裝配式建筑外墻防水用改性聚醚密封膠粘接性能研究

王穎輝

摘 要：為了提高裝配式建筑外墻的綜合性能，將硅烷改性聚醚密封膠作為研究對象，通過對密封膠的固化機理進行分析可知，該密封膠的性能易受原材料含水率的影響，為解決該問題，對密封膠進行高溫除水操作。采用性能試驗的方式對密封膠的性能進行分析，結果表明：硅烷改性聚醚密封膠的耐候性能較好，在老化試驗下仍可維持自身優(yōu)異的性能。試件的各項指標均可滿足裝配式外墻拼接縫防水密封膠的指標要求。

關鍵詞：裝配式建筑；外墻拼接縫；防水密封膠；性能測試

中圖分類號：TU745；TQ437+.1

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）04-0046-04

Study on adhesive properties of modified polyether sealant for waterproofing of prefabricated building exterior wall

WANG Yinghui

（Architecture Zabor University of Shaanxi Province，Xian 710068，China）

Abstract：In order to improve the comprehensive performance of assembled building exterior walls，silane modified polyether sealant was taken as the research object.Through the analysis of curing mechanism of sealant，the performance of the sealant is easily affected by the moisture content of raw materials.In order to solve this problem，high temperature water removal operation was carried out on the sealant.The properties of the sealant were analyzed by performance test.The results show that the silicone modified polyether sealant has good weather resistance and could maintain its excellent properties under aging test.All the indexes of the specimen can meet the indexes of assembled wall joint waterproof sealant.

Key words：prefabricated building;wall joint;waterproof sealant;performance test

隨著我國政策對裝配式建筑的大力扶持，裝配式建筑的發(fā)展規(guī)模不斷擴大。但是大部分裝配式建筑均采用構件拼裝的形式完成建造，該形式與裝配式建筑的防水密封之間存在一定矛盾，若裝配式建筑外墻的拼接縫處理不當，可使拼接縫成為水流滲透的通道，如何提高裝配式建筑外墻的防水性成為亟待解決的問題。為此，研究對裝配式建筑外墻拼接縫防水密封膠進行性能測試，并討論不同條件對密封膠性能的影響情況，有利于改善建筑外墻的綜合性能。

1 裝配式建筑外墻拼接縫防水密封膠應用常見問題

1.1 拼接縫防水密封膠選用不當

常用的裝配式建筑密封膠包括硅酮、硅烷改性聚醚等類型。傳統(tǒng)裝配式工程易選用高模量的密封膠作為拼接縫的核心材料，但是該密封膠易出現開裂現象。密封膠的錯誤選用，可直接影響外墻的防水性能。通過對不同類型密封膠進行老化試驗可知，硅烷改性聚醚密封膠和硅酮密封膠的耐候性能較好，在老化試驗下仍可維持自身優(yōu)異的性能。但是硅烷改性聚醚密封膠的涂飾性能較強，優(yōu)于硅酮密封膠的涂飾性能，滿足裝配式建筑對密封膠的要求。將密封膠應用于裝配式建筑外墻的拼接縫時，若無涂飾性的要求，即可選用硅酮密封膠或者聚醚膠，若裝配式建筑對外墻拼接縫涂飾性能的要求較高，則選用硅烷改性聚醚膠［1-2］。

1.2 防水密封膠與基材粘接性差

傳統(tǒng)裝配式工程易出現密封膠與基材的不粘現象，產生該現象的主要原因包括4個方面：

（1）未在施工之前對密封膠進行粘接性試驗，可直接造成密封膠與基材之間產生不粘接現象；

（2）未對基材進行底涂液的涂刷，底涂液可加固混凝土，并有效避免混凝土表面浮沉問題，有利于改善密封膠與基材之間的粘接效果；

（3）養(yǎng)護操作不嚴格，裝配式建筑施工過程中，需要對密封膠進行必要的養(yǎng)護，防止膠縫過大而出現位置移動現象；

（4）密封膠的產品批次差異性較大。

2 裝配式建筑外墻拼接縫防水密封膠性能試驗

2.1 密封膠性能試驗原料

研究為驗證密封膠的基本性能，采用性能試驗的方式對密封膠的性能進行分析。防水密封膠性能試驗需要用到的原材料為硅烷改性聚醚樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、有機錫催化劑、納米碳酸鈣、重質碳酸鈣、除水劑、增塑劑聚醚多元醇以及抗氧劑等。全部試驗原材料的屬性均為工業(yè)級［3］。

