工过程一般选用双组分模式, 将两种密封胶混合成对应比例后, 然后浇注在公路细缝中。在施工过程中一般会出现基材不粘接、固化速度慢、拉断时间不均匀等现象, 所以在施工过程中, 一定要按照施工流程进行施工。其次在控制比例方面要按照施工具体要求进行合理配比, 这样才能保证硅酮密封胶密封的严谨性。

5 结语

随着硅酮密封胶在工程领域的大面积应用, 对其施工质量的要求也越来越高。在工程施工过程中, 当硅酮密封胶规格确定后, 针对具体的施工对象, 只有严格控制密封胶配合比例和满足施工工艺要求, 才能最终保证工程施工质量。

摘要：根据硅酮密封胶的结构特点和应用技术特点, 简要介绍了硅酮密封胶的阻燃性能的研究现状、阻燃机理分析, 在建筑密封及结构承力应用时的固化性能与接缝设计, 以及在道路施工中的工程应用情况。介绍了和为了解决道路以及建筑施工开裂问题, 其中, 针对硅酮密封胶的阻燃机理、固化机理、接缝设计要求、配合比例以及施工操作工艺等进行了详细分析。

关键词：硅酮密封胶,建筑施工,道路工程,接缝设计

参考文献

[1]朱应和, 曾容, 张冠琦.道路用硅酮密封胶及其工程应用[J].建筑接缝密封与防水, 2009, 1∶11-15.

[2]王洪敏.有机硅密封胶在建筑上的应用[J].有机硅材料, 2008, 22 (1) :6-9.

[3]王彦辉.混凝土接缝密封材料的比较与发展趋势[J].黑龙江交通科技, 2013, 1∶57-58.

[4]罗茜, 杨思广.硅酮密封胶及其在建筑行业的应用[J].广东建材, 2009, 10∶80-82.

光伏建筑用硅酮密封胶 篇6

关键词：光伏建筑一体化,硅酮密封胶,应用性能

硅酮密封胶因具有优异的耐气候老化性能等特点,广泛应用于建筑、光伏组件等领域的粘结和密封。光伏建筑一体化是对光伏系统和建筑系统的整合,这种整合对密封材料提出了更高的要求。现有的建筑用密封胶和光伏组件用密封胶均无法完全满足光伏建筑体系对密封胶的要求,市场迫切需要专门针对光伏建筑系统的密封需求开发光伏建筑专用硅酮密封胶。

1 光伏建筑一体化

光伏建筑一体化,是指太阳能发电(光伏)产品结合或集成到建筑上。根据光伏系统与建筑结合的不同方式,光伏建筑一体化可分为两大类。一类是光伏系统与建筑相结合(BAPV:Building Attached PV),即把封装好的光伏组件安装到建筑物的屋顶上,然后通过逆变器和控制装置与电网相连。这种方式下,光伏系统依附于建筑物,建筑物作为光伏系统的载体起支承作用(图1)。另一类是光伏组件与建筑的集成(BIPV:Building Integrated PV),即光伏组件以一种建筑材料的形式出现,构成建筑物不可分割的一部分。BIPV主要应用形式有光电屋顶、光电幕墙、光电采光顶、光电遮阳板及护栏等。这种方式不仅可开发和利用新能源,还可将装饰美化合为一体,达到节能环保的效果。如图2所示,光伏组件本身就是屋顶的一部分。

BAPV这种组合形式并未对密封材料提出更高的要求,但BIPV的组合形式由于光伏组件也是建筑物的组成部分,考虑到光伏组件用作建筑物组件时的特殊特点,因此对密封胶提出了更高的要求。本文介绍的光伏建筑专用密封胶主要针对BIPV光伏建筑形式。

2 光伏建筑用硅酮密封胶的种类

光伏建筑系统的许多部位都需要用到硅酮密封胶,不同部位用胶的目的不同,对密封胶的性能要求也不同。通常,光伏建筑系统会用到4种类型的硅酮密封胶。

1)光伏组件专用密封胶

BAPV建筑用普通光伏组件,其结构如图3所示,光伏组件专用密封胶主要用于电池板向阳面的玻璃板、反面的背板(TPT板)与铝框间的密封以及电源转换盒壳体与背板的粘结。

