装配式建筑外墙防水用改性聚醚密封胶粘接性能研究

王颖辉

摘 要：为了提高装配式建筑外墙的综合性能，将硅烷改性聚醚密封胶作为研究对象，通过对密封胶的固化机理进行分析可知，该密封胶的性能易受原材料含水率的影响，为解决该问题，对密封胶进行高温除水操作。采用性能试验的方式对密封胶的性能进行分析，结果表明：硅烷改性聚醚密封胶的耐候性能较好，在老化试验下仍可维持自身优异的性能。试件的各项指标均可满足装配式外墙拼接缝防水密封胶的指标要求。

关键词：装配式建筑；外墙拼接缝；防水密封胶；性能测试

中图分类号：TU745；TQ437+.1

文献标志码：A文章编号：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

随着我国政策对装配式建筑的大力扶持，装配式建筑的发展规模不断扩大。但是大部分装配式建筑均采用构件拼装的形式完成建造，该形式与装配式建筑的防水密封之间存在一定矛盾，若装配式建筑外墙的拼接缝处理不当，可使拼接缝成为水流渗透的通道，如何提高装配式建筑外墙的防水性成为亟待解决的问题。为此，研究对装配式建筑外墙拼接缝防水密封胶进行性能测试，并讨论不同条件对密封胶性能的影响情况，有利于改善建筑外墙的综合性能。

1 装配式建筑外墙拼接缝防水密封胶应用常见问题

1.1 拼接缝防水密封胶选用不当

常用的装配式建筑密封胶包括硅酮、硅烷改性聚醚等类型。传统装配式工程易选用高模量的密封胶作为拼接缝的核心材料，但是该密封胶易出现开裂现象。密封胶的错误选用，可直接影响外墙的防水性能。通过对不同类型密封胶进行老化试验可知，硅烷改性聚醚密封胶和硅酮密封胶的耐候性能较好，在老化试验下仍可维持自身优异的性能。但是硅烷改性聚醚密封胶的涂饰性能较强，优于硅酮密封胶的涂饰性能，满足装配式建筑对密封胶的要求。将密封胶应用于装配式建筑外墙的拼接缝时，若无涂饰性的要求，即可选用硅酮密封胶或者聚醚胶，若装配式建筑对外墙拼接缝涂饰性能的要求较高，则选用硅烷改性聚醚胶［1-2］。

1.2 防水密封胶与基材粘接性差

传统装配式工程易出现密封胶与基材的不粘现象，产生该现象的主要原因包括4个方面：

（1）未在施工之前对密封胶进行粘接性试验，可直接造成密封胶与基材之间产生不粘接现象；

（2）未对基材进行底涂液的涂刷，底涂液可加固混凝土，并有效避免混凝土表面浮沉问题，有利于改善密封胶与基材之间的粘接效果；

（3）养护操作不严格，装配式建筑施工过程中，需要对密封胶进行必要的养护，防止胶缝过大而出现位置移动现象；

（4）密封胶的产品批次差异性较大。

2 装配式建筑外墙拼接缝防水密封胶性能试验

2.1 密封胶性能试验原料

研究为验证密封胶的基本性能，采用性能试验的方式对密封胶的性能进行分析。防水密封胶性能试验需要用到的原材料为硅烷改性聚醚树脂、硅烷偶联剂、有机锡催化剂、纳米碳酸钙、重质碳酸钙、除水剂、增塑剂聚醚多元醇以及抗氧剂等。全部试验原材料的属性均为工业级［3］。

2.2 密封膠性能试验仪器

对拼接缝防水密封胶进行性能试验时，需要用到的仪器包括动力混合机、数显式万能拉力试验机、热老化箱、紫外老化箱、人工气候老化试验箱以及邵氏硬度计。其中动力混合机的型号为DHL-3，数显式万能拉力试验机的型号为WE-600B，热老化箱的型号为101A-2，紫外老化箱的型号为WP-ZW180，人工气候老化试验箱的型号为BGD862，邵氏硬度计的型号为LK-D［4］。

