采光頂與接縫密封膠應(yīng)用研究

高 樹 鵬

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 汕頭 515031)

采光頂與接縫密封膠應(yīng)用研究

高 樹 鵬

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 汕頭 515031)

簡(jiǎn)述了采光頂?shù)膸追N類型，對(duì)采光頂?shù)慕涌p密封特點(diǎn)、密封膠的分級(jí)以及選用作了介紹，并對(duì)密封膠接縫寬度、深度、形狀等設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，歸納總結(jié)了接縫密封膠施工的注意事項(xiàng)，以達(dá)到良好的接縫密封效果。

采光頂，接縫密封膠，形狀，施工

0 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展和對(duì)建筑品質(zhì)要求的提升，以人居舒適性為核心的建筑更加關(guān)注建筑與自然的關(guān)系，不但使建筑更加美觀，而且促進(jìn)建筑節(jié)能。采光頂充分利用自然光，將室內(nèi)外環(huán)境融于一體，受到建筑師的青睞，面材日趨多樣化為建筑師提供了更多選擇。用于采光頂面材之間接縫、防水密封的密封膠必須根據(jù)面材的特點(diǎn)按照設(shè)定變位來(lái)選擇相應(yīng)模量，并確定接縫寬度、深度、形狀，通過(guò)規(guī)范化施工達(dá)到良好的接縫密封效果。

1 采光頂?shù)暮?jiǎn)介

1.1 玻璃采光頂

采光頂一般采用玻璃作為采光材料，稱為玻璃采光頂。根據(jù)JGT 231—2007建筑玻璃采光頂將“面板為玻璃的屋蓋”定義為玻璃采光頂，屋蓋是“由屋面板與支承體所組成的與水平面夾角小于75°的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾性結(jié)構(gòu)的總稱”[1]。玻璃采光頂是應(yīng)用最多的采光頂，它除了具有采光功能外，可在采光頂平面內(nèi)設(shè)置開啟天窗來(lái)滿足通風(fēng)需要。玻璃采光頂施工工藝較為復(fù)雜，玻璃容易自爆給安全帶來(lái)隱患，且維護(hù)成本較高。聚碳酸酯、膜結(jié)構(gòu)等采光材料為輕型高通透屋面的設(shè)計(jì)開創(chuàng)了新思路，克服玻璃自爆的缺陷，在部分工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。

1.2 聚碳酸酯采光頂

聚碳酸酯板作為新型的建筑材料，和玻璃有相似的透光性能，它是以聚碳酸酯為原料，擠壓成型的塑料板材。聚碳酸酯采光頂與玻璃采光頂相比，具有自重輕，耐高低溫、隔熱、阻燃、隔音，抗沖擊、安全性能、成型加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，不存在玻璃的自爆缺陷，應(yīng)用起來(lái)更加安全，維護(hù)費(fèi)用也相對(duì)少。

1.3 膜結(jié)構(gòu)采光頂

膜結(jié)構(gòu)采光頂在太陽(yáng)光的照射下由于漫散射的作用，使建筑物內(nèi)部呈現(xiàn)明亮效果，采光性也較好，在日照充分的條件下通常室內(nèi)不需要照明，特別適用于體育館、展覽廳和天井等對(duì)采光要求較高的建筑物。與玻璃采光頂相比，具有自重輕，抗震性、耐候性好，使用壽命長(zhǎng)；造型優(yōu)美，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與造型、技術(shù)與藝術(shù)完美結(jié)合；施工方便快捷，日常維護(hù)費(fèi)用少；阻燃，防火性優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。

2 采光頂?shù)慕涌p密封

2.1 采光頂接縫密封特點(diǎn)

縫隙是采光頂滲漏的主要通道。玻璃采光頂與聚碳酸酯采光頂面板間存在板塊間的縫隙、板塊與周邊其他構(gòu)件間的縫隙，這些接縫通常必須采用密封膠密封。采光頂由于空間角度的轉(zhuǎn)換，接縫密封受自身重量荷載，采光頂屋面材料和支撐材料的熱脹冷縮引起的變位，雪荷載、風(fēng)荷載、不對(duì)稱荷載等外界因素影響，不但有水平的位移，還有剪切位移，變位大而且復(fù)雜，膠縫開裂發(fā)生滲漏較為常見(jiàn)[2]。造成采光頂密封失效最主要的原因是密封膠的位移能力及其在大變位反復(fù)作用下對(duì)基材的粘結(jié)能力達(dá)不到要求。為確保防水，采光頂接縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、面材的不同特點(diǎn)選擇合適的密封膠。

2.2 密封膠的分級(jí)

密封膠選用時(shí)必須標(biāo)明產(chǎn)品級(jí)別和模量，根據(jù)JC/T 882—2001幕墻玻璃接縫用密封膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，按試驗(yàn)的冷拉伸、熱壓縮幅度分為25LM，25HM，20LM，20HM四個(gè)級(jí)別。其中包含20級(jí)和25級(jí)兩個(gè)位移能力級(jí)別，同一位移能力級(jí)別又有高模量(標(biāo)記H)和低模量(標(biāo)記L)產(chǎn)品。密封膠選用時(shí)必須標(biāo)明產(chǎn)品級(jí)別和模量，接縫用密封膠的級(jí)別越高，抗位移能力越高，生產(chǎn)成本也越高，所以應(yīng)根據(jù)變形要求合理選用。

