建筑接縫用聚氨酯密封膠性能對(duì)比測試分析

李鵬 張偉嘉

摘 要：通過將密封膠應(yīng)用到裝配式混凝土建筑外墻的拼接處，可以起到一定的防水作用，為了進(jìn)一步提高密封膠防水效果，現(xiàn)以“聚氨酯密封膠”為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)分析聚氨酯密封膠材料的適應(yīng)性、強(qiáng)度等性能。結(jié)果表明：為保證工程施工質(zhì)量，相關(guān)人員要重視對(duì)混凝土界面的清潔處理以及縫面的烘干處理，確?？p表面的整潔度和干凈性;當(dāng)干燥處理接收后，方可對(duì)聚氨酯材料進(jìn)行接縫施工操作，最大限度地提高接縫防水性能。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土；建筑；接縫；密封膠；性能；測試

中圖分類號(hào)：TQ437+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）04-0009-05

Comparative testing and analysis of polyurethane sealant performance for building joints

LI Peng1，ZHANG Weijia2

（1.Beijing Wanxing Construction Group，Beijing 100076，China；

2.Beijing Zhongke E-commerce Valley Business Management Co.，Ltd.，Beijing 100076，China）

Abstract：Applying sealant to the splices of exterior walls of prefabricated concrete buildings can play a certain waterproof role.In order to further improve the waterproof effect of the sealant，we take “polyurethane sealant” as the research object，and use experimental analysis to comprehensively analyze the adaptability，strength，and other properties of polyurethane sealant materials.The test results show that in order to ensure the quality of engineering construction，relevant personnel should pay attention to the cleaning treatment of the concrete interface and the drying treatment of the joint surface to ensure the cleanliness and cleanliness of the joint surface.After the drying treatment is received，joint construction operations can be carried out on polyurethane materials to maximize the waterproof performance of the joint.It is hoped that effective referencecan be provided for relevant personnel.

Key words：prefabricated concrete;architecture;joints;sealant;performance;test

在建筑行業(yè)的不斷發(fā)展下，裝配式混凝土建筑逐漸發(fā)展為一種趨勢，這種建筑形式具有建造高效、質(zhì)量易保證、構(gòu)建美觀、節(jié)約環(huán)保等特點(diǎn)；但是，在進(jìn)行實(shí)際施工中，容易出現(xiàn)建筑接縫處的防水密封性問題，為了避免這一問題的出現(xiàn)，現(xiàn)將聚氨酯材料作為密封膠研究對(duì)象，對(duì)該材料的性能進(jìn)行科學(xué)測試，以保證裝配式混凝土建筑接縫防水效果，從而幫助施工單位獲得較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)中，所用到的聚氨酯密封膠材料主要包含3種：普通焦油型聚氨酯材料、非焦油型普通聚氨酯材料和增強(qiáng)型聚氨酯材料；所選用的界面劑主要包含3種：郝斯特界面劑、秀珀界面劑SP-7881、秀珀界面劑SP-7887；所選用的粘接基材為水泥砂漿條，其尺寸嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)定的［1］。

1.2 試驗(yàn)方法

在本次試驗(yàn)中，嚴(yán)格按照聚氨酯建筑密封膠試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，首先，清理砂漿條表面的塵土，并結(jié)合不同性能試驗(yàn)需求，對(duì)砂漿條的粘接面進(jìn)行相應(yīng)處理，然后，使用聚氨酯材料填充到2條砂漿條之間縫隙處，從而形成一組試件［2］，每個(gè)性能試驗(yàn)，所制備的組件數(shù)量為至少為3組。接著，在不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，使用游標(biāo)卡尺，精確地測量單組試件聚氨酯膠體的長度、寬度和厚度，并使用拉力試驗(yàn)機(jī)，對(duì)試件進(jìn)行拉伸處理，一旦試件出現(xiàn)破損現(xiàn)象，除了要全面地記錄試件拉伸長度外，還要精確地統(tǒng)計(jì)試件的最大拉力；然后，采用換算處理方案，確定出試件最終的拉伸強(qiáng)度和延伸率。

