五種密封膠性能的比較研究

李春德，李培堯，李 鈞，李懷鈺，張湟卿

(沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168)

裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)建筑相比具有提高質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約能源、減少消耗、清潔生產(chǎn)等許多優(yōu)點(diǎn)，是未來建筑發(fā)展的主要方向之一。裝配式建筑混凝土板接縫之間需要結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)行粘結(jié)，但隨著使用時(shí)間的增加，結(jié)構(gòu)密封膠會(huì)發(fā)生粘結(jié)強(qiáng)度和變形性能等力學(xué)性能的劣化，影響裝配式建筑的使用壽命。目前市面上的結(jié)構(gòu)密封膠種類多且應(yīng)用廣泛，其中高性能建筑用密封膠主要有：硅酮、聚氨酯和聚硫密封膠，而三者對比比較硅酮密封膠具有固化快，不易起泡，與有孔材料表面粘結(jié)性好，耐濕熱、耐老化性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。國外裝配式建筑配套用密封膠主要是硅酮或改性硅酮類產(chǎn)品。本研究將選取進(jìn)口膠和國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的專用密封膠產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，以尋找國產(chǎn)密封膠用于裝配式建筑可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

1號(hào)國產(chǎn)硅酮密封膠；2號(hào)進(jìn)口通用型硅酮密封膠；3號(hào)國產(chǎn)中性幕墻耐候膠；4號(hào)國產(chǎn)硅酮耐候密封膠；5號(hào)國產(chǎn)中性硅酮門窗耐候膠。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

微機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)KL-5海達(dá)儀器有限公司、烘箱DGG-9036A日本日立建機(jī)株式會(huì)社。

1.2 混凝土粘結(jié)試件的制備

本文粘結(jié)基材選用混凝土試塊，塊型試件也稱為ISO標(biāo)準(zhǔn)試件，其截面見圖1所示。所用水泥砂漿版的尺寸為：(75×25×12)mm，密封膠與砂漿板的粘結(jié)面積為(50×12)mm，試件中部密封膠的體積為：(50×12×12)mm[1]。

1-水泥砂漿板，2-密封膠，3-試件成型時(shí)所用定位塊，單位：mm

圖1 塊型試件

Fig.1 Test specimen with mortar substrates

1.3 測試方法

采用《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB 16776-2005中的相應(yīng)的方法進(jìn)行表觀性能(下垂度，表干時(shí)間，擠出性和流平性)，內(nèi)聚強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度和定伸粘結(jié)性)，凍融性及耐候性能的測試。

溫度(23+2)℃，濕度(50+5)%。

2 結(jié)果與討論

2.1 表觀性能的結(jié)果比較

表1 5種密封膠表觀性能測試數(shù)據(jù)

2.1.1 下垂度

流出的長度越長，它的密度就越小，流動(dòng)性就越大。在施工的時(shí)候，有可能出現(xiàn)流淌現(xiàn)象，并會(huì)使墻縫上端不牢固浪費(fèi)密封膠。這樣，也就是說5號(hào)密封膠的密度小，會(huì)在施工時(shí)出現(xiàn)流淌現(xiàn)象，依次逐漸適合，其中2號(hào)和3號(hào)是最不容易發(fā)生流淌現(xiàn)象的密封膠。并且，更遠(yuǎn)一些分析，下垂度大的密封膠在施工時(shí)不方便，并且容易造成使用時(shí)表面不均勻。

在施工環(huán)境中，下垂度大，證明其流動(dòng)性強(qiáng)，流動(dòng)性強(qiáng)的密封膠卻難以施工。4號(hào)密封膠，在下垂度為17mm/min，屬于符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但由于測試時(shí)選用的樣品包裝為桶裝型，所以開口比較大，如果該密封膠在試驗(yàn)中采用尖嘴型包裝，那么它的下垂度一定很低，流動(dòng)性很??；4號(hào)密封膠，在下垂度的檢測中，數(shù)據(jù)較高，在施工中一定要注意它的流動(dòng)性，造成起泡開裂的可能性比較大，而且在施工中，一定要注意，涂抹均勻，否則會(huì)造成局部漏水嚴(yán)重現(xiàn)象。國產(chǎn)膠以3號(hào)和4號(hào)密封膠為佳，與國際品牌(進(jìn)口膠)2號(hào)相差不大，建議其余國產(chǎn)膠品牌在下垂度方面進(jìn)行改進(jìn)和研究。

