影響PVC 塑料門窗三項(xiàng)物理性能的因素與預(yù)防措施

王開雄 黃金妹

（海口市建筑工程質(zhì)量檢測中心，海南 ?？?570206）

每個封頂?shù)慕ㄖ锒疾豢扇鄙匍T窗，門窗質(zhì)量的好壞不僅直接影響到其承重能力的大小，而且它們還負(fù)擔(dān)著本身的自重力和平時開關(guān)帶來的影響。近年來，PVC 塑料窗即塑鋼窗得到建筑商的廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)樗鼘?shí)用，且節(jié)能美觀。國標(biāo)GB/T 7106-2008 中提出了檢測PVC 塑料窗抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能的具體實(shí)施方法，在分類的同時給予明確分級，通過測試數(shù)據(jù)來定位分級，級別1 是滿足三個性能要求的最低級別，性能越好級數(shù)越高。

1 PVC 塑料的組成結(jié)構(gòu)及性能概括

PVC 材料是一種無定形材料，樹脂分子鏈的大部分是頭-尾結(jié)構(gòu)，只有小部分是頭-頭結(jié)構(gòu)和尾-尾結(jié)構(gòu)。工業(yè)聚氯乙烯的聚合度在500-2000 之間。PVC 塑料的機(jī)械性能取決于聚合物的相對分子量、增塑劑和填料含量。一般來說，抗拉強(qiáng)度隨填料含量的增加而減小。沒有添加過增塑劑的PVC為硬塑料，一旦PVC 的柔軟性、伸長率、耐寒性、玻璃化溫度、脆性、硬度、拉伸強(qiáng)度都降低后，說明其中就添加了增塑劑。PVC 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在大多數(shù)的無機(jī)酸和堿環(huán)境中都可以保持性能穩(wěn)定，但如果是濃硫酸、硝酸和鉻酸的化，其作用就會退化。目前，PVC 材料的市場占有率正在穩(wěn)步增長，由于應(yīng)用行業(yè)的特點(diǎn)和生產(chǎn)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)，不同行業(yè)對PVC 作為主要原料生產(chǎn)的復(fù)合材料的性能要求也大有不同。PVC 因其優(yōu)異的性價比而得到廣泛應(yīng)用。

PVC 具備的優(yōu)點(diǎn)： （1） 價格便宜，性價比高； （2）PVC 塑料屬性為熱塑，可重復(fù)加熱軟化；（3） 強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)； （4） 抗老化，使用年限長； （5） 保溫性能好，可節(jié)約能源，隔離力強(qiáng)，耐氣耐水； （6） 不易腐蝕、可隔音、可防火且阻燃性強(qiáng)。

2 分析PVC 窗的抗風(fēng)壓和水密性

按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，PVC 塑料窗分三種，分別是高性能窗(A)、中等性能窗(B)、低性能窗(C)，每一種又分為優(yōu)質(zhì)、一級和合格三個級別。

下表是根據(jù)產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)匯總PVC 平開窗抗風(fēng)壓性能和水密性試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計表(由于平開窗氣密性性能試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到高性能窗標(biāo)準(zhǔn)，故不納入分析)。有24 組PVC 平面窗口樣品計數(shù)據(jù)(每組有3 組窗戶) 統(tǒng)。

2.1 抗風(fēng)壓性

對24 組窗口進(jìn)行測試，只有3 組高性能窗口具有較強(qiáng)的抗風(fēng)壓性，占比12.7%，12 組中性能窗口占比51%，9 組低性能窗口占比36.5%。因此，抗風(fēng)性是導(dǎo)致產(chǎn)品性能低下的主要因素。

表1 抗風(fēng)、水密性測試結(jié)果等級統(tǒng)計表

（1） 影響窗戶抗風(fēng)性的因素主要是因?yàn)镻VC 塑料型材及主材鋼筋的選擇。截面特性(截面慣性矩和部分阻力矩)是決定塑料型材承載能力的主要因素，除此之外，型材壁的厚度也會影響其整體強(qiáng)度和剛度，不合理的型腔設(shè)計會降低PVC 窗的強(qiáng)度，如若型腔尺寸小、臂厚薄，那會直接導(dǎo)致PVC 窗的剛度和強(qiáng)度降低。

