建筑接缝用聚氨酯密封胶性能对比测试分析

李鹏 张伟嘉

摘 要：通过将密封胶应用到装配式混凝土建筑外墙的拼接处，可以起到一定的防水作用，为了进一步提高密封胶防水效果，现以“聚氨酯密封胶”为研究对象，实验分析聚氨酯密封胶材料的适应性、强度等性能。结果表明：为保證工程施工质量，相关人员要重视对混凝土界面的清洁处理以及缝面的烘干处理，确保缝表面的整洁度和干净性;当干燥处理接收后，方可对聚氨酯材料进行接缝施工操作，最大限度地提高接缝防水性能。

关键词：装配式混凝土；建筑；接缝；密封胶；性能；测试

中图分类号：TQ437+.1

文献标志码：A文章编号：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

在建筑行业的不断发展下，装配式混凝土建筑逐渐发展为一种趋势，这种建筑形式具有建造高效、质量易保证、构建美观、节约环保等特点；但是，在进行实际施工中，容易出现建筑接缝处的防水密封性问题，为了避免这一问题的出现，现将聚氨酯材料作为密封胶研究对象，对该材料的性能进行科学测试，以保证装配式混凝土建筑接缝防水效果，从而帮助施工单位获得较高的社会效益和经济效益。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

本次试验中，所用到的聚氨酯密封胶材料主要包含3种：普通焦油型聚氨酯材料、非焦油型普通聚氨酯材料和增强型聚氨酯材料；所选用的界面剂主要包含3种：郝斯特界面剂、秀珀界面剂SP-7881、秀珀界面剂SP-7887；所选用的粘接基材为水泥砂浆条，其尺寸严格按照相关标准和要求进行设定的［1］。

1.2 试验方法

在本次试验中，严格按照聚氨酯建筑密封胶试验方法进行试验，首先，清理砂浆条表面的尘土，并结合不同性能试验需求，对砂浆条的粘接面进行相应处理，然后，使用聚氨酯材料填充到2条砂浆条之间缝隙处，从而形成一组试件［2］，每个性能试验，所制备的组件数量为至少为3组。接着，在不同养护环境下，使用游标卡尺，精确地测量单组试件聚氨酯胶体的长度、宽度和厚度，并使用拉力试验机，对试件进行拉伸处理，一旦试件出现破损现象，除了要全面地记录试件拉伸长度外，还要精确地统计试件的最大拉力；然后，采用换算处理方案，确定出试件最终的拉伸强度和延伸率。

2 环境及界面条件对聚氨酯材料性能影响试验研究

对于西部地区而言，其春秋季节所对应的气温普遍较低，外界气温、粘接面干湿程度等各种因素对聚氨酯密封胶嵌缝防水性能产生较大的影响［3］。为了保证聚氨酯密封胶嵌缝防水性能，需要采用试验分析法，通过落实以下几个试验，对聚氨酯材料的拉伸强度和延伸率2大参数在不同环境条件下的变化情况进行试验分析。

2.1 界面剂性能对比试验

混凝土界面处理剂作为一种常用的界面粘结剂，主要是由高聚物材料改性处理后所形成的一种新型、先进的结合层处理材料，通过对该材料进行水化反应后，可以形成高强硬化体，该硬化体与混凝土之间存在一定的粘附力，可以最大限度地提高混凝土表面性能。将界面粘结剂涂抹到混凝土表面，当该粘结剂渗入一定的深度后［4］，会对混凝土表面所有的细孔进行封闭处理，从而起到加固补强混凝土效果，使得混凝土表面强度得以大幅度提高；同时，还能提高聚氨酯材料与混凝土基材之间的粘接强度。所以，为了更好地满足工程防渗相关标准和要求，加强对混凝土接缝密封胶的防水性能提升显得尤为重要。为此，本文采用试验对比的方式，以下3种比较常用的界面粘结剂效果进行对比和分析。

2.1.1 比较不同界面剂性能

本次试验对比中，主要用到了以下3种界面粘结剂：（1）郝斯特界面剂。该界面剂的物理性质，外观呈现出棕黄色液体、固体成分含量不低于35%，在25 ℃环境下，其黏度10～15 MPa，密度为1.0～1.1 g/cm3。（2）秀珀界面剂SP-7881。该界面剂所对应的施工条件：在进行涂刷期间，其环境温度必须控制在5～35 ℃，其相对湿度必须控制在2%～8%；混凝土基材的含水率控制在6%以内。此外，在进行刷涂期间，无需使用额外的充填料，并将该界面剂的干燥时间控制在24 h以内，重复刷涂的时间间隔低于24 h，影响该界面剂性能的因素主要包含以下3个：漆膜厚度、底层涂料和通风效果。（3）秀珀界面剂SP-7887。该界面剂主要是由改性聚氨酯树脂、高活性聚氨酯固化剂和稀释剂3个部分组成，其施工参数设置：混合后所对应的的适用时间为20 min，干燥时间不得超过24 h，重涂间隔时间为24 h。