2)光伏建筑专用硅酮结构密封胶

在隐框光电幕墙、隐框光伏采光顶等工程中,光伏组件与铝合金框架之间的结构粘结,需要使用光伏建筑专用结构密封胶(图4)[1]。

3)光伏建筑专用硅酮耐候密封胶

光伏建筑专用耐候密封胶主要用于光电幕墙及采光顶的光伏组件之间的接缝密封(图4)。

4)光伏建筑专用硅酮密封胶

通常光伏建筑组件的尺寸较大,少数光伏组件则不然。比如薄膜电池组件,其加工制作的尺寸常无法满足光伏建筑的要求。这些尺寸较小的光伏组件在实际应用时,通常由几块组合成一块大的光伏建筑组件。组合时,两面用两片尺寸较大的幕墙玻璃夹住,四周用光伏建筑专用硅酮密封胶密封。

3 光伏建筑用硅酮密封胶的性能特点

与普通的玻璃幕墙、玻璃采光顶不同,光伏建筑采用的不是普通的玻璃面板,而是光伏组件,这就对光伏建筑用硅酮密封胶提出了比普通玻璃幕墙用胶更高的要求。

首先,和普通玻璃幕墙相比,光伏组件在使用过程中温度较高,因此要求光伏建筑用密封胶必须具有非常好的耐高温性能,能够在高温环境下长期工作。同时,光伏组件工作时的高温也使得所用密封胶需要有更高的位移能力,来满足由于温差扩大引起的接缝位移变大。

其次,光伏建筑中密封胶需要接触和粘结的材料不只是玻璃和铝材,还包括:接线盒(PPO材质)、电池背板(PET、TPT、TPE)、导线及导线外皮、汇流条(镀锡铜带)、导电膜、夹胶片(PVB、EVA)等。这对密封胶的粘结性和相容性提出了非常高的要求,密封胶既要能粘结多种材料,又不能与任何一种材料产生不良的物理化学反应。

此外,光伏建筑还要求密封胶具有良好的电绝缘性能。

4 光伏建筑用密封胶的主要性能指标

在我国,光伏建筑的推广应用起步相对较晚,适用的硅酮密封胶的开发也相对滞后。广州市白云化工实业有限公司根据光伏建筑的特点,针对光伏建筑的不同形式和部位开发了多个牌号的光伏建筑用硅酮密封胶产品:SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶、PV1021/PV1022光伏建筑专用硅酮结构胶、PV1011光伏建筑专用硅酮耐候密封胶、PV1001光伏建筑专用双组分硅酮密封胶。

4.1 SMG533-T硅酮密封胶介绍

SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶主要用于普通太阳电池组件边框的密封及接线盒的粘结密封,其性能指标见表1。该产品属于普通光伏组件用胶,并非光伏建筑专用产品。

4.2 PV系列密封胶介绍

PV系列密封胶是专为光伏建筑开发的,其性能与普通建筑幕墙用密封胶相比,有较大提升。

1)专用硅酮结构胶与普通结构胶性能比较

PV1021/PV1022光伏建筑专用硅酮结构密封胶与普通结构胶的性能比较见表2。

从表2可以看出,光伏建筑专用硅酮结构胶在强度方面有较大提升,利于提高隐框光伏建筑的安全性。此外,该产品还增加了耐高温(105℃下300 h)、低温柔性、体积电阻率和介电强度等几项更能体现光伏建筑实际应用要求的性能指标。

2)专用硅酮耐候胶与普通耐候胶性能比较

表3为PV1011光伏建筑专用硅酮耐候密封胶与普通耐候胶的性能对比。

从表3可以看出,光伏建筑专用硅酮耐候密封胶的位移能力比普通幕墙用耐候胶要高,可以满足光伏建筑由于温差大而导致的接缝位移变大。此外,该产品增加了耐高温、耐湿热性(85℃,RH 85%下试验300 h)、低温柔性、体积电阻率和介电强度等指标。

3)光伏建筑专用双组分硅酮密封胶

表4为PV1001光伏建筑专用双组分硅酮密封胶的性能指标。

从表4可以看出,PV1001光伏建筑专用双组分硅酮密封胶不仅具有一定的拉伸粘结强度,而且还具有一定的弹性,同时模量较高,适用于光伏组件边缘的粘结密封。此外,该产品增加了耐高温、耐湿热性、低温柔性、体积电阻率和介电强度等指标。

5 结语

我国太阳能光伏建筑尚处于推广应用初期,与其配套应用的建筑材料、建筑设计、建筑施工的发展难免滞后。因此,各相关单位对光伏建筑有关的技术和标准的研发工作显得尤为重要。对建筑密封领域的科技人员而言,应重点围绕光伏建筑的独特性,加强适合光伏建筑用硅酮密封胶的应用研究,完善其产品性能,同时努力规范光伏建筑用胶市场,为太阳能光伏建筑产业的发展提供技术支持。

