五种密封胶性能的比较研究

李春德，李培尧，李 钧，李怀钰，张湟卿

(沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168)

装配式混凝土建筑与传统建筑相比具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点，是未来建筑发展的主要方向之一。装配式建筑混凝土板接缝之间需要结构密封胶进行粘结，但随着使用时间的增加，结构密封胶会发生粘结强度和变形性能等力学性能的劣化，影响装配式建筑的使用寿命。目前市面上的结构密封胶种类多且应用广泛，其中高性能建筑用密封胶主要有：硅酮、聚氨酯和聚硫密封胶，而三者对比比较硅酮密封胶具有固化快，不易起泡，与有孔材料表面粘结性好，耐湿热、耐老化性能优异等优点。国外装配式建筑配套用密封胶主要是硅酮或改性硅酮类产品。本研究将选取进口胶和国内自主研发生产的专用密封胶产品进行性能测试，以寻找国产密封胶用于装配式建筑可行性。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

1.1.1 实验药品

1号国产硅酮密封胶；2号进口通用型硅酮密封胶；3号国产中性幕墙耐候胶；4号国产硅酮耐候密封胶；5号国产中性硅酮门窗耐候胶。

1.1.2 实验仪器

微机控制电子拉力试验机KL-5海达仪器有限公司、烘箱DGG-9036A日本日立建机株式会社。

1.2 混凝土粘结试件的制备

本文粘结基材选用混凝土试块，块型试件也称为ISO标准试件，其截面见图1所示。所用水泥砂浆版的尺寸为：(75×25×12)mm，密封胶与砂浆板的粘结面积为(50×12)mm，试件中部密封胶的体积为：(50×12×12)mm[1]。

1-水泥砂浆板，2-密封胶，3-试件成型时所用定位块，单位：mm

图1 块型试件

Fig.1 Test specimen with mortar substrates

1.3 测试方法

采用《建筑用硅酮结构密封胶》GB 16776-2005中的相应的方法进行表观性能(下垂度，表干时间，挤出性和流平性)，内聚强度(拉伸强度和定伸粘结性)，冻融性及耐候性能的测试。

温度(23+2)℃，湿度(50+5)%。

2 结果与讨论

2.1 表观性能的结果比较

表1 5种密封胶表观性能测试数据

2.1.1 下垂度

流出的长度越长，它的密度就越小，流动性就越大。在施工的时候，有可能出现流淌现象，并会使墙缝上端不牢固浪费密封胶。这样，也就是说5号密封胶的密度小，会在施工时出现流淌现象，依次逐渐适合，其中2号和3号是最不容易发生流淌现象的密封胶。并且，更远一些分析，下垂度大的密封胶在施工时不方便，并且容易造成使用时表面不均匀。

在施工环境中，下垂度大，证明其流动性强，流动性强的密封胶却难以施工。4号密封胶，在下垂度为17mm/min，属于符合国家标准，但由于测试时选用的样品包装为桶装型，所以开口比较大，如果该密封胶在试验中采用尖嘴型包装，那么它的下垂度一定很低，流动性很小；4号密封胶，在下垂度的检测中，数据较高，在施工中一定要注意它的流动性，造成起泡开裂的可能性比较大，而且在施工中，一定要注意，涂抹均匀，否则会造成局部漏水严重现象。国产胶以3号和4号密封胶为佳，与国际品牌(进口胶)2号相差不大，建议其余国产胶品牌在下垂度方面进行改进和研究。

2.1.2 表干时间

表干时间：表干时间，单组份室温硫化硅橡胶暴露在大气环境里固化过程中，用手指触摸表面，黏性消失，不黏手的时间，具体应用时候应指出环境温度。

由于表干时间的测定是判断密封胶在施工时能在多少时

间表面凝固，从而不会产生杂质，不会影响密封胶的使用，所以越快干的就越好。

国产密封胶处于领先优势，在与国际品牌的竞争中占据一席之地。当然，如果3号密封胶加大其它性能的改进的研究，会大大地增加需求量，而4号密封胶干燥时间快，适合在正常气候环境下施工，与进口胶2号一样，适用于国内装配式建筑。

2.1.3 挤出性

挤出率越大的密封胶在施工的时候比较方便，并且容易缩短工期。

密封胶的挤出率有GB规定，每分钟低于80 mL的属于不合格。

其中2号、4号密封胶挤出率最佳，由于这三种密封胶的挤出率较好，所以在施工中能避免空气的掺杂，并且挤出率小，也就是密封胶受到的阻力很小，这样有助于施工，挤出率优秀，它的表面的平整度光滑，并且美观；其中5号密封胶在挤出率方面属于不合格可能在施工中要多加注意。