2 環(huán)境及界面條件對(duì)聚氨酯材料性能影響試驗(yàn)研究

對(duì)于西部地區(qū)而言，其春秋季節(jié)所對(duì)應(yīng)的氣溫普遍較低，外界氣溫、粘接面干濕程度等各種因素對(duì)聚氨酯密封膠嵌縫防水性能產(chǎn)生較大的影響［3］。為了保證聚氨酯密封膠嵌縫防水性能，需要采用試驗(yàn)分析法，通過落實(shí)以下幾個(gè)試驗(yàn)，對(duì)聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度和延伸率2大參數(shù)在不同環(huán)境條件下的變化情況進(jìn)行試驗(yàn)分析。

2.1 界面劑性能對(duì)比試驗(yàn)

混凝土界面處理劑作為一種常用的界面粘結(jié)劑，主要是由高聚物材料改性處理后所形成的一種新型、先進(jìn)的結(jié)合層處理材料，通過對(duì)該材料進(jìn)行水化反應(yīng)后，可以形成高強(qiáng)硬化體，該硬化體與混凝土之間存在一定的粘附力，可以最大限度地提高混凝土表面性能。將界面粘結(jié)劑涂抹到混凝土表面，當(dāng)該粘結(jié)劑滲入一定的深度后［4］，會(huì)對(duì)混凝土表面所有的細(xì)孔進(jìn)行封閉處理，從而起到加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土效果，使得混凝土表面強(qiáng)度得以大幅度提高；同時(shí)，還能提高聚氨酯材料與混凝土基材之間的粘接強(qiáng)度。所以，為了更好地滿足工程防滲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，加強(qiáng)對(duì)混凝土接縫密封膠的防水性能提升顯得尤為重要。為此，本文采用試驗(yàn)對(duì)比的方式，以下3種比較常用的界面粘結(jié)劑效果進(jìn)行對(duì)比和分析。

2.1.1 比較不同界面劑性能

本次試驗(yàn)對(duì)比中，主要用到了以下3種界面粘結(jié)劑：（1）郝斯特界面劑。該界面劑的物理性質(zhì)，外觀呈現(xiàn)出棕黃色液體、固體成分含量不低于35%，在25 ℃環(huán)境下，其黏度10～15 MPa，密度為1.0～1.1 g/cm3。（2）秀珀界面劑SP-7881。該界面劑所對(duì)應(yīng)的施工條件：在進(jìn)行涂刷期間，其環(huán)境溫度必須控制在5～35 ℃，其相對(duì)濕度必須控制在2%～8%；混凝土基材的含水率控制在6%以內(nèi)。此外，在進(jìn)行刷涂期間，無需使用額外的充填料，并將該界面劑的干燥時(shí)間控制在24 h以內(nèi)，重復(fù)刷涂的時(shí)間間隔低于24 h，影響該界面劑性能的因素主要包含以下3個(gè)：漆膜厚度、底層涂料和通風(fēng)效果。（3）秀珀界面劑SP-7887。該界面劑主要是由改性聚氨酯樹脂、高活性聚氨酯固化劑和稀釋劑3個(gè)部分組成，其施工參數(shù)設(shè)置：混合后所對(duì)應(yīng)的的適用時(shí)間為20 min，干燥時(shí)間不得超過24 h，重涂間隔時(shí)間為24 h。

為了更好地對(duì)比和分析以上3種界面劑在不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下對(duì)聚氨酯材料粘接強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響，現(xiàn)選用將聚氨酯膠設(shè)置為原材料［5-9］，然后，以界面劑為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將其劃分為3組，并將其分別涂抹在試件表面上；同時(shí)，還要從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、水中養(yǎng)護(hù)2個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，做好對(duì)各組養(yǎng)護(hù)工作。7 d后，對(duì)其粘接強(qiáng)度和延伸率進(jìn)行全面地比較和分析，本次對(duì)比試驗(yàn)所獲得的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

2.1.2 界面劑對(duì)聚氨酯密封膠粘接效果試驗(yàn)

