鋁板幕墻密封失效原因分析與解決方案

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　　1 前言

　　幕墻是由金屬構(gòu)架與板材組成的、不承擔主體結(jié)構(gòu)荷載與作用的建筑外圍護結(jié)構(gòu)，具有美觀、節(jié)能、容易維護等優(yōu)點，是現(xiàn)代高層建筑和異形建筑的首選方案[1]。現(xiàn)代建筑幕墻的主要形式有玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻、人造板材幕墻（詞條“人造板材幕墻”由行業(yè)大百科提供）等。金屬幕墻選用的板材有鋁板、防火板、不銹鋼板、彩涂鋼板等。鋁板幕墻具有以下特點：1)色澤豐富、持久、外觀形狀多樣化，通過噴漆工藝能與玻璃、石材幕墻實現(xiàn)完美結(jié)合;2)自重輕，僅為石材幕墻的1/5，玻璃幕墻的1/3，大幅降低了建筑外墻的重量;3)維護成本低，性價比高。正因為鋁板幕墻具有如此多的優(yōu)點，受到業(yè)主的廣泛青睞。目前，我國市場上鋁板幕墻主要選用鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）單層鋁板、鋁塑復合板、鋁蜂窩板。

　　隨著鋁板幕墻的大面積使用，越來越多的密封失效發(fā)生。鋁板幕墻密封失效帶來的危害是幕墻漏水，容易造成建筑物內(nèi)飾的破壞、腐蝕幕墻錨固件、影響大樓的安全，同時密封失效還會增加建筑的能耗。本文針對引起鋁板幕墻密封失效的常見原因進行分析，并找出有效的解決方法。

　　2 鋁板幕墻密封失效的原因

　　造成鋁板幕墻密封失效的原因有很多，如設(shè)計不合理、密封膠選擇不當、粘結(jié)不良、施工操作不當?shù)取?/P>

　　2.1 接口設(shè)計與密封膠位移能力不匹配

　　人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)密封膠使用在鋁板幕墻接口時，有發(fā)生開裂的現(xiàn)象(如圖1)，特別是在季節(jié)變換時，晝夜溫差特別大，溫度降低時板片收縮后對密封膠的過度拉伸（詞條“拉伸”由行業(yè)大百科提供）造成。這主要是由于密封膠的位移能力達不到實際使用要求。設(shè)計師在計算接口密封膠寬度時，除了板片的熱脹冷縮外，還要考慮下列因素，例如樓層的動荷載（詞條“動荷載”由行業(yè)大百科提供）引起的位移，安裝誤差等[2]。一般按以下公式計算接口需要的最小寬度：

　　最小接口寬度=(100/X)*(Mt+Ml)+Tc

　　其中，X：密封膠的位移能力(%)

　　Mt：由于熱膨脹引起的位移(mm)

　　Ml：由于動荷載引起的位移(mm)

　　Tc：建筑誤差(mm)

　　設(shè)計師在進行設(shè)計時需選用合理位移能力的密封膠，避免因密封膠位移能力不夠而造成開裂，密封膠的位移能力還應(yīng)有國家權(quán)威檢驗中心報告作為依據(jù)。在設(shè)計時還應(yīng)該注意，密封膠在接口內(nèi)應(yīng)形成兩面粘結(jié)，而不是三面粘結(jié)。當三面粘結(jié)現(xiàn)象發(fā)生時，密封膠可承受的位移能力只有設(shè)計值的15%左右。對于較深的接口應(yīng)采用PE泡沫棒填充，以控制密封膠的厚度;對于較淺的接縫，用防粘膠帶將密封膠與底部隔離開來。因為采用防粘膠帶或PE泡沫棒均能夠有效避免三面粘結(jié)。否則，密封膠在受外力作用時，容易被撕裂，將失去密封和防滲漏作用。

圖1密封膠選擇不合理造成鋁板幕墻開裂

　　2.2 密封膠選擇不當

　　目前，市面上用于耐候防水的密封膠產(chǎn)品有很多：聚氨酯密封膠、聚硫密封膠和硅酮密封膠（詞條“硅酮密封膠”由行業(yè)大百科提供）等。在工程案例上，很多人都沒有注意幾種密封膠的區(qū)別，而隨意選擇在鋁板幕墻上進行應(yīng)用，經(jīng)常出現(xiàn)密封膠表面龜裂、粉化的現(xiàn)象(如圖2)。

圖2密封膠出現(xiàn)龜裂、粉化現(xiàn)象

　　由于硅酮密封膠中所使用的基礎(chǔ)聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)為Si-O鍵，而聚氨酯密封膠的主鏈結(jié)構(gòu)為C-O鍵，C-C鍵和C-N鍵，聚硫密封膠的主鏈結(jié)構(gòu)為C-S、S-S鍵。在表1中，我們對不同密封膠化學鍵鍵能與陽光中強紫外線能量進行對比，除了Si-O鍵以外，其它化學鍵鍵能都低于300 nm紫外光的能量，這就是硅酮密封膠能長期在紫外線照射下仍保持良好的性能，其他密封材料在使用一段時間過后，會出現(xiàn)不同程度的開裂而導致漏水，喪失了密封防水功能的根本原因。

表1不同密封膠化學鍵鍵能與陽光中強紫外線能量對比

　　在選用密封膠進行鋁板幕墻密封時應(yīng)該首選硅酮密封膠，還需選擇質(zhì)量有保證的產(chǎn)品，不能貪圖便宜，選擇添加大量“白油”的硅酮密封膠。因為“白油”價格低廉，并且能讓剛打出來的密封膠表面更加光澤亮麗，一些不負責任的廠家甚至以此作為賣點。但隨著白油的逐漸揮發(fā)，造成膠體本身硬化，容易開裂。使用硅酮密封膠時還應(yīng)該注意產(chǎn)品保質(zhì)期，產(chǎn)品過期后使用容易導致膠縫產(chǎn)生氣泡、性能降低或者不固化的問題。