为了更好地对比和分析以上3种界面剂在不同养护环境下对聚氨酯材料粘接强度所产生的影响，现选用将聚氨酯胶设置为原材料［5-9］，然后，以界面剂为划分标准，将其划分为3组，并将其分别涂抹在试件表面上；同时，还要从标准养护、水中养护2个环节出发，做好对各组养护工作。7 d后，对其粘接强度和延伸率进行全面地比较和分析，本次对比试验所获得的试验结果如表1所示。

2.1.2 界面剂对聚氨酯密封胶粘接效果试验

严格按照建筑密封材料试验相关标准和要求，将试验室养护条件设置为：养护环境温度为31～35 ℃，相对湿度为45%～55%。然后，使用郝斯特界面剂，开展对比试验，并对界面剂涂刷后对聚氨酯密封胶的粘接强度所造成的影响程度进行探索和研究。

在本次对比试验中，主要选用了以下2种密封胶［11］：一种是普通型聚氨酯密封胶；另一种是增强型聚氨酯密封胶。同时，还选用了以下2种试件：一种试件表面涂刷界面剂；另一种试件没有涂刷界面剂［12］；然后，对养护14 d后的2种聚氨酯密封胶的延伸率和拉伸强度进行分别测定，所获得的试验结果如表2所示。

由表2可知，在养护龄期相同情况下，涂刷界面剂的试件所对应的延伸率和拉伸强度大幅度提升，远远超过不涂刷界面的试件。对于普通型聚氨酯而言，当其试件涂刷界面劑后所获得的延伸率和拉伸强度分别提高5%、12%；对于增强型聚氨酯而言，当其试件涂刷界面剂后所获得的延伸率和拉伸强度分别提高15%、20%。此外，界面剂的涂刷和使用，在某种程度上可以最大限度地提高增强型聚氨酯材料与混凝土基底之间的粘接能力，使得增强型聚氨酯材料更好地适应多变的环境。

2.2 在低温条件下不同养护环境对聚氨酯密封胶强度的影响

处于开春时节的新疆等地区经常面临气温低、低温持续时间长等问题，导致部分工程在实际施工中，经常面临低温施工问题，为了全面地了解和把握聚氨酯密封胶在低温环境下的了拉伸强度情况［13-14］，现将养护工龄分别设置为7、4和28 d，并在不同的低温养护环境下，分别开展相应的拉伸试验。

2.2.1 试验方案

根据聚氨酯材料的实际应用需求，将养护环境划分为3种类型：（1）低温环境。该环境的温度为4 ℃左右。（2）室外环境。该环境温度为-14～10 ℃。低温养护下聚氨酯密封胶强度发展试验方案表如表3所示。

由表3可知，严格按照以上试验方案，完成对相关试件的制备，然后，将养护龄期分别设置为7、14和28 d，并分别开展相应的拉伸试验。

2.2.2 试验结果分析

在本次对比试验中，当试件出现粘接破坏时，发现胶体与混凝土基材所所对应的粘接面位置处会出现明显的断裂现象;不同养护环境对拉伸强度的影响如表4所示。

由表4可知，挡养护环境处于低温条件时［15］，非焦油型普通聚氨酯材料所对应的拉伸强度在施工14 d后达到最大值，后期开始不断下降。这表明养护环境对非焦油型普通聚氨酯材料的拉伸强度所造成的影响程度较大，其中，当处于干燥养护环境时，聚氨酯材料所对应的拉伸强度值较大；当处于室外环境时，其拉伸强度值会呈现出大幅度下降趋势。

2.3 在冻融条件下不同聚氨酯材料强度对比试验

在冬季，西部地区白天和晚上的温度相差较大，这无疑对施工后的聚氨酯材料的防水性能造成破坏，进而引发一系列的冻融循环问题［16］。在冻融条件下，为研究不同聚氨酯材料性能，现采用对比试验的方式，对2种不同类型的聚氨酯材料进行全面对比和分析。

2.3.1 试验方案

本次对比试验，所选用的聚氨酯材料包含2种：一种是非焦油型普通聚氨酯材料;另一种是焦油型聚氨酯材料。根据混凝土接缝情况，对养护环境进行划分，其被划分为2种类型：潮湿养护环境和干燥养护环境［17］。在进行冻融循环试验期间，需要将试件放置于-10 ℃环境下，放置时间控制在13 h以内；然后，再将其放置于10 ℃环境下，放置时间同样控制在13 h以内。最后，重复操作7次；具体试验方案如表5所示。

2.3.2 试验结果分析

本次对比试验所获得试验结果如表6所示。

由表6可知，与潮湿环境的试件相比，两种聚氨酯材料试件处于干燥环境时，所获得拉伸强度相对较高［18］。当相同养护环境下，对于普通非焦油型聚氨酯材料而言，其获得的拉伸强度相对较高，远远超过普通焦油型聚氨酯材料。所以，在寒冷地区，为了保证建筑接缝密封胶的防水性能，要优先选用非焦油型聚氨酯材料。