嚴(yán)格按照建筑密封材料試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)條件設(shè)置為：養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度為31～35 ℃，相對(duì)濕度為45%～55%。然后，使用郝斯特界面劑，開展對(duì)比試驗(yàn)，并對(duì)界面劑涂刷后對(duì)聚氨酯密封膠的粘接強(qiáng)度所造成的影響程度進(jìn)行探索和研究。

在本次對(duì)比試驗(yàn)中，主要選用了以下2種密封膠［11］：一種是普通型聚氨酯密封膠；另一種是增強(qiáng)型聚氨酯密封膠。同時(shí)，還選用了以下2種試件：一種試件表面涂刷界面劑；另一種試件沒有涂刷界面劑［12］；然后，對(duì)養(yǎng)護(hù)14 d后的2種聚氨酯密封膠的延伸率和拉伸強(qiáng)度進(jìn)行分別測定，所獲得的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在養(yǎng)護(hù)齡期相同情況下，涂刷界面劑的試件所對(duì)應(yīng)的延伸率和拉伸強(qiáng)度大幅度提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不涂刷界面的試件。對(duì)于普通型聚氨酯而言，當(dāng)其試件涂刷界面劑后所獲得的延伸率和拉伸強(qiáng)度分別提高5%、12%；對(duì)于增強(qiáng)型聚氨酯而言，當(dāng)其試件涂刷界面劑后所獲得的延伸率和拉伸強(qiáng)度分別提高15%、20%。此外，界面劑的涂刷和使用，在某種程度上可以最大限度地提高增強(qiáng)型聚氨酯材料與混凝土基底之間的粘接能力，使得增強(qiáng)型聚氨酯材料更好地適應(yīng)多變的環(huán)境。

2.2 在低溫條件下不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境對(duì)聚氨酯密封膠強(qiáng)度的影響

處于開春時(shí)節(jié)的新疆等地區(qū)經(jīng)常面臨氣溫低、低溫持續(xù)時(shí)間長等問題，導(dǎo)致部分工程在實(shí)際施工中，經(jīng)常面臨低溫施工問題，為了全面地了解和把握聚氨酯密封膠在低溫環(huán)境下的了拉伸強(qiáng)度情況［13-14］，現(xiàn)將養(yǎng)護(hù)工齡分別設(shè)置為7、4和28 d，并在不同的低溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，分別開展相應(yīng)的拉伸試驗(yàn)。

2.2.1 試驗(yàn)方案

根據(jù)聚氨酯材料的實(shí)際應(yīng)用需求，將養(yǎng)護(hù)環(huán)境劃分為3種類型：（1）低溫環(huán)境。該環(huán)境的溫度為4 ℃左右。（2）室外環(huán)境。該環(huán)境溫度為-14～10 ℃。低溫養(yǎng)護(hù)下聚氨酯密封膠強(qiáng)度發(fā)展試驗(yàn)方案表如表3所示。

由表3可知，嚴(yán)格按照以上試驗(yàn)方案，完成對(duì)相關(guān)試件的制備，然后，將養(yǎng)護(hù)齡期分別設(shè)置為7、14和28 d，并分別開展相應(yīng)的拉伸試驗(yàn)。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

在本次對(duì)比試驗(yàn)中，當(dāng)試件出現(xiàn)粘接破壞時(shí)，發(fā)現(xiàn)膠體與混凝土基材所所對(duì)應(yīng)的粘接面位置處會(huì)出現(xiàn)明顯的斷裂現(xiàn)象;不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響如表4所示。

由表4可知，擋養(yǎng)護(hù)環(huán)境處于低溫條件時(shí)［15］，非焦油型普通聚氨酯材料所對(duì)應(yīng)的拉伸強(qiáng)度在施工14 d后達(dá)到最大值，后期開始不斷下降。這表明養(yǎng)護(hù)環(huán)境對(duì)非焦油型普通聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度所造成的影響程度較大，其中，當(dāng)處于干燥養(yǎng)護(hù)環(huán)境時(shí)，聚氨酯材料所對(duì)應(yīng)的拉伸強(qiáng)度值較大；當(dāng)處于室外環(huán)境時(shí)，其拉伸強(qiáng)度值會(huì)呈現(xiàn)出大幅度下降趨勢。