2.2 密封膠性能試驗儀器

對拼接縫防水密封膠進行性能試驗時，需要用到的儀器包括動力混合機、數顯式萬能拉力試驗機、熱老化箱、紫外老化箱、人工氣候老化試驗箱以及邵氏硬度計。其中動力混合機的型號為DHL-3，數顯式萬能拉力試驗機的型號為WE-600B，熱老化箱的型號為101A-2，紫外老化箱的型號為WP-ZW180，人工氣候老化試驗箱的型號為BGD862，邵氏硬度計的型號為LK-D［4］。

2.3 防水密封膠試件制備

拼接縫防水密封膠試件的制備方法，首先選取計量的試驗原材料，將事先準備好的原材料放入動力混合機中，通過動力混合機對試驗原料進行攪拌，將混合料的溫度升高至100 ℃，對其進行真空處理，處理完畢后將時間放置室溫環(huán)境下冷卻，即可得到預混料。其次向預混料中添加除水劑、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑等添加劑；最后對預混料進行抽真空以及攪拌操作。

將制備成功的試件放置一段時間后，利用氮氣對試件進行保護，并通過塑料包裝管對制備好的密封膠進行密封貯存處理。硅烷改性聚醚密封膠的基礎配方為：硅烷改性聚醚樹脂100 質量/份、增塑劑15～30 質量/份、納米碳酸鈣60～120 質量/份、重質碳酸鈣20～40 質量/份、抗氧劑1～5 質量/份、除水劑1～3 質量/份、偶聯(lián)劑2～5 質量/份、催化劑0.5～4 質量/份［5-6］。硅烷改性聚醚密封膠的基礎配方如表1所示。

2.4 密封膠試件測定與表征

2.4.1 力學性能

對試件進行性能測試時，應嚴格遵循相關標準，可有效保證試件性能測試的精準性。測試試件的斷裂伸長率和拉伸強度時，可采用萬能拉力試驗機完成性能的測試。為觀察試件粘接面的破壞情況，對試件的成分、用量、環(huán)境條件等因素進行觀察。同時貯存環(huán)境對試件的穩(wěn)定性能也可產生一定影響。

2.4.2 老化性能

為測試試件性能的表征，將試件置于熱老化、紫外老化、自然老化以及人工氣候老化條件下完成測試，并將試件的測試時間點控制在1 000、2 000、3 000 h。熱老化的溫度為90 ℃，采用熱老化對試件進行測試時，需要增加鼓風操作。紫外老化的測試條件為40 ℃，該過程需要添加紫外光照射。自然老化指的是將養(yǎng)護后的試件樣本傾斜45°，朝向為南方，并將其置于自然環(huán)境中。人工氣候老化可依據相關標準完成設計［7］。

2.4.3 耐候性

試件樣本的耐候性測試方法為：對試件樣本進行固化，固化操作完畢后，將其固定在曝曬架上，調整試件樣本的方向時，應使試件與水平面之間形成45 °角，正面朝南放置。每間隔一段時間取出試件，通過蒸餾水對試件的表面進行沖洗，等待試件表面處于干燥狀態(tài)時，對試件表面的黃變情況記性觀察。

3 裝配式建筑外墻拼接縫防水密封膠試驗結果與討論

3.1 原材料含水率對密封膠性能的影響

建筑外墻拼接縫防水密封膠的固化機理。當硅烷改性聚醚樹脂暴露在空氣時，該樹脂可吸收空氣中含有的水分，水分進入硅烷改性聚醚樹脂內部結構后，可與其產生水解反應，最終生成三維網狀結構以及小分子副產物。硅烷改性聚醚密封膠的固化機理如圖1所示［8］。

通過對密封膠的固化機理進行分析可知，該密封膠的性能易受原材料含水率的影響。當密封膠原材料的含水率過高或者除水不徹底時，可使密封膠發(fā)生自交聯(lián)反應，此時對密封膠進行存儲時，可使密封膠因外界環(huán)境因素的影響，最終產生膠體結皮或者凝膠現象。本研究為解決該問題，在試件樣本進行制備之前，對試件進行高溫除水操作。

3.2 硅烷改性聚醚密封膠的表觀性能

通過對密封膠的表觀性能進行分析可知，本研究制備的密封膠外觀良好，易操作性較強，并且該密封膠具有較低的模量和強位移能力。當試件外部遭受沖擊時，試件樣本的破口處仍可維持穩(wěn)定性，該試件的各項指標均可滿足裝配式外墻拼接縫防水密封膠的指標要求。硅烷改性聚醚密封膠性能測試結果如表2所示［9-10］。

