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摘要：近年來，裝配式建筑作為一種節能環保的建筑模式，得到了廣泛認可，發展迅猛。本文主要討論了裝配建筑施工過程中，板間拼縫的尺寸設計、施工工藝的處理以及外墻防水處理對彈性（詞條“彈性”由行業大百科提供）填縫密封膠的性能要求。
關鍵詞：裝配式建筑，施工工藝，彈性密封膠，性能要求
1、前言
近年來，隨著政策的推動作用以及環保意識[[1]]的不斷提高，裝配式建筑得到了各省市的廣泛認可和高速發展[[2]]。這種新型的建筑模式具有建造效率高、質量好、能耗低、環境污染小以及施工簡單等特點[[3]]，并對提高我國建筑行業經濟效益起到了非常重要的作用。
建筑物的防水密封一直以來都是建筑行業里非常重要并難以解決的問題，直接決定著建筑整體的施工質量及使用壽命[3]。采用密封膠的填縫密封技術作為裝配式建筑防水體系[[5]]中的輔助設計措施，對保障建筑防水密封以及建筑美觀方面至關重要。目前裝配式建筑用密封膠主要存在三大體系：硅酮類、聚氨酯類以及改性（詞條“改性”由行業大百科提供）硅酮類。三種材料的性能各有優缺點：硅酮類耐候性最佳，但粘接性、污染性以及涂刷性相對劣勢;聚氨酯類粘結性最優，但耐候性、環保性以及固化性能(密集空穴)相對劣勢;改性硅酮類兼顧硅酮與聚氨酯類的性能，性價比最優，但單一性能對比相對劣勢。因此，這將會造成施工方用膠選擇上的困擾。本文主要介紹了裝配式建筑對密封膠材料的性能要求，旨在為客戶的正確用膠選擇提供指導依據。
2、縫隙尺寸的設計要求
2.1 技術規程對縫隙設計的要求
近年來，伴隨著裝配式建筑工程的蓬勃發展，與裝配式建筑相關的技術規范也得到了相應完善補充，其中對縫隙尺寸的設計也做了相應的技術規范要求，如下表1所示。
由上表可知，不同技術規程對縫隙寬度的要求基本一致，在滿足基材伸縮余量的前提下，接縫寬度不應小于10mm，當接縫寬度小于10mm時，應使用角磨機等工具將接縫有效寬度修整為至少10mm;與此同時，根據設計規范的要求，預制外墻接縫的防水設計應為兩道防水構造，即構造防水與材料防水[[6]]相結合的防水體系。結構示意圖如下所示[[7]]：
2.2 彈性密封膠的位移能力要求
由于存在強風地震引起的層間位移、熱脹冷縮引起的伸縮位移、干燥收縮引起的干縮位移和地基沉降引起的沉降位移等因素，彈性密封膠填縫材料必須具備良好的位移能力。因此在設計接縫寬度時，我們需要了解不同寬度的縫隙在應力（詞條“應力”由行業大百科提供）變化時的應變情況。一般而言，外墻接縫處的變形主要受預制構件熱脹冷縮以及干縮濕脹時材料內應力的影響，因此可根據經驗公式來理論推算彈性密封膠所需要的位移能力。
由上式可知，代入各參數指標即可推算出彈性密封膠的位移量ε值大于或等于16%，故用于裝配式建筑接縫處的密封膠至少為20級[[9]]，即可承受±20%的形變余量。與此同時，針對某些接縫設計偏差較大的案例(實際接縫寬度10~20mm)，密封膠的位移級別要求更高。此外，還需注意密封膠的次級別，分為低模量和高模量兩種。由于混凝土表面較為疏松、強度低，如果密封膠模量高、內聚強度大，在接縫變形時，密封膠就很容易在混凝土界面出現粘結破壞。低模量密封膠具有較低的拉伸模量（詞條“拉伸模量”由行業大百科提供），更高的斷裂伸長率，因此當縫隙出現變化時，密封膠可以更好地適應縫隙變化且不發生粘結破壞，故裝配式建筑接縫用密封膠的位移級別應至少為20LM。
3、基材表面處理（詞條“表面處理”由行業大百科提供）的工藝要求
密封膠與被粘物表面膠合的前提是兩者必須達到分子水平的接觸。因此，密封膠對被粘物表面良好潤濕是形成優良膠接接頭的必要條件[[10]]。實際應用過程中，預制混凝土基材表面也并非理想的平面（詞條“平面”由行業大百科提供），表面必然會存在灰塵、水泥浮漿以及脫模劑等不利因素，從而使得密封膠在混凝土表面難以有效潤濕，進而影響密封膠與基材表面的粘結效果。因此，在施工過程中，施工人員必須對基材待粘區域進行適當表面處理，以便改變基材的表面活性與粗糙度。
3.1 物理處理
混凝土構件預制過程中，由于工藝因素，極易在其表面形成厚薄不均且強度較低的水泥砂漿浮漿層，直接影響混凝土構件與防水材料的粘結強度。[[11]]在實際工程案例中，筆者發現多起由于表面清理不干凈，從而導致的粘接失效的情況，如下圖所示：
由上圖可知，由于粘結面的浮漿未及時有效清理，粘結界面的形成主要發生在密封膠與浮漿層，而不是具有更高抗拉強度（詞條“抗拉強度”由行業大百科提供）的混凝土基材表面。在應力的作用下，膠條很容易將浮漿層拉起，并導致粘結失效。因此，在進行施膠工作前，必須首先確保待粘結區域的表面清潔干凈，無水泥浮漿。
一般而言，待粘結區域的物理清理主要包含兩個步驟：
1、使用磨光（詞條“磨光”由行業大百科提供）機或鏟刀等工具去除不利于粘結的物質;