2.1.2 表干時(shí)間

表干時(shí)間：表干時(shí)間，單組份室溫硫化硅橡膠暴露在大氣環(huán)境里固化過程中，用手指觸摸表面，黏性消失，不黏手的時(shí)間，具體應(yīng)用時(shí)候應(yīng)指出環(huán)境溫度。

由于表干時(shí)間的測定是判斷密封膠在施工時(shí)能在多少時(shí)

間表面凝固，從而不會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)，不會(huì)影響密封膠的使用，所以越快干的就越好。

國產(chǎn)密封膠處于領(lǐng)先優(yōu)勢，在與國際品牌的競爭中占據(jù)一席之地。當(dāng)然，如果3號(hào)密封膠加大其它性能的改進(jìn)的研究，會(huì)大大地增加需求量，而4號(hào)密封膠干燥時(shí)間快，適合在正常氣候環(huán)境下施工，與進(jìn)口膠2號(hào)一樣，適用于國內(nèi)裝配式建筑。

2.1.3 擠出性

擠出率越大的密封膠在施工的時(shí)候比較方便，并且容易縮短工期。

密封膠的擠出率有GB規(guī)定，每分鐘低于80 mL的屬于不合格。

其中2號(hào)、4號(hào)密封膠擠出率最佳，由于這三種密封膠的擠出率較好，所以在施工中能避免空氣的摻雜，并且擠出率小，也就是密封膠受到的阻力很小，這樣有助于施工，擠出率優(yōu)秀，它的表面的平整度光滑，并且美觀；其中5號(hào)密封膠在擠出率方面屬于不合格可能在施工中要多加注意。

2.1.4 流平性

2號(hào)和3號(hào)、4號(hào)密封膠效果最好，這證明它們的組成組分中含有硅油等助劑，流平性得到了改善；而其它四種密封膠可能沒有硅油等助劑，或者是助劑含量非常少，導(dǎo)致流平性一般。當(dāng)然，也有很多原因會(huì)造成流平性的不同，例如，粘度等。

2.2 內(nèi)聚強(qiáng)度的結(jié)果比較

表2 5種密封膠內(nèi)聚強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)

2.2.1 拉伸強(qiáng)度

拉伸強(qiáng)度是證明拉伸粘結(jié)性好壞的可靠數(shù)據(jù)。在拉伸試驗(yàn)中，試樣直到斷裂為止所受的最大拉伸應(yīng)力就叫做拉伸強(qiáng)度。

其中2號(hào)密封膠的拉伸強(qiáng)度和4號(hào)密封膠的拉伸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)基本相同，那也就是說，這兩種密封膠的內(nèi)應(yīng)力高，達(dá)到屈服點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)力非常大。

在浸水后的密封膠中，降低的程度不一。但最終的強(qiáng)弱相差不大。拉伸性能的復(fù)雜性不僅僅取決于內(nèi)聚力，粘結(jié)活性和配方體系，而存在很多原因，包括硬度等。密封膠由于浸水，造成水降解，在水降解的過程中，拉伸強(qiáng)度大小不等的降低。

2.2.2 定伸粘結(jié)性

通過這七種密封膠的開裂或者未開裂現(xiàn)象，可以觀察出其各自的密實(shí)性和韌性。通過比較，4號(hào)和3號(hào)密封膠未發(fā)生開裂現(xiàn)象，由于密實(shí)性優(yōu)秀，并且韌性非常好，2號(hào)密封膠雖然韌性好，但是在拉伸過程中產(chǎn)生了裂痕，致使開裂，5號(hào)密封膠由于韌性差，沒有能拉伸至200%。所以，在施工過程中，發(fā)生開裂會(huì)在防水過程中造成失敗，一定要注意會(huì)發(fā)生開裂的密封膠，在施工之后不要拉動(dòng)。