2.1.4 流平性

2号和3号、4号密封胶效果最好，这证明它们的组成组分中含有硅油等助剂，流平性得到了改善；而其它四种密封胶可能没有硅油等助剂，或者是助剂含量非常少，导致流平性一般。当然，也有很多原因会造成流平性的不同，例如，粘度等。

2.2 内聚强度的结果比较

表2 5种密封胶内聚强度测试数据

2.2.1 拉伸强度

拉伸强度是证明拉伸粘结性好坏的可靠数据。在拉伸试验中，试样直到断裂为止所受的最大拉伸应力就叫做拉伸强度。

其中2号密封胶的拉伸强度和4号密封胶的拉伸强度的数据基本相同，那也就是说，这两种密封胶的内应力高，达到屈服点的时候，应力非常大。

在浸水后的密封胶中，降低的程度不一。但最终的强弱相差不大。拉伸性能的复杂性不仅仅取决于内聚力，粘结活性和配方体系，而存在很多原因，包括硬度等。密封胶由于浸水，造成水降解，在水降解的过程中，拉伸强度大小不等的降低。

2.2.2 定伸粘结性

通过这七种密封胶的开裂或者未开裂现象，可以观察出其各自的密实性和韧性。通过比较，4号和3号密封胶未发生开裂现象，由于密实性优秀，并且韧性非常好，2号密封胶虽然韧性好，但是在拉伸过程中产生了裂痕，致使开裂，5号密封胶由于韧性差，没有能拉伸至200%。所以，在施工过程中，发生开裂会在防水过程中造成失败，一定要注意会发生开裂的密封胶，在施工之后不要拉动。

比较浸水前后的密封胶的开裂现象，1号密封胶影响不大，基本都发生开裂现象，2号密封胶由于浸水，在拉伸至125%时，由未开裂变为半开裂，3号密封胶由未开裂变为只有125%时未开裂，其余开裂，4号由都未开裂变为拉伸至160%之后开裂，5号变化不大。所以，浸水之后的密封胶在拉伸性能减低。

2.3 冻融性的结果比较

冻融性(冷拉热压)：在冬季室外温度较低的情况下，因水汽进入而受冻结冰，体积膨胀，就会使建筑材料的内部结构遭到破坏，称为冻融性破坏。

表3 5种密封胶冻融性能测试结果

在寒冷的冬季，东北地区及暖温带地区的建筑材料都会受到冻融作用，冻融作用是在寒冷气候条件下，土壤或岩层中冻结的冰在白天融化，晚上冻结，或者夏季融化，冬季冻结，这种融化、冻结的过程。如果产生冻融性能不好，那会直接导致建筑材料(包括密封胶)的损坏，导致建筑设施破损，并且会产生负面影响，包括：防水性能降低，建筑材料开裂等问题。所以，比较七种密封胶的冻融性是重中之重，也是判断密封胶耐候性及老化性的一个重要因素。

国产密封胶中4号比较突出，冻融性能优异，在气候变化较大的地方能扩散市场，东北地区，华北地区，西北地区都比较适合，这样，既能达到防水要求，又能保证在长时间的气候变化中保持性能；2号密封胶的性能很好，综合了国外密封胶的优异性能，适合任何地点使用；其它密封胶，由于气候的原因，适合在气候反常不大的区域进行使用。

2.4 耐候性及老化性的结果比较讨论

表4 5种密封胶耐候性及老化性测试结果

耐候性(老化性)是任何材料的最重要的性能，这也是材料的使用中最重要的环节。

在实验过程中，通过加热，光照，降温等，使其加速老化。2号密封胶的耐候性最佳，由于其只变了一点点颜色，其次是4号密封胶，由于其只是缩小一点点，并没有开裂现象，而3号密封胶的耐候性适中，由于其变色比较严重，甚至褪色严重，但是没有发生龟裂现象，剩余四种密封胶由于龟裂，判断其耐候性不好。

3 结论

(1)通过系统的比较，可以得出4号、2号和3号密封胶各项性能优异。

(2)4号、2号密封胶在表观性能(表干时间，流平性，挤出性，下垂度)优异，内聚强度大(拉伸，定伸粘结性)，4号耐候性比2号优异，均适合任何地点使用；3号密封胶在表观性能良好，内聚强度较强，耐候性良好，适合使用；5号密封胶在表观性能一般，内聚强度一般，耐候性较差，适合短期限工程使用；

(3)在装配式建筑中，密封胶的各项性能优劣之分，在使用前要了解其表观性能，内聚强度及耐候性，并且重视环保性能。