3.3 浸水時間對密封膠性能的影響

為驗證密封膠的防水性，將密封膠浸沒在水中，不斷觀察浸水后密封膠性能的變化情況，并精準記錄密封膠拉伸模量、斷裂伸長率等性能的數值變化。通過分析浸水時間對密封膠性能的影響可知，浸水時間與試件的拉伸模量之間呈正比關系變化，隨著浸水時間的延長，試件樣本的拉伸模量不斷增加。但浸水時間與試件樣本的斷裂伸長率之間呈反比關系變化，當浸水時間處于不斷延長狀態(tài)時，試件的斷裂增長率呈下降趨勢變化［11-12］。產生該現象的主要原因為：密封膠內含有大量增塑劑，該成分浸水后會出現流失現象，從而使試件的拉伸模量不斷增加。試件的膠層交聯(lián)密度較大，水分子無法順利進入密封膠結構中，可使斷裂伸長率的下降幅度降低，膠體呈現內部破壞現象。由各項數據表明，該密封膠的綜合性能較強。浸水時間對密封膠性能的影響如表3所示［13］。

3.3 浸水時間對密封膠性能的影響

為驗證密封膠的防水性，將密封膠浸沒在水中，不斷觀察浸水后密封膠性能的變化情況，并精準記錄密封膠拉伸模量、斷裂伸長率等性能的數值變化。通過分析浸水時間對密封膠性能的影響可知，浸水時間與試件的拉伸模量之間呈正比關系變化，隨著浸水時間的延長，試件樣本的拉伸模量不斷增加。但浸水時間與試件樣本的斷裂伸長率之間呈反比關系變化，當浸水時間處于不斷延長狀態(tài)時，試件的斷裂增長率呈下降趨勢變化［14-15］。產生該現象的主要原因為：密封膠內含有大量增塑劑，該成分浸水后會出現流失現象，從而使試件的拉伸模量不斷增加。試件的膠層交聯(lián)密度較大，水分子無法順利進入密封膠結構中，可使斷裂伸長率的下降幅度降低，膠體呈現內部破壞現象。由各項數據表明，該密封膠的綜合性能較強。浸水時間對密封膠性能的影響如表3所示［16］。

3.4 老化條件對密封膠性能的影響

為驗證密封膠在不同老化條件下性能的變化情況，將試件置于熱老化、紫外老化、自然老化以及人工氣候老化條件下完成測試，并將試件的測試時間點控制在1 000、2 000、3 000 h。測試結果表明，該時間的拉伸模量與老化時間之間呈現先增加后降低的變化趨勢。隨著老化時間的延長，可使試件的斷裂伸長率呈現先減小后增大的變化趨勢。產生該現象的主要原因為：密封膠的主鏈為聚醚柔性鏈段、支鏈為端硅烷基，在主鏈和支鏈的支持下，可降低密封膠的關聯(lián)度，并提高試件的承受能力和拉伸彈性，隨著老化時間的不斷延長，即可使試件出現斷裂現象。為保證密封膠的耐老化性，應嚴格控制密封膠的老化時間［14］。

3.5 聚醚配比對密封膠性能的影響

本研究采用比例調節(jié)的方式控制密封膠內聚醚二元醇和聚醚三元醇成分的含量，通過該方式制備出斷裂伸長率更高、模量更低的密封膠。為最大限度地提高密封膠的彈性，需要充分考慮聚醚的飽和度和相對分子質量。適當的增加聚醚二元醇，可直接增大分子鏈的線性結構，有利于提高密封膠的斷裂伸長率。聚醚配比對密封膠性能的影響如表4所示。

通過分析聚醚配比對密封膠性能的影響可知，聚醚二元醇配比與拉伸強度之間呈反比關系變化，隨著聚醚二元醇配比的不斷增加，可使密封膠的拉伸強度呈現下降趨勢。但是聚醚二元醇配比與斷裂伸長率之間呈正比關系變化，隨著聚醚二元醇配比的不斷增加，可使密封膠的斷裂伸長率呈現增長趨勢。當m（聚醚二元醇）∶m（聚醚三元醇）=1∶1～3∶2時，該密封膠的拉伸強度和斷裂伸長率均處于較高狀態(tài)。因此，應將聚醚二元醇和聚醚三元醇的比例控制在1∶1～3∶2較為適宜，符合裝配式建筑對密封膠的要求［15］。

4 結語

為驗證密封膠的基本性能，采用性能試驗的方式對密封膠的性能進行分析。通過對密封膠的固化機理進行分析可知，該密封膠的性能易受原材料含水率的影響。為解決該問題，應對密封膠進行高溫除水操作。硅烷改性聚醚密封膠的外觀良好，易操作性較強，并且該密封膠具有較低的模量和強位移能力，各項指標均可滿足裝配式外墻拼接縫防水密封膠的指標要求。

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