2.4 试件表面潮湿程度对界面粘接强度的影响试验

在进行工程施工期间，混凝土接缝位置处经常出现潮湿问题，增加了工程施工工作的开展难度，使得聚氨酯材料的粘接强度不断下降［20］，从而确定试件表面潮湿程度对界面粘接强度的影响程度。

2.4.1 试验方案

采用简易模拟法，利用试件浸水饱和后所对应的晾干时间表示出试件表面的潮湿程度大小。首先，要将砂浆条全部浸泡到盛有水的容器内，浸泡时间控制为48 h，然后，分别对浸泡好的砂浆条进行10 min、2.5 h和6 h的晾干处理；之后，将聚氨酯材料填入到2个砂浆条之间的接缝处，从而完成对试件的制备。最后，将养护环境温度控制在21～25 ℃；将相对湿度控制为45%～55%。当养护14 d结束后，开展相应的拉伸试验。

2.4.2 试验结果分析

由于试件表面比较潮湿，并没有在试件表面涂上一层薄薄的界面剂，所以，聚氨酯材料与试件之间的粘接不牢；本次试验所获得的试验结果如表7所示。

由表7可知，试件表面潮湿程度通常对聚氨酯材料粘接强度所产生的影响程度较大，当试件表面变得越来越干燥时，其粘接强度呈现出不断上升的趋势；当试件表面干燥程度趋于稳定时，试件粘接强度保持恒定不变。所以，在进行实际施工期间，当试件表面过于潮湿时，要使用喷灯等烘干设备对其进行烘干处理，当缝表面完全干燥后，方可对其聚氨酯材料进行嵌缝施工，只有这样，才能最大限度地提高建筑接缝处的防水性能。

2.5 试件表面洁净程度对界面粘接强度的影响试验

2.5.1 试验方案

在制作含有泥土或者灰尘的试件期间，要利用刷子，在试件表面涂上一层灰尘或者泥土，涂抹操作重复3次。然后，将聚氨酯材料填入到2块试件之间，从而完成对试件的制备。同时，将养护环境温度控制在18～22 ℃，相对湿度设置为20%，养护时间设置为14 d。

2.5.2 试验结果分析

对表面粘有泥土、灰尘的试件进行拉伸试验时，其材料出现断裂现象，导致胶体与粘接基材之间的界面处出现一道断口，本次试验所获得试验结果如表8所示。

由表8可知，与表面粘有灰尘的试件相比，表面干净的试件所对应的粘接强度大幅度上升，这表明只有保证试件表面的干净，避免其出现灰尘或者泥土，可以最大限度地提高聚氨酯材料的粘接效果。所以，在实际施工期间，试件表面一旦出现泥土或者灰尘时，相关人员要做好对其表面清洁工作，避免因试件表面不干净而影响聚氨酯材料的粘接强度。

3 结语

（1）通过采用对比试验的方式，对聚氨酯材料的界面剂性能进行对比分析，发现界面剂的涂刷和使用，可以确保聚氨酯材料与基座之间的粘接力得以大幅度提高，使其能够更好地适应变形情况。同时，界面剂种类不同，对聚氨酯材料的粘接力存在不同程度的影响，与其秀珀界面剂SP-7881和秀珀界面剂SP-78872种界面剂材料相比，郝斯特界面剂对聚氨酯材料的粘接力产生的影响程度较为明显；

（2）对于非焦油型聚氨酯材料而言，其粘接强度通常会受到养护环境这一因素的影响，其中，当养护环境比较干燥时，聚氨酯材料所对应的强度值会不断增加。无论养护环境温度低，还是养护环境过于潮湿，聚氨酯材料的强度均不断减小；

（3）当养护环境一致，且冻融循环次数相同时，与非焦油型聚氨酯材料所对应的拉伸

强度会不断升高，远远超过普通焦油型聚氨酯材料。所以，当养护环境温度较低时，为了保证建筑接缝处的防水效果，相关人员要优先选用非焦油型聚氨酯材料；

（4）对于聚氨酯材料而言，表面是否涂有界面剂，一旦试件界面出现潮湿，聚氨酯材料的粘接强度会大幅度下降。所以，在进行实际施工期间，一旦出现构件界面潮湿问题，相关人员要及时烘干处理缝表面，当缝表面完全烘干后，方可对聚氨酯材料进行嵌缝施工操作，只有这样，才能最大限度地提高接缝处的防水性能；

（5）当混凝土表面附着大量的灰尘或者泥土时，会降低聚氨酯材料的粘接效果。所以，

为了保证工程施工质量，一旦接缝表面出现大量的泥土、灰尘时，要对其进行全面清洁处理和烘干，从而避免对聚氨酯材料粘接效果产生不良影响。

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