2.3 防水密封胶试件制备

拼接缝防水密封胶试件的制备方法，首先选取计量的试验原材料，将事先准备好的原材料放入动力混合机中，通过动力混合机对试验原料进行搅拌，将混合料的温度升高至100 ℃，对其进行真空处理，处理完毕后将时间放置室温环境下冷却，即可得到预混料。其次向预混料中添加除水剂、硅烷偶联剂、催化剂等添加剂；最后对预混料进行抽真空以及搅拌操作。

将制备成功的试件放置一段时间后，利用氮气对试件进行保护，并通过塑料包装管对制备好的密封胶进行密封贮存处理。硅烷改性聚醚密封胶的基础配方为：硅烷改性聚醚树脂100 质量/份、增塑剂15～30 质量/份、纳米碳酸钙60～120 质量/份、重质碳酸钙20～40 质量/份、抗氧剂1～5 质量/份、除水剂1～3 质量/份、偶联剂2～5 质量/份、催化剂0.5～4 质量/份［5-6］。硅烷改性聚醚密封胶的基础配方如表1所示。

2.4 密封胶试件测定与表征

2.4.1 力学性能

对试件进行性能测试时，应严格遵循相关标准，可有效保证试件性能测试的精准性。测试试件的断裂伸长率和拉伸强度时，可采用万能拉力试验机完成性能的测试。为观察试件粘接面的破坏情况，对试件的成分、用量、环境条件等因素进行观察。同时贮存环境对试件的稳定性能也可产生一定影响。

2.4.2 老化性能

为测试试件性能的表征，将试件置于热老化、紫外老化、自然老化以及人工气候老化条件下完成测试，并将试件的测试时间点控制在1 000、2 000、3 000 h。热老化的温度为90 ℃，采用热老化对试件进行测试时，需要增加鼓风操作。紫外老化的测试条件为40 ℃，该过程需要添加紫外光照射。自然老化指的是将养护后的试件样本倾斜45°，朝向为南方，并将其置于自然环境中。人工气候老化可依据相关标准完成设计［7］。

2.4.3 耐候性

试件样本的耐候性测试方法为：对试件样本进行固化，固化操作完毕后，将其固定在曝晒架上，调整试件样本的方向时，应使试件与水平面之间形成45 °角，正面朝南放置。每间隔一段时间取出试件，通过蒸馏水对试件的表面进行冲洗，等待试件表面处于干燥状态时，对试件表面的黄变情况记性观察。

3 装配式建筑外墙拼接缝防水密封胶试验结果与讨论

3.1 原材料含水率对密封胶性能的影响

建筑外墙拼接缝防水密封胶的固化机理。当硅烷改性聚醚树脂暴露在空气时，该树脂可吸收空气中含有的水分，水分进入硅烷改性聚醚树脂内部结构后，可与其产生水解反应，最终生成三维网状结构以及小分子副产物。硅烷改性聚醚密封胶的固化机理如图1所示［8］。

通过对密封胶的固化机理进行分析可知，该密封胶的性能易受原材料含水率的影响。当密封胶原材料的含水率过高或者除水不彻底时，可使密封胶发生自交联反应，此时对密封胶进行存储时，可使密封胶因外界环境因素的影响，最终产生胶体结皮或者凝胶现象。本研究为解决该问题，在试件样本进行制备之前，对试件进行高温除水操作。

3.2 硅烷改性聚醚密封胶的表观性能

通过对密封胶的表观性能进行分析可知，本研究制备的密封胶外观良好，易操作性较强，并且该密封胶具有较低的模量和强位移能力。当试件外部遭受冲击时，试件样本的破口处仍可维持稳定性，该试件的各项指标均可满足装配式外墙拼接缝防水密封胶的指标要求。硅烷改性聚醚密封胶性能测试结果如表2所示［9-10］。