参考文献

硅酮耐候密封胶接缝的设计计算 篇7

1 密封胶接缝设计影响因素

影响密封胶接缝的因素很多,依据密封胶接缝设计的不同情况,这些影响因素可能单独发生作用,但大部分是以不同的形式共同发生作用。

(1)材料和锚固系统。墙体锚固的种类和位置不同对密封胶接缝有一定影响。

(2)热位移。大气温度变化、阳光照射及雨水浸入或蒸发等情况均能引起建筑物的墙壁体积增大或减小,从而引起墙壁材料尺寸发生变化。墙壁尺寸的变化引起密封胶开口宽度发生变化,对已施工的密封胶产生位移作用。热位移是引起材料尺寸变化的主要影响因素。在建筑使用寿命的不同阶段需要评估热位移[2]。例如,对一建筑来说应按以下情况考虑温度变化:(1)施工中;(2)未使用和未装修时;(3)使用和装修后。这些过程中的每一个均有不同的建筑内部环境条件,这些过程中的一个会产生预期的热位移的最大值。根据建筑过程和材料及墙壁系统种类,可以在这些过程中确定所要求的接缝开口宽度。

(3)潮湿膨胀。某些材料的性能会随其内部水分或水蒸气含量的多少发生变化。水分增加,材料尺寸增大;水分降低,材料尺寸又会变小。这些变化可能是可逆的,也可能是不可逆的。

(4)载荷运动。包括活动载荷运动、固定载荷运动、风载荷运动和地震运动。

(5)密封胶固化期间的运动。密封胶固化期间所发生的位移运动可能改变密封胶的性能,包括拉伸强度、压缩强度、模量、与基材的粘结性以及密封胶撕裂强度。外观上发生的变化包括密封胶表面或内部产生裂缝,内部产生气泡。这些现象会对密封胶最终位移能力产生不利影响[3]。

(6)框架弹性形变。多层混凝土结构和钢结构会由于载荷的施加发生不同程度的弹性变形。

(7)蠕变。受载之后随着时间变化而发生的材料形变。

(8)收缩。建筑结构本身经历的几个月的收缩。

(9)建筑公差。包括各种材料各自的公差,以及制造安装不同组件时形成的累积公差。典型的建筑物是工地现场施工和车间制作的材料、组件及子系统的结合体,这些材料和系统是在复杂的排列下组合的。ASTM和其它工业贸易协会制定了工业上认可的建筑公差标准[4]。应该仔细斟酌工业上制定的公差,因为在某些方面,公差范围很宽,不适合密封胶接缝设计。对某些材料或系统来说,还没有工业上认可的公差,或者其公差不适合直接应用在密封胶接缝设计上。专业的密封胶接缝设计应该为接缝施工工作评估条件,建立公差。如果设计密封胶接缝时忽略建筑公差的影响,经常会造成接缝粘结失败,或者由于接缝狭窄,导致相邻材料或系统之间接触不良,粘结失败。相反,若超出工业推荐值来改变建筑公差,由于不能满足所有条件,需要仔细考虑。设计密封胶接缝时应该指明建筑公差,因为不同的建筑公差要求不同的施工质量水平,会直接影响到接缝施工的价位和水平。

2 密封胶接缝位移

在热位移及其它影响因素的作用下,密封胶接缝会经历4种基本的位移(见图1),即:压缩(C),延伸(E),纵向延伸(EL)和横向延伸(ET)。纵向和横向延伸对密封胶接缝产生一个剪切影响[5](见图2)。

密封胶接缝通常要同时适应以上所述位移中的几种位移,包括延伸和压缩,或者延伸和压缩与纵向延伸或横向延伸的组合位移,或者延伸和压缩之一与纵向延伸或横向延伸的组合位移。图3是延伸和压缩与横向延伸组合位移在接缝表面交叉产生的示意图。图4是延伸和压缩与纵向延伸组合位移在接缝表面交叉产生的示意图。密封胶接缝的设计要同时考虑这些位移的影响,满足预期的组合位移。进行密封胶接缝设计时应该充分评估接缝可能遇到的各种位移类型,并据此设计。

3 密封胶接缝设计时的有关计算

3.1 适应各种密封胶位移情况的胶缝宽度计算

3.1.1 适应延伸和压缩位移的密封胶接缝宽度

对于一个仅仅经历延伸和压缩位移的密封胶接缝来说,其宽度可用式(1)确定。

式中:S———密封胶的位移能力;

