幕墙变形缝胶条应用的探讨

文/尹绍忠 陈前

1 前言

建筑物在温度和湿度等外界因素影响下会产生变形、位移，可导致建筑物开裂，损坏甚至倒塌。为此，现代建筑大量采用各种设计方案，以提高建筑物的耐用性和安全性，其中变形缝装置是普遍使用的方案之一。

2 变形缝的分类

变形缝的种类多种多样，通常按照功能分有三种：伸缩缝，抗震缝，沉降缝。

按照使用部位分：楼面、地面变形缝，内墙、顶棚及吊顶变形缝，外墙变形缝，屋面变形缝。

此外，还有很多衍生而来的多功能型，如配置了止水带和阻火带，设计为防水、阻燃、保温的变形缝等。

3 常用变形缝密封胶条结构设计和材质性能的比较

依照GB/T 24498标准规定和实际使用需要，选择建筑幕墙行业用的变形缝胶条时，除了常规的物理机械性能外，还需要重点考虑以下几个方面：

3.1 相容性

相容性对于建筑密封条的重要性不言而喻，而相容性与密封胶条的增塑剂，炭黑补强剂和硫化方式有直接关系。

常规的EPDM胶条必须大量使用环烷油或石蜡油等矿物油，使用高量的炭黑做补强剂，使用硫磺或硫载体等含硫材料做硫化剂，相容性最差；经过改良的EPDM胶条，通常采用液体EPDM或者其它特殊材料做增塑剂，使用特殊的纳米材料为补强剂，采用过氧化物硫化，这样做既增加了制造工艺的复杂程度，又大幅度提高成本，使得EPDM失去了价格上的优势，也仅仅只是改善了相容性，也不能做到完全相容。

而TPV属于EPDM和PP的橡塑共混材料，不需要或者仅少量使用增塑剂调节硬度，可以不依赖炭黑做补强剂，可以选择过氧化物做交联剂，做高分散的动态硫化，可以满足相容性的要求。

硅橡胶一般不使用增塑剂，仅使用微量的液态结构控制剂，甚至可以完全不用液态的材料，使用过氧化物硫化，其相容性为所有密封胶条材料中最佳。

3.2 污染性

抗污染性也是建筑幕墙密封条行业需要关注的重要指标。与材料的相关性最大之处在于炭黑不可避免的迁移性和增塑剂的牌号选择。同相容性章节论述结果类似，EPDM材质的抗污染性较差，TPV和硅橡胶为优。

3.3 单层胶条

单层胶条的高度一般在25mm以内，可用三种材质生产，通常EPDM和硅橡胶可做到缝宽约300mm以内，而TPV可做到500mm左右。

3.4 双层多腔中空胶条的几何尺寸稳定性

基于防风、隔音和大变形的设计理念，幕墙变形缝多腔双层中空胶条通常设计的缝宽尺寸约为25～500mm，高度约15～140mm，故该类型变形缝胶条的几何尺寸稳定性相比幕墙门窗密封条要复杂。

传统的硅橡胶和EPDM橡胶的生产方式是先挤出成型，后硫化定形，在完全硫化之前容易产生塌陷，缝宽越大，挤出越慢；高度越高，塌陷越大；腔数越多，几何尺寸变形也越大。常规的工艺只能稳定挤出缝宽×高度约300×20mm左右，通过大幅度增加材料成本和调节工艺、设备、模具，同时增加壁厚，改善加工挺性，并尽可能缩短挤出成型与硫化定型的时间，控制塌陷的程度，一般也只能做到缝宽×高度约300×50mm左右。

而TPV是EPDM和PP的橡塑合金热塑性弹性体，属于部分预交联，高挺性材料，具备热塑性材料挤出加工快速定型的加工特点，大大减小了塌陷的程度，可以做到缝宽×高度约500×100mm双层多腔空心风琴结构胶条而基本无变形，通过优化处理，还可以满足更高设计的要求。

3.5 施工现场接驳的可操作性

变形缝胶条接驳性能需要考虑两个方面：即胶条与胶条之间的接驳；胶条与硅酮胶之间的相容。

门窗密封胶条，可以在胶条生产厂家用橡胶专用接角机和接头模具，按需定制做好接头，到组装现场可以直接安装；而变形缝需要现场施工，不可避免的存在胶条与胶条接驳和胶条与基材之间的密封问题；接头质量的好坏，直接影响着工程的质量。

EPDM橡胶属于热硫化热固性橡胶，如果使用常规的热硫化方法接头，现场接头的可能性几乎为零；如果使用胶水冷粘，胶条与胶条之间普遍存在接头发白、发脆，易开裂的现象；同时因EPDM胶条与硅酮胶的相容性较差，防水密封效果一般。