2、使用吹風機或軟刷等工具去除上一步工序留下來的灰塵。
由上圖可知，經物理清理后，密封膠與混凝土基材具有非常良好的粘結效果，主要破壞形式為內聚破壞。說明經過打磨清灰的處理后，有效促進了密封膠在基材表面的潤濕效果，從而達到良好的粘結效果。因此，在實際施工過程中，必要的清理工藝能夠促進密封膠與基材形成良好的粘接界面，從而保障建筑物的密封防水。
3.2 化學處理
底涂對促進密封膠的粘結作用也是非常重要，這主要是因為預制混凝土基材的生產工藝及材料特點所決定的。混凝土構件在工廠預制時往往會在模具表面涂刷適量的脫模劑以便構件快速脫模，因此實際應用中的混凝土構件表面往往會殘留部分脫模劑，不利于密封膠形成良好的潤濕。與此同時，混凝土基材屬于堿性多孔性基材，長期處在有水的環境中，對密封膠的粘結面存在一定的破壞作用。底涂不僅可以改變混凝土基材表面的表面活性，還可以作為封閉材料，防止堿性基材對密封膠的粘結作用產生不利的影響。
由上圖可知，在涂覆底涂劑的情況下，浸水處理后密封膠與混凝土塊的粘結效果優異，經手撕粘結性測試[[12]]后，膠體與基材的破壞形式主要為內聚破壞。表明通過涂刷底涂劑能夠有效防止浸水后粘結界面的破壞。
4、表面涂刷性
混凝土建筑的外墻防水處理對建筑設施的安全美觀起著至關重要的作用，不僅可以延長建筑使用壽命，還可以增強視覺效果，增添城市的觀賞效果。外墻防水處理主要采取涂刷外墻防水涂料的方式，因此，對于起接縫填縫作用的彈性密封膠材料來說，它對防水涂料的粘結效果也是非常重要。目前由于國家對環保要求越來越嚴格，外墻防水涂料逐漸走上了水性化的道路，即以水作為稀釋劑（詞條“稀釋劑”由行業大百科提供）。不同材料的彈性密封膠具有不一樣的表面極性，因此水性防水涂料在密封膠表面的潤濕效果也存在明顯的差異。現場施工案例中，筆者發現很多由于密封膠的錯誤選擇，導致后期涂料層開裂脫落的情況，如下圖所示。
因此，在選擇裝配式建筑用填縫密封膠時，必須考慮外墻防水涂料對密封膠的可涂刷性能。目前市面上，裝配式建筑用填縫密封膠主要有改性硅酮密封膠、聚氨酯密封膠以及硅酮密封膠這三種材料，筆者分別對這三種材料的可涂刷性能做了考察，如下圖所示。
由上圖可知，三種密封膠材料中除了硅酮密封膠，其他兩種材料的表面均表現出良好的涂刷性能。由于硅酮密封膠的表面自由能很低，水性涂料在其表面無法潤濕，從而無法形成有效的附著力。因此，在裝配式建筑應用中，相比硅酮密封膠，改性硅酮與聚氨酯密封膠具有更好的可涂刷性能。
5、耐候性
圖1可知，現階段裝配式建筑用密封膠主要以外墻填縫密封為主。為體現建筑物的設計美感，實際應用施工中部分建筑會采用明縫的設計方式，從而導致密封材料表面無法涂覆隔離涂層。因此在此類施工案例中，必須考慮密封材料的耐候性能。大多數聚合物材料，包括密封膠和涂料，在室外使用時均會因為光老化而降低使用壽命[[13]]，主要是因為到達地面的太陽光中含有波長范圍為290~400nm的紫外線，其能量值足以破壞聚合物中的化學鍵。
不同結構的聚合物的光老化速度存在明顯的差異，這主要與聚合物鏈的化學鍵的鍵能有關。硅酮密封膠、改性硅酮密封膠以及聚氨酯密封膠配方中主體樹脂的常見化學鍵及鍵能如下表所示：
由表2可知，C-N鍵的鍵能最小，最容易發生光化學反應。Si-O鍵的鍵能最大，耐輻照穩定性最強。因此，相對而言，三種不同樹脂結構的密封膠的耐候性能優先順序為：硅酮密封膠>改性硅酮密封膠>聚氨酯密封膠。
6、結語
裝配式建筑的發展拓寬了填縫密封膠的應用領域，規范了此類產品的性能要求。為滿足裝配式建筑安全穩定的要求，填縫密封膠的指標性能必須滿足20LM以上，且具有優異的可涂飾性能、優異的粘接性能以及耐候性。綜上可知，改性硅酮類密封膠的綜合性能最佳， 且滿足裝配式建筑的應用要求。
參考文獻
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[[4]] 劉覓. 裝配式建筑防水技術分析[J]. 產業與科技論壇, 2017, 15(16): 76-77.
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[[9]] GB/T 22083-2008 建筑膠粘劑分級和要求.
[[10]] 胡福增. 材料表面與界面[M]. 上海, 華東理工大學出版社, 2014: 15-18.
[[11]] 胡積興, 趙文姣, 李堯等. 拋丸技術處理橋面水泥浮漿原理及應用[J]. 公路, 2009, 6: 119-121.
[[12]] GB/T 13477.18-2002建筑密封材料試驗方法 第18部分: 剝離粘結性的測定.
[[13]] 吳茂英. 聚合物光老化、光穩定機理與光穩定劑(下)[J]. 高分子通報, 2006, 6(12):89-97.
[[14]] 羅渝然. 化學鍵能數據手冊[M]. 北京, 科學出版社, 2005.