　　2.3 粘結(jié)不良

　　鋁板幕墻還經(jīng)常出現(xiàn)的問題是密封膠與鋁板粘結(jié)不良。由于鋁板表面的處理方式有陽極氧化鋁、氟碳噴涂和粉末噴涂等，不同的處理方式和不同廠家的處理工藝均會對鋁板的表面結(jié)構(gòu)及性能產(chǎn)生影響，從而對密封膠的粘結(jié)造成影響。若工程在施工前沒有按照規(guī)范要求進行相應(yīng)的粘結(jié)性測試和相容性測試，結(jié)果硅酮密封膠與鋁板、膠條等等材料不相容，發(fā)生影響粘結(jié)性的化學變化，同時影響密封作用。因此必須按照GB 16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》附錄A和B進行硅酮密封膠與接觸材料的相容性測試、粘結(jié)性測試，從而保證系統(tǒng)的密封性。

　　在現(xiàn)場進行施工時，為了保證密封膠與鋁板間的良好粘結(jié)性，必須保證施工工藝嚴格按照規(guī)范進行：1)選用粘結(jié)性測試報告中建議的清潔溶劑進行清潔，醇類溶劑可能無法有效清除聚酯粉末涂裝材料上的污染物;2)采用兩步法進行清潔，使用白色、干凈、柔軟，吸水和不脫絨的棉布，先用一塊沾有溶劑的棉布擦拭，然后再用第二塊干凈的棉布擦拭;3)施打密封膠須注滿整個接口，并且緊緊貼住需要與密封膠相粘結(jié)的基材面。

　　2.4 其他施工操作不當

　　為了避免鋁板單元在加工和運輸過程中出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象，通常都會在其表面覆蓋一層PE保護膜（詞條“保護膜”由行業(yè)大百科提供）。因此在鋁板安裝之后，需要對PE保護膜進行清理，然后才能施膠。如果PE保護膜未清理干凈就施膠，密封膠只是粘附在PE保護膜上，隨著板片接縫不斷拉伸壓縮就會出現(xiàn)密封膠與基材脫粘的現(xiàn)象(如圖3(a))。

圖3(a)鋁板保護膜未清理干凈造成的脫粘;(b)泡沫棒破損造成密封膠起泡;(c)密封膠施膠過薄造成的開裂。

　　在密封膠的施膠過程中，通常需要采用PE泡沫棒來控制施膠厚度。安裝PE泡沫棒時，需要防止其被尖銳的物體(例如小刀、刮刀、鉚釘等)刺破，以免造成密封膠在固化過程中出現(xiàn)起泡現(xiàn)象(如圖3(b))。密封膠的施工厚度應(yīng)該控制在6mm左右，如果注膠太薄(2~3mm)，容易造成應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）集中導致密封膠開裂(如圖3(c))。同時密封膠施膠也不能太厚，否則易導致密封膠位移能力顯著降低。一般情況下，密封膠的施工厚度為實際接縫寬度的50%~100%。

　　鋁板的熱膨脹系數(shù)較大，當溫差較大時，鋁板的熱脹冷縮容易導致未固化完全的密封膠表面出現(xiàn)起鼓現(xiàn)象，特別是橫向接縫(如圖4)。起鼓現(xiàn)象發(fā)生時由于密封膠內(nèi)部是實心的，不會對密封效果造成影響，主要是對接縫的美觀造成影響。針對這種現(xiàn)象，可采取分兩次施膠的解決辦法，或者是在環(huán)境溫度較為恒定的時段進行施膠作業(yè)。

圖4鋁板幕墻密封膠起鼓現(xiàn)象

　　當密封膠出現(xiàn)開裂時，如果不便于清理膠縫，可以采用如圖5所示的修補接口設(shè)計方案：1. 尺寸A至少有6mm;2. 尺寸B至少有3mm;3. 必須使用防粘膠帶，將新施工的密封膠與失效的密封膠相隔開，以便修補的密封膠能隨接口移動。

圖5密封膠修補接口設(shè)計示意圖

　　結(jié)語：

　　鋁板幕墻具有色澤豐富、持久、外觀形狀多樣化、維護成本低，性價比高等優(yōu)點，在幕墻工程中得到廣泛應(yīng)用，但密封失效是現(xiàn)在鋁板幕墻面臨的主要問題。通過本文的分析，接縫設(shè)計、密封膠選擇、施工質(zhì)量、環(huán)境等均是影響鋁板幕墻完美密封的關(guān)鍵因素。同時，在施打密封膠前需進行粘結(jié)性測試，施工人員應(yīng)按照標準施工流程進行操作。施工完成后進行現(xiàn)場抽樣割膠實驗，確保密封膠滿足設(shè)計圖紙要求，同時與基材粘結(jié)良好，保證整個鋁板幕墻的系統(tǒng)密封良好。

　　參考文獻：

　　[1] 中國建筑科學研究院.JGJ 102—2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

　　[2] 周文亮幕墻接口設(shè)計時選擇密封膠應(yīng)注意的事項[C] 建筑師與建材，2010

　　[3] 邱澤皓，袁素蘭，王有治，王祖華. 有機硅密封膠在門窗上的應(yīng)用[J] 有機硅材料，2008，22(5)：296-299