2.3 在凍融條件下不同聚氨酯材料強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)

在冬季，西部地區(qū)白天和晚上的溫度相差較大，這無疑對(duì)施工后的聚氨酯材料的防水性能造成破壞，進(jìn)而引發(fā)一系列的凍融循環(huán)問題［16］。在凍融條件下，為研究不同聚氨酯材料性能，現(xiàn)采用對(duì)比試驗(yàn)的方式，對(duì)2種不同類型的聚氨酯材料進(jìn)行全面對(duì)比和分析。

2.3.1 試驗(yàn)方案

本次對(duì)比試驗(yàn)，所選用的聚氨酯材料包含2種：一種是非焦油型普通聚氨酯材料;另一種是焦油型聚氨酯材料。根據(jù)混凝土接縫情況，對(duì)養(yǎng)護(hù)環(huán)境進(jìn)行劃分，其被劃分為2種類型：潮濕養(yǎng)護(hù)環(huán)境和干燥養(yǎng)護(hù)環(huán)境［17］。在進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)期間，需要將試件放置于-10 ℃環(huán)境下，放置時(shí)間控制在13 h以內(nèi)；然后，再將其放置于10 ℃環(huán)境下，放置時(shí)間同樣控制在13 h以內(nèi)。最后，重復(fù)操作7次；具體試驗(yàn)方案如表5所示。

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次對(duì)比試驗(yàn)所獲得試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6可知，與潮濕環(huán)境的試件相比，兩種聚氨酯材料試件處于干燥環(huán)境時(shí)，所獲得拉伸強(qiáng)度相對(duì)較高［18］。當(dāng)相同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，對(duì)于普通非焦油型聚氨酯材料而言，其獲得的拉伸強(qiáng)度相對(duì)較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通焦油型聚氨酯材料。所以，在寒冷地區(qū)，為了保證建筑接縫密封膠的防水性能，要優(yōu)先選用非焦油型聚氨酯材料。

2.4 試件表面潮濕程度對(duì)界面粘接強(qiáng)度的影響試驗(yàn)

在進(jìn)行工程施工期間，混凝土接縫位置處經(jīng)常出現(xiàn)潮濕問題，增加了工程施工工作的開展難度，使得聚氨酯材料的粘接強(qiáng)度不斷下降［20］，從而確定試件表面潮濕程度對(duì)界面粘接強(qiáng)度的影響程度。

2.4.1 試驗(yàn)方案

采用簡易模擬法，利用試件浸水飽和后所對(duì)應(yīng)的晾干時(shí)間表示出試件表面的潮濕程度大小。首先，要將砂漿條全部浸泡到盛有水的容器內(nèi)，浸泡時(shí)間控制為48 h，然后，分別對(duì)浸泡好的砂漿條進(jìn)行10 min、2.5 h和6 h的晾干處理；之后，將聚氨酯材料填入到2個(gè)砂漿條之間的接縫處，從而完成對(duì)試件的制備。最后，將養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度控制在21～25 ℃；將相對(duì)濕度控制為45%～55%。當(dāng)養(yǎng)護(hù)14 d結(jié)束后，開展相應(yīng)的拉伸試驗(yàn)。

2.4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

由于試件表面比較潮濕，并沒有在試件表面涂上一層薄薄的界面劑，所以，聚氨酯材料與試件之間的粘接不牢；本次試驗(yàn)所獲得的試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

由表7可知，試件表面潮濕程度通常對(duì)聚氨酯材料粘接強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響程度較大，當(dāng)試件表面變得越來越干燥時(shí)，其粘接強(qiáng)度呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢；當(dāng)試件表面干燥程度趨于穩(wěn)定時(shí)，試件粘接強(qiáng)度保持恒定不變。所以，在進(jìn)行實(shí)際施工期間，當(dāng)試件表面過于潮濕時(shí)，要使用噴燈等烘干設(shè)備對(duì)其進(jìn)行烘干處理，當(dāng)縫表面完全干燥后，方可對(duì)其聚氨酯材料進(jìn)行嵌縫施工，只有這樣，才能最大限度地提高建筑接縫處的防水性能。