（2） 一些制造商出于多種原因在對加強(qiáng)型鋼筋選擇時，規(guī)格選擇不當(dāng)，例如選購鋼筋的鋼腔配置大小不匹配，導(dǎo)致松散現(xiàn)象。加強(qiáng)型鋼的鋼體厚度相對較薄，但厚度確是規(guī)范要求的下限，即1.2mm，所以強(qiáng)度不足。

（3） PVC 型材的壁厚直接影響其強(qiáng)度和剛度。當(dāng)把型材的空腔設(shè)計的過小時，它的強(qiáng)度就會減弱，型材尺寸小，壁厚薄，剛度和強(qiáng)度相應(yīng)降低。各加強(qiáng)截面鋼所用緊固件間距不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且兩側(cè)緊固件間距過大。

（4） 上述這些情況都是影響壓力桿彎曲強(qiáng)度的因素，會間接影響PVC 塑料窗的抗風(fēng)壓性能。

用于固定各加強(qiáng)截面鋼的緊固件間距不達(dá)標(biāo)，且兩側(cè)緊固件間距過大。塑料門窗在高層建筑中的應(yīng)用其抗風(fēng)壓性是一個關(guān)鍵問題，由于塑料門窗的材料與鋼筋的聯(lián)合作用強(qiáng)度高，能承受很大的風(fēng)壓，結(jié)合塑料門窗在截面結(jié)構(gòu)設(shè)計、型材配方設(shè)計、材料選擇、設(shè)計、生產(chǎn)、安裝等方面進(jìn)行了深層次的優(yōu)化。

2.2 水密性

表1 中對24 組窗口進(jìn)行測試，其中11 組高性能窗口，占比46%。中性能窗口共有5 組，占比21%。性能較差的窗口有3 組，占比12%。不合格窗口有5 組，占比20%。因此，不合格品的產(chǎn)生主要原因是水密性差。PVC 塑料窗的水密性能指的是在壓力箱內(nèi)部，在穩(wěn)定淋水的同時施加波動壓力，波動壓力的大小用平均值表示，波幅為平均值的0．5 倍。定級檢測時，逐級加壓至出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏。工程檢測時，直接加壓至水密性能指標(biāo)值，加壓速度約100 Pa／s，波動壓力作用時間為15 min 或產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏為止。同時向窗內(nèi)送去淋水量為3 L／(m2·min) （注：海南是沿海臺風(fēng)高發(fā)區(qū)因此采用波動加壓法） 的持續(xù)噴淋量，模擬雨水持續(xù)由窗外進(jìn)入窗口內(nèi)部和溢流試樣界面形成嚴(yán)重滲漏的狀態(tài)。把滲漏前一個階段的壓差作為分級依據(jù)，數(shù)據(jù)值越高，說明防止?jié)B漏的效能就越高，產(chǎn)品質(zhì)量也就越好。

通過現(xiàn)場觀察和分析，雨水滲漏的原因主要是以下幾個方面:

（1） 有些廠家忘記設(shè)置排水水箱，結(jié)果在下雨時窗戶受風(fēng)壓影響，外側(cè)被雨淋濕，雨水存于軌道，積水不能被及時排出，時間一長就會出現(xiàn)雨水滲漏。

（2） 當(dāng)窗戶受風(fēng)壓且框扇鎖定點(diǎn)數(shù)量設(shè)置不足時，加之中挺和支撐框間的撓度過大，雨水可以從這兩處的接口處流入軌道，長時間就會形成積水，達(dá)到一定量后就會滲漏。