2.3 采光頂接縫密封膠的選用

采光頂面板之間接縫需要采用密封膠進(jìn)行接縫密封，密封膠要求具有抗紫外線、酸雨、雪等極端天氣能力的耐久性和一定的力學(xué)強(qiáng)度；具有優(yōu)異的粘結(jié)性，對(duì)基材無(wú)污染，與相接觸的材料相容，并可根據(jù)建筑整體效果選用需要的顏色。密封膠需承受由面材隨溫度變化熱脹冷縮、外載荷作用等產(chǎn)生的變形而引起的位移，除應(yīng)有一定的力學(xué)強(qiáng)度外，更重要的是需具有低模量、高位移能力，即處于拉伸或壓縮情況下具有高變位能力、保持粘結(jié)性不破壞，對(duì)整體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響，當(dāng)位移消失后能夠恢復(fù)到原狀。采光頂接縫應(yīng)通過(guò)變形量計(jì)算選用與變形量相匹配的密封膠。

聚碳酸酯板線膨脹系數(shù)是玻璃的8倍，鋁型材的3倍，在采光頂應(yīng)用中除節(jié)點(diǎn)需要適應(yīng)變形要求外，在相同接縫寬度下對(duì)密封膠的位移能力提出更高要求[3]。聚碳酸酯板耐腐蝕性能一般，遇到有機(jī)溶劑易引起開裂，遇強(qiáng)堿容易分解；界面惰性，粘結(jié)性能較差。聚碳酸酯板的接縫密封必須選用粘結(jié)性能好，中性固化，不對(duì)聚碳酸酯采光板基材產(chǎn)生侵蝕作用的密封膠。

3 采光頂密封膠接縫的設(shè)計(jì)

3.1 密封膠接縫寬度的設(shè)定

在一些工程面板接縫處出現(xiàn)的密封膠被拉裂，很可能是面板產(chǎn)生的位移超出密封膠所能承受的極限造成的。接縫寬度設(shè)定的基礎(chǔ)是接縫位移量和可供選擇密封膠的位移能力，接縫寬度必須通過(guò)計(jì)算位移量具體進(jìn)行設(shè)定。通常條件下接縫寬度不小于6 mm可保證現(xiàn) 場(chǎng)密封施工可擠注的操作性[4]，膠縫過(guò)大很難進(jìn)行膠面修整。通?？紤]接縫形狀和變形產(chǎn)生的應(yīng)力集中，對(duì)接縫寬度加大，通常寬度取不小于10 mm。縫寬對(duì)密封膠使用效果有很大影響，必須計(jì)算出總的接縫位移后才能確定最佳的接縫施膠寬度，施工中不能隨意增加或減小接縫寬度。

3.2 密封膠接縫深度的設(shè)定

密封膠接縫深度過(guò)大，接縫變形增加，密封膠位移時(shí)表面易出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力變形過(guò)大而引起粘結(jié)失敗。如果膠縫深度過(guò)小，膠量偏少，會(huì)因應(yīng)力集中或氣泡等的形成而引起開裂，甚至導(dǎo)致粘結(jié)失敗。采光頂面板通常較薄，按常規(guī)施工方法是在接縫內(nèi)填塞泡沫棒，但泡沫棒使接縫密封膠的膠層變得更薄，通常情況下接縫深度是小于寬度，一旦涂膠施工稍有缺陷或者意外遭受損傷，均可能導(dǎo)致滲漏。為保證接縫的耐久密封性，膠層厚度取寬度的一半，厚度應(yīng)保證不能小于6 mm，不大于10 mm。

3.3 密封膠接縫的形狀

密封膠接縫密封是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，受條件所限難免潛在瑕疵、氣泡、夾雜等隱患，且接縫形狀通常修整為凹面，容易積塵積水。采光頂密封膠接縫最好的施工方式是建議分兩次完成，表面修整為圓凸面，第二道密封修寬，擴(kuò)大粘結(jié)寬度和密封面積，即可減緩局部應(yīng)力，也可覆蓋第一道密封存在的缺陷，消除滲漏隱患。兩道密封的施工方式可減少固化過(guò)程中遭受意外損傷或破壞的幾率，提高接縫密封表面的耐久性。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，第一道密封采用低模量產(chǎn)品，第二道采用高模量產(chǎn)品。

4 接縫密封膠施工注意事項(xiàng)

密封膠是現(xiàn)場(chǎng)成型材料，在施工現(xiàn)場(chǎng)完成注膠工作，施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、作業(yè)條件較差，密封膠固化所需要的外部條件不容易滿足，氣候、環(huán)境、作業(yè)條件等因素對(duì)固化質(zhì)量的影響很大。密封膠必須保存在溫度為5 ℃～30 ℃之間的室內(nèi)環(huán)境，不能保存在太陽(yáng)直射或太過(guò)潮濕的地方。密封膠除了必須在規(guī)定有效期內(nèi)使用外，環(huán)境條件的保證、接縫表面的清潔方式、使用清潔溶劑的類型選擇是密封膠施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。

