MS密封胶在PC建筑外墙上的应用

装配式建筑


住宅工业化是以构配件预制化生产、装配式施工，以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征，整合设计、生产和施工等整个产业链，实现住宅产品节能、环保、全生命周期价值最大化的新型生产方式。发展装配式住宅是实现住宅工业化的关键，PC构件生产工厂化是住宅工业化的标志。与传统施工模式相比，住宅工业化建造模式能实现大规模生产，生产速度快，成本进一步降低。对于复杂节点采用PC构件，能有效兼顾施工效率和施工质量，控制结构实体质量及渗漏、裂缝等质量通病的发生。


2017年3月，住建部发布《“十三五”装配式建筑行动方案》确定了2020年装配式建筑发展目标：全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上，积极推进地区达到15%以上，鼓励推进地区达到10%以上。培育50个以上装配式建筑示范城市，200个以上装配式建筑产业基地，500个以上装配式建筑示范工程，建设30个以上装配式建筑科技创新基地。


关于PC建筑密封胶


密封胶作为PC外墙伸缩缝重要的嵌缝材料，大力发展装配式建筑，密封胶必将会迎来爆发性增长。本文通过分析现阶段PC外墙施工缝密封存在的误区，并明确PC外墙用胶类型优选类型，对比单、双组分MS建筑密封胶的差异性，并说明了单组分MS建筑密封胶用于PC外墙密封推广存在的标准限制和应用案例缺乏的问题。最后给出典型的pc建筑外墙防水构造做法。


1、PC外墙施工密封存在误区


PC工程在国外应用普遍，但技术引进较晚，国内产业链不完善，缺乏专业技能配套，存在各种不合理选择和使用密封胶现象。国内各建筑设计和施工单位对防水工程投入少，缺乏防水意识，没有引起足够的重视，在PC外墙施工缝密封问题上常出现各种不合理现象，主要有以下3种：


①误以为PC外墙施工缝部位设计了企口（如图1，内外横缝结构高度差），足够起到防水作用，直接采用砂浆填补接缝，经热胀冷缩后出现内外伸缩缝填缝部位开裂，3道防水设计变成仅有企口作用的1道防水，出现工程漏水现象；





②SR建筑密封胶耐候性好，常被直接用于PC外墙密封，但其表面不可涂饰性，且污染基材，影响工程美观度；
③施工单位知道PU建筑密封胶适用于混凝土接缝防水，却忽视其耐候性差，不适用于外墙接缝的特点，错误使用PU建筑密封胶，后期出现粉化、龟裂现象，导致接缝部分漏水。


2、PC外墙用密封胶选择


常用密封胶主要有硅酮（SR）建筑密封胶、PU建筑密封胶和MS建筑密封胶等，其结构与优缺点对比见表1，其中SR建筑密封胶以线性聚硅氧烷为主要原料制成，其主链由Si-O-Si（键能为444 kJ·mol-1）组成，在固化过程中交联剂与基础聚合物反应形成网状的Si-O-Si骨架结构，具有优异的耐候性，是玻璃幕墙首选；但其表面不能涂饰，且成分中的硅油会渗透、扩散到接缝周围，吸附空气中灰尘后产生污染。聚氨酯（PU）建筑密封胶以聚氨酯预聚体为主要成分制成，其主链主要由C-O（键能为339 kJ·mol-1）和N-C（键能为284 kJ·mol-1）组成，具有可涂漆，对基材无污染，与混凝土粘接性好等特点；缺点为耐老化性能相对较差。硅烷改性聚醚（MS）建筑密封胶以端硅烷封端聚醚为基础树脂制备，主链为C-O，C-C（键能为348 kJ·mol-1）和Si-O-Si键，具有固化不产生气泡，施工性良好，可涂漆，除不能用于玻璃幕墙外，其他建筑幕墙领域均满足耐候性要求。






PC外墙为混凝土预制结构，属疏松性基材，密封胶直接受阳光（阳光下强紫外线能量可达399 kJ·mol-1 ）直射，对耐候性要求较高，采用SR建筑密封胶易造成污染，且不利于后期涂漆装饰；采用PU建筑密封胶易由于密封胶老化、粉化和硬化等情况导致密封部位防水失效。从表2可以看出，PU建筑密封胶曝晒12个月后，出项明显的开裂现象，SR建筑密封胶和MS建筑密封胶曝晒24个月后外观良好，均没有出现开裂情况。综合对比可知，PC外墙密封应优先采用MS建筑密封胶。







PC在国外已有成熟的发展经验，PC外墙防水优先选择MS建筑密封胶行业已普遍达成共识。在日本，80%以上的PC外墙密封均采用MS建筑密封胶，例如：1986年竣工的日本大阪HILTON大酒店和位于东京的日本钟化大楼，用于PC外墙密封历时约30年，密封部位MS建筑密封胶整体性能，无明显粉化、龟裂等老化特征。实践证明，MS建筑密封胶综合性能优异，非常适用于PC外墙施工缝。