（3） 由于小硬件的質(zhì)量不過關(guān)或安裝方式錯誤，致使框扇間的銜接不緊密，鉸鏈處發(fā)生滲水。所以在選用PVC 塑料窗時，要注重對配件的選擇，盡量購買使用年限可與PVC 塑料窗匹配的產(chǎn)品，在安裝過程中，要加緊鎖閉點(diǎn)和鉸鏈處的連接，注重安裝方法，避免因密閉性不強(qiáng)導(dǎo)致滲漏。

（4） 因?yàn)槭褂昧速|(zhì)量有問題的PVC 塑料型材，所以一旦在風(fēng)壓作用后，塑料窗口就會翹曲變形，導(dǎo)致雨水滲漏。

（5） 壓條與窗框的接頭、壓條與窗框的轉(zhuǎn)角的接頭，由于對接接頭不緊，有漏雨現(xiàn)象。密封條的選擇也是影響窗戶物理性能的一個重要因素。選擇耐氣候，彈性強(qiáng)，不易變形的密封條，在材料選擇上提升窗口的密封性可能。另外，框扇密封應(yīng)選擇應(yīng)兩個或多個密封件。切勿將密封條接縫處對在窗下框或下梃，以免漏水。整個窗戶的密封條對口應(yīng)關(guān)閉，不使其存在縫隙。

（6） 窗型焊接角強(qiáng)度不夠，在風(fēng)壓作用后，雨水會從型材焊接接頭點(diǎn)滲出。

2.3 氣密性能

氣密性是在壓力箱內(nèi)，窗戶前后形成一定的壓差，每平方米每小時通過整個窗戶的空氣流量。根據(jù)空氣通過量計算空氣滲透量值，確定PVC 門窗的氣密等級?？諝鉂B透量越少說明氣密等級越高，門窗的質(zhì)量也就越好。PVC 門窗因?yàn)樽陨聿馁|(zhì)的原因隔熱性能優(yōu)于鋁合金材質(zhì)的門窗，因此從節(jié)能的角度存在先天的優(yōu)勢。

3 解決方案及措施

（1） 選擇合適的PVC 塑料窗。選擇經(jīng)過產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證的合格型材。針對南方氣候特點(diǎn)，選用80 型材與2.4mm 的矩型鋼襯能滿足風(fēng)壓0.6KN/㎡的高風(fēng)壓地區(qū)100m 高度建筑的要求。因此，在建筑高度超過100m 時，當(dāng)鋼襯厚度難以增加的情況下，可考慮加大型材系列，以利增加鋼襯規(guī)格來增加抗風(fēng)壓性能。型材下框連接處的軌墻高度設(shè)置合理后，也有一定的防水功能。

（2） 所選鋼筋要和型材內(nèi)徑相結(jié)合，要保證尺寸一致。建議采用厚度＞1.25mm 的鋼筋來封閉結(jié)構(gòu)，確保PVC 塑料窗的剛度得到提高，達(dá)到PVC 塑料窗抗風(fēng)壓性能提升的效果。

（3） 要購買質(zhì)量好、精度高、壽命長、耐腐蝕、操作性能好、有傳動多鎖點(diǎn)的五金件。另外在安裝過程中，注意鎖閉點(diǎn)與鉸鏈處的彈性調(diào)整，避免安裝不合理導(dǎo)致窗體密封性不達(dá)標(biāo)。

（4） 注重密封條的選擇，它也是影響窗戶物理性能的重要因素。質(zhì)量好的密封條可以極大地提升窗口的密封性。此外，框扇密封應(yīng)使用兩個密封條，且不得安裝在窗框下方或下挺處，整個窗戶的密封條應(yīng)連接緊密，以防漏水。

4 結(jié)語

為提高PVC 塑料窗的整體使用性能，首先，根據(jù)工程項(xiàng)目設(shè)計的要求，進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)點(diǎn)設(shè)計。另外，選用優(yōu)質(zhì)PVC 型材，注意加強(qiáng)型材與鋼材的匹配使用，注意附件及密封條的選擇與安裝。