2.5 試件表面潔凈程度對(duì)界面粘接強(qiáng)度的影響試驗(yàn)

2.5.1 試驗(yàn)方案

在制作含有泥土或者灰塵的試件期間，要利用刷子，在試件表面涂上一層灰塵或者泥土，涂抹操作重復(fù)3次。然后，將聚氨酯材料填入到2塊試件之間，從而完成對(duì)試件的制備。同時(shí)，將養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度控制在18～22 ℃，相對(duì)濕度設(shè)置為20%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間設(shè)置為14 d。

2.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)表面粘有泥土、灰塵的試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，其材料出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致膠體與粘接基材之間的界面處出現(xiàn)一道斷口，本次試驗(yàn)所獲得試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

由表8可知，與表面粘有灰塵的試件相比，表面干凈的試件所對(duì)應(yīng)的粘接強(qiáng)度大幅度上升，這表明只有保證試件表面的干凈，避免其出現(xiàn)灰塵或者泥土，可以最大限度地提高聚氨酯材料的粘接效果。所以，在實(shí)際施工期間，試件表面一旦出現(xiàn)泥土或者灰塵時(shí)，相關(guān)人員要做好對(duì)其表面清潔工作，避免因試件表面不干凈而影響聚氨酯材料的粘接強(qiáng)度。

3 結(jié)語

（1）通過采用對(duì)比試驗(yàn)的方式，對(duì)聚氨酯材料的界面劑性能進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)界面劑的涂刷和使用，可以確保聚氨酯材料與基座之間的粘接力得以大幅度提高，使其能夠更好地適應(yīng)變形情況。同時(shí)，界面劑種類不同，對(duì)聚氨酯材料的粘接力存在不同程度的影響，與其秀珀界面劑SP-7881和秀珀界面劑SP-78872種界面劑材料相比，郝斯特界面劑對(duì)聚氨酯材料的粘接力產(chǎn)生的影響程度較為明顯；

（2）對(duì)于非焦油型聚氨酯材料而言，其粘接強(qiáng)度通常會(huì)受到養(yǎng)護(hù)環(huán)境這一因素的影響，其中，當(dāng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境比較干燥時(shí)，聚氨酯材料所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值會(huì)不斷增加。無論養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度低，還是養(yǎng)護(hù)環(huán)境過于潮濕，聚氨酯材料的強(qiáng)度均不斷減??；

（3）當(dāng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境一致，且凍融循環(huán)次數(shù)相同時(shí)，與非焦油型聚氨酯材料所對(duì)應(yīng)的拉伸

強(qiáng)度會(huì)不斷升高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通焦油型聚氨酯材料。所以，當(dāng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度較低時(shí)，為了保證建筑接縫處的防水效果，相關(guān)人員要優(yōu)先選用非焦油型聚氨酯材料；

（4）對(duì)于聚氨酯材料而言，表面是否涂有界面劑，一旦試件界面出現(xiàn)潮濕，聚氨酯材料的粘接強(qiáng)度會(huì)大幅度下降。所以，在進(jìn)行實(shí)際施工期間，一旦出現(xiàn)構(gòu)件界面潮濕問題，相關(guān)人員要及時(shí)烘干處理縫表面，當(dāng)縫表面完全烘干后，方可對(duì)聚氨酯材料進(jìn)行嵌縫施工操作，只有這樣，才能最大限度地提高接縫處的防水性能；

（5）當(dāng)混凝土表面附著大量的灰塵或者泥土?xí)r，會(huì)降低聚氨酯材料的粘接效果。所以，

為了保證工程施工質(zhì)量，一旦接縫表面出現(xiàn)大量的泥土、灰塵時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行全面清潔處理和烘干，從而避免對(duì)聚氨酯材料粘接效果產(chǎn)生不良影響。

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