3、单、双组分MS密封胶性能对比


MS建筑密封胶起源于日本，首先开发的为双组分配方产品，其市场应用已相当成熟，相应施工工艺和性能也得到业界认同。双组分MS建筑密封胶是以MS聚合物的基体树脂配合以填料、增塑剂、催化剂等混合而成，由于耐老化性能好，广泛用于PC外墙施工缝的密封防水，但双组分MS建筑密封胶与混凝土基材粘结性极差，必须采用MS建筑底涂强化粘接基面，且施胶前需要预先混合，再用胶枪抽取后施工，操作不便。随着研究的不断深入，单组分MS建筑密封胶应运而生，其主要性能不但可与双组分MS建筑密封胶媲美，而且可直接施工，对设备要求较低，操作方便。


PC构件施工缝属于典型的干缩缝，随着时间的延长，混凝土尺寸会发生收缩变化，施工缝相对缝宽会逐年增加，密封胶对粘接界面的拉伸强度增加。图2是MS建筑密封胶60%定伸应力变化与时间的依赖性。可以看出，在定伸宽度为60 %条件下，24h后单组分MS建筑密封胶应力变化率为68.11 %，较双组分MS建筑密封胶（54.55 %）提高了24.86。具有比双组分MS建筑密封胶更好的应力缓和性，对粘接界面的拉伸强度衰减速率比双组分MS建筑密封胶明显要快，更能保证粘接状况，不易出现粘接界面破坏而导致漏水。





4、单组分检测标准受限


建筑胶粘剂标准中按聚合物化学组成制定的标准有建筑用硅酮结构密封胶、硅酮建筑密封胶、聚硫建筑密封胶、聚氨酯建筑密封胶和丙烯酸建筑密封胶，然而在国内并未有专门针对MS 聚合物制定的标准。国外暂时也没有按聚合物化学组成设定的MS建筑密封胶相应标准，日本是套用按应用领域界定的JIS A 5758-2004《建筑物接缝和门窗玻璃用密封胶》标准。






单组分MS建筑密封胶的基础聚合物反应活性相对较低，彻底反应完全所需时间相对较长,如果标准给定的养护时间不够，基团反应不彻底，密封胶内部交联程度不够，弹性恢复率表现较低。采用JC/T 881-2001对比4款国内外MS建筑密封胶弹性回复率测试结果可知，按照A法养护，测试结果（见表3）不符合标准要求，采用GB/T 22083-2008对单组分MS建筑密封胶进行分级，最高只能符合该标准中的12.5P类型产品要求，结果为塑性材料，而实际的MS建筑密封胶为弹性密封胶，明显欠妥；如果按照B法养护，弹性恢复率可达到60%以上，符合GB/T 22083-2008标准中的20LM类型产品要求，测试结果为弹性材料。综上所述，由于现今没有专门针对MS建筑密封胶应用的标准，套用按应用领域或分级界定的标准明显欠妥，使得单组分MS建筑密封胶在建筑市场领域，尤其是PC外墙密封领域推广异常困难。


5、典型PC外墙防水构造做法


装配式混泥土结构（PC）建筑的外墙渗漏有3个条件：水、缝隙、移动水的力。对于“水”，可通过水路方式尽量避免接近缝隙，如水滴线的设计等；对于“缝隙”，避免因生产质量或运输、施工等因素造成的外墙板开裂；对于“移动水的力”，主要是水自身特性（如：重力、表面张力等）及外部动能（气流、压力差等），可通过设计坡度、滴水线、企口、泛水、等压腔等构造来解决，所以，装配式建筑外墙接缝防水宜采用排水和导水相结合的构造防水结构。


外墙垂直接缝的防水宜采用两道密封，中间设置空腔，并每个3-4层设计排水口（图3）。即在墙的室内侧与室外侧均设计密封材料。外侧防水是耐候性密封，主要是防止紫外线、雨雪等气候因素的影响。内侧的第二道防水，可采用低模量的聚氨酯建筑密封胶，阻隔突破第一道密封的外界水汽与内侧发生交换，同时也可防止室内由于装修用水流入接缝，造成漏水。内侧防水由于不直接暴露，受到保护，其耐久性更好。





外墙水平接缝的防水，宜在内外侧设置两道材料防水，并加一道结构防水。外墙板内高外低的企口构造，可防止外侧的防水材料遭到破坏时水进入室内；由于形成的此空腔，也有利于渗入的水流向垂直处的排水口（图4）。






6、结语


住宅工业化已然成为我国住宅产业发展的主流，其PC外墙伸缩缝应优先采用MS建筑密封胶进行密封，但由于相关人员缺乏经验，常常出现误用现象导致工程质量问题。双组分MS建筑密封胶应用较早，相对比较成熟，而单组分MS建筑密封胶推广力度不够，使得粘接界面更有保障的新型产品单组分MS建筑密封胶却一直无人问津。MS建筑密封胶相对其他类型密封胶而言缺乏相应的检测标准，尤其是单组分MS建筑密封胶由于性能的特殊性以及检测受限，已严重影响到单组分MS建筑密封胶的应用及推广。为满足标准及相应市场需求，国内MS建筑密封胶生产厂家在大力推广单组分MS建筑密封胶未果后，极有可能转而推广双组分MS建筑密封胶，单组分MS建筑密封胶将可能完全被市场抛弃，不利于市场的产品多元化发展。



分享到：