4.1 施工溫度

受條件的限制，只有單組分密封膠適用于現(xiàn)場(chǎng)施工。單組分密封膠的固化是吸收空氣中的水蒸氣后進(jìn)行水解交聯(lián)反應(yīng)，由外至內(nèi)緩慢固化，固化速度主要取決于溫度、濕度和水蒸氣的滲透速度。按GB 16776建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠單組分密封膠需要養(yǎng)護(hù)21 d才能達(dá)到最大粘結(jié)強(qiáng)度，密封膠在未完全固化時(shí)，彈性恢復(fù)率、定伸粘結(jié)性均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。因此，密封膠施工時(shí)要求表面干燥、清潔，環(huán)境溫度適中，防止外界環(huán)境因素變化太大，引起表面外觀不平整，甚至引起粘結(jié)破壞現(xiàn)象。

密封膠施工溫度要求在5 ℃～40 ℃范圍內(nèi)?；谋砻鏈囟冗^(guò)高可能造成固化反應(yīng)速度過(guò)快，產(chǎn)生的水分子物質(zhì)來(lái)不及遷移出膠體表面在內(nèi)部聚集形成氣泡，破壞膠縫表面的美觀；溫度過(guò)低固化過(guò)程顯著延長(zhǎng)，受溫差影響熱脹冷縮造成外觀走形。溫度太高與太低均不宜進(jìn)行密封膠的施工，容易造成密封膠在固化過(guò)程一直處于拉伸或壓縮狀態(tài)，固化后內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)的位移能力造成內(nèi)聚或粘結(jié)破壞，導(dǎo)致密封失效產(chǎn)生滲漏。

4.2 泡沫棒的襯墊

接縫密封必須使用閉孔型聚乙烯類或開孔型聚氨酯類泡沫棒作襯墊，避免密封膠造成三面粘結(jié)并有效地控制接縫中密封膠嵌入深度和形狀，使密封膠完全潤(rùn)濕兩側(cè)基材表面，讓密封膠發(fā)揮最佳的位移能力。泡沫棒襯墊未按規(guī)范施工可能破壞膠縫表面的美觀，泡沫棒填塞應(yīng)平直，并按設(shè)計(jì)要求預(yù)留打膠厚度。泡沫棒太大容易被拉得太緊時(shí)，密封后回縮拖動(dòng)密封膠，使不規(guī)則的長(zhǎng)條狀向外凸出，影響觀感。

4.3 表面清潔

獲得良好粘結(jié)性的關(guān)鍵就是要有一個(gè)表面干凈的材料。無(wú)論何種材料表面，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)都會(huì)粘染不清潔的物質(zhì)，在施打密封膠前應(yīng)根據(jù)不同的季節(jié)選擇清洗溶劑進(jìn)行清洗干凈[5]。IPA和MEK等清洗溶劑可溶解在水中，適合冬天使用，能有效去除基材表面的冷凝水及結(jié)霜；甲苯、二甲苯等清洗溶劑不能溶解于水，適合于夏天使用。注膠完成后膠縫順直飽滿，與基材粘結(jié)應(yīng)牢固無(wú)孔隙，面材表面清潔無(wú)污染。

5 結(jié)語(yǔ)

接縫密封膠選擇和膠縫形狀設(shè)定是保證采光頂密封、防水的基礎(chǔ)。為使密封有效、美觀, 需要根據(jù)面材特性、設(shè)定變位來(lái)選擇相應(yīng)模量的密封膠與接縫寬度、深度、形狀；施工過(guò)程中注意泡沫棒的安裝、基材表面清潔以及溫度環(huán)境是否符合要求，通過(guò)規(guī)范化施工達(dá)到良好的接縫密封效果。

[1] JGT 231—2007,建筑玻璃采光頂[S].

[2] 高樹鵬.金屬屋面與玻璃采光頂防水技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)建筑防水,2014(11):13-16,23.

[3] 曾 容,張冠琦,朱應(yīng)和.聚碳酸酯采光頂用硅酮密封膠的選擇[J].中國(guó)建筑防水,2011(12):18-20.

[4] 高樹鵬.玻璃采光頂應(yīng)用與防水技術(shù)[J].中國(guó)建筑防水,2014(23):38-41.

[5] 盧 麟,袁素蘭.不同種類硅酮耐候密封膠的區(qū)別及應(yīng)用要點(diǎn)[J].中國(guó)建筑防水,2007(6):14-17.

Research on application of daylighting top and joint sealants

Gao Shupeng

(CancerHospitalofShantouUniverstiyMedicalCollege,Shantou515031,China)

The paper briefly describes several daylighting top types, introduces daylighting top joint sealants features, grading and selection, describes sealants joint width, depth and shape and other design methods, and summarizes joint sealants construction matters, with a view to achieve good join sealing effect.

daylighting top, joint sealants, shape, construction

1009-6825(2015)16-0074-03

2015-03-29

高樹鵬(1970- )，男，高級(jí)工程師

TU745

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