3.3 浸水时间对密封胶性能的影响

为验证密封胶的防水性，将密封胶浸没在水中，不断观察浸水后密封胶性能的变化情况，并精准记录密封胶拉伸模量、断裂伸长率等性能的数值变化。通过分析浸水时间对密封胶性能的影响可知，浸水时间与试件的拉伸模量之间呈正比关系变化，随着浸水时间的延长，试件样本的拉伸模量不断增加。但浸水时间与试件样本的断裂伸长率之间呈反比关系变化，当浸水时间处于不断延长状态时，试件的断裂增长率呈下降趋势变化［11-12］。产生该现象的主要原因为：密封胶内含有大量增塑剂，该成分浸水后会出现流失现象，从而使试件的拉伸模量不断增加。试件的胶层交联密度较大，水分子无法顺利进入密封胶结构中，可使断裂伸长率的下降幅度降低，胶体呈现内部破坏现象。由各项数据表明，该密封胶的综合性能较强。浸水时间对密封胶性能的影响如表3所示［13］。

3.3 浸水时间对密封胶性能的影响

为验证密封胶的防水性，将密封胶浸没在水中，不断观察浸水后密封膠性能的变化情况，并精准记录密封胶拉伸模量、断裂伸长率等性能的数值变化。通过分析浸水时间对密封胶性能的影响可知，浸水时间与试件的拉伸模量之间呈正比关系变化，随着浸水时间的延长，试件样本的拉伸模量不断增加。但浸水时间与试件样本的断裂伸长率之间呈反比关系变化，当浸水时间处于不断延长状态时，试件的断裂增长率呈下降趋势变化［14-15］。产生该现象的主要原因为：密封胶内含有大量增塑剂，该成分浸水后会出现流失现象，从而使试件的拉伸模量不断增加。试件的胶层交联密度较大，水分子无法顺利进入密封胶结构中，可使断裂伸长率的下降幅度降低，胶体呈现内部破坏现象。由各项数据表明，该密封胶的综合性能较强。浸水时间对密封胶性能的影响如表3所示［16］。

3.4 老化条件对密封胶性能的影响

为验证密封胶在不同老化条件下性能的变化情况，将试件置于热老化、紫外老化、自然老化以及人工气候老化条件下完成测试，并将试件的测试时间点控制在1 000、2 000、3 000 h。测试结果表明，该时间的拉伸模量与老化时间之间呈现先增加后降低的变化趋势。随着老化时间的延长，可使试件的断裂伸长率呈现先减小后增大的变化趋势。产生该现象的主要原因为：密封胶的主链为聚醚柔性链段、支链为端硅烷基，在主链和支链的支持下，可降低密封胶的关联度，并提高试件的承受能力和拉伸弹性，随着老化时间的不断延长，即可使试件出现断裂现象。为保证密封胶的耐老化性，应严格控制密封胶的老化时间［14］。

3.5 聚醚配比对密封胶性能的影响

本研究采用比例调节的方式控制密封胶内聚醚二元醇和聚醚三元醇成分的含量，通过该方式制备出断裂伸长率更高、模量更低的密封胶。为最大限度地提高密封胶的弹性，需要充分考虑聚醚的饱和度和相对分子质量。适当的增加聚醚二元醇，可直接增大分子链的线性结构，有利于提高密封胶的断裂伸长率。聚醚配比对密封胶性能的影响如表4所示。

通過分析聚醚配比对密封胶性能的影响可知，聚醚二元醇配比与拉伸强度之间呈反比关系变化，随着聚醚二元醇配比的不断增加，可使密封胶的拉伸强度呈现下降趋势。但是聚醚二元醇配比与断裂伸长率之间呈正比关系变化，随着聚醚二元醇配比的不断增加，可使密封胶的断裂伸长率呈现增长趋势。当m（聚醚二元醇）∶m（聚醚三元醇）=1∶1～3∶2时，该密封胶的拉伸强度和断裂伸长率均处于较高状态。因此，应将聚醚二元醇和聚醚三元醇的比例控制在1∶1～3∶2较为适宜，符合装配式建筑对密封胶的要求［15］。

4 结语

为验证密封胶的基本性能，采用性能试验的方式对密封胶的性能进行分析。通过对密封胶的固化机理进行分析可知，该密封胶的性能易受原材料含水率的影响。为解决该问题，应对密封胶进行高温除水操作。硅烷改性聚醚密封胶的外观良好，易操作性较强，并且该密封胶具有较低的模量和强位移能力，各项指标均可满足装配式外墙拼接缝防水密封胶的指标要求。

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