比較浸水前后的密封膠的開裂現(xiàn)象，1號(hào)密封膠影響不大，基本都發(fā)生開裂現(xiàn)象，2號(hào)密封膠由于浸水，在拉伸至125%時(shí)，由未開裂變?yōu)榘腴_裂，3號(hào)密封膠由未開裂變?yōu)橹挥?25%時(shí)未開裂，其余開裂，4號(hào)由都未開裂變?yōu)槔熘?60%之后開裂，5號(hào)變化不大。所以，浸水之后的密封膠在拉伸性能減低。

2.3 凍融性的結(jié)果比較

凍融性(冷拉熱壓)：在冬季室外溫度較低的情況下，因水汽進(jìn)入而受凍結(jié)冰，體積膨脹，就會(huì)使建筑材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，稱為凍融性破壞。

表3 5種密封膠凍融性能測試結(jié)果

在寒冷的冬季，東北地區(qū)及暖溫帶地區(qū)的建筑材料都會(huì)受到凍融作用，凍融作用是在寒冷氣候條件下，土壤或巖層中凍結(jié)的冰在白天融化，晚上凍結(jié)，或者夏季融化，冬季凍結(jié)，這種融化、凍結(jié)的過程。如果產(chǎn)生凍融性能不好，那會(huì)直接導(dǎo)致建筑材料(包括密封膠)的損壞，導(dǎo)致建筑設(shè)施破損，并且會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，包括：防水性能降低，建筑材料開裂等問題。所以，比較七種密封膠的凍融性是重中之重，也是判斷密封膠耐候性及老化性的一個(gè)重要因素。

國產(chǎn)密封膠中4號(hào)比較突出，凍融性能優(yōu)異，在氣候變化較大的地方能擴(kuò)散市場，東北地區(qū)，華北地區(qū)，西北地區(qū)都比較適合，這樣，既能達(dá)到防水要求，又能保證在長時(shí)間的氣候變化中保持性能；2號(hào)密封膠的性能很好，綜合了國外密封膠的優(yōu)異性能，適合任何地點(diǎn)使用；其它密封膠，由于氣候的原因，適合在氣候反常不大的區(qū)域進(jìn)行使用。

2.4 耐候性及老化性的結(jié)果比較討論

表4 5種密封膠耐候性及老化性測試結(jié)果

耐候性(老化性)是任何材料的最重要的性能，這也是材料的使用中最重要的環(huán)節(jié)。

在實(shí)驗(yàn)過程中，通過加熱，光照，降溫等，使其加速老化。2號(hào)密封膠的耐候性最佳，由于其只變了一點(diǎn)點(diǎn)顏色，其次是4號(hào)密封膠，由于其只是縮小一點(diǎn)點(diǎn)，并沒有開裂現(xiàn)象，而3號(hào)密封膠的耐候性適中，由于其變色比較嚴(yán)重，甚至褪色嚴(yán)重，但是沒有發(fā)生龜裂現(xiàn)象，剩余四種密封膠由于龜裂，判斷其耐候性不好。

3 結(jié)論

(1)通過系統(tǒng)的比較，可以得出4號(hào)、2號(hào)和3號(hào)密封膠各項(xiàng)性能優(yōu)異。

(2)4號(hào)、2號(hào)密封膠在表觀性能(表干時(shí)間，流平性，擠出性，下垂度)優(yōu)異，內(nèi)聚強(qiáng)度大(拉伸，定伸粘結(jié)性)，4號(hào)耐候性比2號(hào)優(yōu)異，均適合任何地點(diǎn)使用；3號(hào)密封膠在表觀性能良好，內(nèi)聚強(qiáng)度較強(qiáng)，耐候性良好，適合使用；5號(hào)密封膠在表觀性能一般，內(nèi)聚強(qiáng)度一般，耐候性較差，適合短期限工程使用；

(3)在裝配式建筑中，密封膠的各項(xiàng)性能優(yōu)劣之分，在使用前要了解其表觀性能，內(nèi)聚強(qiáng)度及耐候性，并且重視環(huán)保性能。