硅橡胶与硅橡胶胶条本身之间的接驳，可以使用专用的快干胶水冷粘；因其优异的相容性，其施工缝隙的防水处理可以方便的使用硅酮胶。

而TPV与TPV胶条之间可以非常方便的使用各种焊接设备和工具，属于热熔粘接，其接头的粘合强度可以达到胶条材质的本体强度，在三种材质中进行现场接驳的可行性，可靠性最好；其与硅酮胶良好的相容性，也能够较好的解决施工缝隙的密封问题。

3.6 胶条的着色性

变形缝胶条与门窗胶条相比，应考虑胶条外露件的颜色与整体建筑风格的匹配。传统的EPDM密封胶条，绝大多数使用大量的炭黑做补强剂，只能做出高光泽或亚光的黑色；采用浅色矿物填料做成彩色，增加了生产加工复杂的程度，且目前一方面存在颜色发暗，日光变色和胶条硬化的技术问题，另一方面存在成本大幅度增加的现实问题。

TPV材料本体为米黄色或淡黄色，可以按需制造除透明以外的任何颜色；硅橡胶本体为透明或者半透明，可以非常容易的调配各种颜色甚至无色透明。TPV和硅橡胶调配的颜色美观、明亮，可以完全满足设计风格的需要。

3.7 硬度的选择

同一种材质，不同的硬度，有不同的特性，硬度越低不代表弹性越好，硬度越高也不代表强度越大，通常选择邵氏硬度（A）为65时，胶条的各种综合性能最优。

3.8 最大变形量的确定

依照美国材料实验协会ASTM E1399的规定，无论哪种材质，任何规格，设计时应注意变形缝的最大变形量应小于等于对角线的25%；最大变形量的设计范围，与产品的使用寿命有直接关系，过大将导致变形缝胶条材质和整体结构的提前损坏，给后期的维修保养带来隐患和增加费用。三种材质的胶条性能对比如表1。

表1 三种材质胶条性能

4 变形缝胶条物理性能的检测方法

4.1 检测依据：依照GB/T 24498-2009国家标准

4.2 试样制备：

4.2.1 硅橡胶和EPDM橡胶，采用模压标准试片方法。

4.2.2 TPV为热塑性材料，不能与橡胶材料一样进行模压硫化进行试样制备，

通常参照模压试片方法，选择塑料注塑成型机，采用专门的试片标准模具制备标准试片；也可模拟实际生产状态，挤出宽度为200mm，厚度为2.0mm的胶片，裁切为长×宽×厚为150×150×2mm的试片。

5 变形缝结构与胶条使用性能的台架检测方法

当前变形缝尚无国家标准，深圳市联和强实业有限公司于2002年国内首创了变形缝台架测试仪，经过多年的不断创新和发展，由联和强技术研发团队所编制的技术性书籍——“变形缝建筑构造”，于2004年经“中国建筑标准设计研究院”出版，从而改变了“变形缝装置”在我国尚无国家标准和参考资料的现状，使我国变形缝装置翻开了历史性的新一页。

5.1 变形缝覆盖连接性能检测方案

5.1.1 检测依据：参照美国材料试验协会ASTM E 1399-1997。

表2 周期移动检测

5.1.2 试验方法：将试件按照在伸缩试验机上，伸缩缝连接装置通过伸缩试验机的相对移动，模拟建筑结构在受热动、风动、地震影响，导致伸缩缝连接装置产生相对移动（或建筑结构受热，风影响产生的膨胀和收缩移动）。移动量根据产品设计要求进行调节，移动周期，速度按ASTM标准的规定，在试件检测时按相关要求进行变换。

6 变形缝前景展望

随着现在环保节能的理念深入人心，变形缝作为建筑材料不可或缺的关键配套件，也在飞速的发展。各种新型复合结构的设计不断诞生，同时各种新型特性的TPV材质不断问世，多项新型的表面处理技术不断应用，设计上的进步及新型材料不断问世，大大推动了建筑物的安全性，舒适性和功能化的进一步发展。

[1]中国建筑标准设计研究院主编.变形缝建筑构造（一）. 中国计划出版社出版2004

[2]GB/T 24498《建筑门窗、幕墙用密封胶条》 2009

[3]美国材料实验协会 ADTM E 1399建筑连接系统最小和最大连接宽度的测量和循环运动的试验方法 1997

[4]日本橡胶协会.橡胶试验法.日本丸善株式会社 2006

[5]约翰G.萨默（美）工程橡胶制品--设计·制造·性能测试.化学工业出版社 2010

[6]唐斌等.乙丙橡胶应用技术.化学工业出版社 2005