△LXi——各种材料的线形尺寸变化。

3.1.2 适应纵向和横向位移的密封胶接缝宽度

纵向和横向位移对密封胶接缝产生一个剪切力。密封胶对角线的延伸产生尺寸变化引起密封胶接缝开口宽度发生变化(见图5),WR表示接缝宽度,△LX表示密封胶延伸引起的纵向或横向位移,则WR+S·WR表示纵向或横向位移后的密封胶对角线长度,式(2)决定预期接缝宽度WR。

解出:

WR=姨(△L1+S)2-1X2(3)

3.1.3 适应组合位移的密封胶接缝宽度

建筑墙面上不同材料或系统之间的密封胶接缝普遍是独立的或是交叉墙面的过渡。因此,密封胶要同时经历某一方向的延伸和压缩位移及另一方向的纵向或横向位移。式(4)、(5)、(6)和(7)可以用来建立适应这些组合位移所需的接缝宽度。其中△LE、△LC、△LT和△LL分别代表密封胶发生延伸、压缩、横向延伸和纵向延伸位移时引起的材料尺寸变化。

(1)延伸位移和横向位移组合:

(2)延伸位移和纵向位移组合:

(3)压缩位移和横向位移组合:

(4)延伸位移和纵向位移组合:

设计接缝宽度时如果仅仅考虑热位移的影响,则上述公式中材料线形尺寸变化△LX可简单使用式(8)计算。

式中:L———材料尺寸;

αX———线形热位移系数;

△TX———预期温差。

3.2 密封胶接缝最终设计宽度

针对3种普遍使用的密封胶接缝种类,最终接缝宽度(W)的设计,都要考虑负公差(CX)的影响,将其加到由预期位移(S)决定的接缝宽度(WR)尺寸上。负公差引起接缝开口缩小,设计时要着重加以考虑,否则胶缝会变得太小,在密封胶位移能力范围内不能满足预期的位移;正公差则引起接缝开口变大,较宽的接缝只会影响美观,对密封胶的性能没有影响。完成各段的理论接缝宽度设计后,应把各个数据归纳比较,选择一个工程中可以实际应用的值作为最终设计的接缝宽度。

3.2.1 对接接缝

典型的对接密封胶接缝是砖石墙面中垂直扩展的接缝(见图6),由预期位移(S)决定的接缝宽度(WR)上增加负建筑公差(CX),就得到接缝的最终设计宽度,可使用式(9)计算。

3.2.2 企接接缝

除了新建筑外,该类型的接缝(见图7)经常用作密封补偿。这些情况包括施工错误时、密封胶接缝设计失败时、由于气候原因更换密封胶时、接缝太狭窄不适合采用对接接缝形式时。密封胶接缝的宽度(W)即三角形或其它适当形状的密封胶基材接触边的长度(B),可用式(10)计算。

式中:S——密封胶的位移能力;

△LX———预期位移。

3.2.3 桥接接缝

该类型的密封胶接缝(见图8)有时称作“补缀”接缝,经常用在不能采用方便施工的对接接缝时的密封胶补偿工作中。例如,对接密封不适合于开口不够大的接缝,而该接缝又由于经济或技术的原因不可能为了密封补偿工作而扩大。桥接接缝的宽度(W)即必须的粘结胶条或基材的宽度(B),可用式(10)计算。

3.3 密封胶接缝深度

在密封胶接缝设计中,若宽度和深度的比例(即形状系数)设计不合适,则其适应位移的能力就会降低[6]。

3.3.1 对接接缝

通常推荐的形状系数为2∶1,一般来说,基材表面接缝宽度为6～12 mm时,密封胶粘结深度不应超过6 mm。接缝宽度为12～18 mm时,粘结深度应为接缝宽度的1/2。对于接缝宽度超过18 mm,直到50 mm的,最大粘结深度应考虑为9 mm。若接缝宽度超过50 mm,就应咨询密封胶生产商。密封胶接缝施工后,接缝开口中点处的密封胶厚度不应小于3 mm。

3.3.2 企接、桥接和其它形式接缝

基材表面密封胶粘结深度通常应不小于6 mm。对于多样化或粗糙的粘结表面,或施工时不宜接近的情况,要达到设计的接缝能力,就需要更大的粘结面积。密封胶在基材表面或粘结胶条表面的深度应为6 mm。根据密封胶种类和施工水平不同,接缝深度首先应该达到3 mm的最小厚度。

参考文献

[1]JC/T881—2001,混凝土接缝用密封胶[S].

[2]JC/T882—2001,幕墙玻璃接缝用密封胶[S].

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[4]GBJ68—84,建筑结构设计统一标准[S].

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