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摘要：近年来，装配式建筑作为一种节能环保的建筑模式，得到了广泛认可，发展迅猛。本文主要讨论了装配建筑施工过程中，板间拼缝的尺寸设计、施工工艺的处理以及外墙防水处理对弹性（词条“弹性”由行业大百科提供）填缝密封胶的性能要求。
关键词：装配式建筑，施工工艺，弹性密封胶，性能要求
1、前言
近年来，随着政策的推动作用以及环保意识[[1]]的不断提高，装配式建筑得到了各省市的广泛认可和高速发展[[2]]。这种新型的建筑模式具有建造效率高、质量好、能耗低、环境污染小以及施工简单等特点[[3]]，并对提高我国建筑行业经济效益起到了非常重要的作用。
建筑物的防水密封一直以来都是建筑行业里非常重要并难以解决的问题，直接决定着建筑整体的施工质量及使用寿命[3]。采用密封胶的填缝密封技术作为装配式建筑防水体系[[5]]中的辅助设计措施，对保障建筑防水密封以及建筑美观方面至关重要。目前装配式建筑用密封胶主要存在三大体系：硅酮类、聚氨酯类以及改性（词条“改性”由行业大百科提供）硅酮类。三种材料的性能各有优缺点：硅酮类耐候性最佳，但粘接性、污染性以及涂刷性相对劣势;聚氨酯类粘结性最优，但耐候性、环保性以及固化性能(密集空穴)相对劣势;改性硅酮类兼顾硅酮与聚氨酯类的性能，性价比最优，但单一性能对比相对劣势。因此，这将会造成施工方用胶选择上的困扰。本文主要介绍了装配式建筑对密封胶材料的性能要求，旨在为客户的正确用胶选择提供指导依据。
2、缝隙尺寸的设计要求
2.1 技术规程对缝隙设计的要求
近年来，伴随着装配式建筑工程的蓬勃发展，与装配式建筑相关的技术规范也得到了相应完善补充，其中对缝隙尺寸的设计也做了相应的技术规范要求，如下表1所示。
由上表可知，不同技术规程对缝隙宽度的要求基本一致，在满足基材伸缩余量的前提下，接缝宽度不应小于10mm，当接缝宽度小于10mm时，应使用角磨机等工具将接缝有效宽度修整为至少10mm;与此同时，根据设计规范的要求，预制外墙接缝的防水设计应为两道防水构造，即构造防水与材料防水[[6]]相结合的防水体系。结构示意图如下所示[[7]]：
2.2 弹性密封胶的位移能力要求
由于存在强风地震引起的层间位移、热胀冷缩引起的伸缩位移、干燥收缩引起的干缩位移和地基沉降引起的沉降位移等因素，弹性密封胶填缝材料必须具备良好的位移能力。因此在设计接缝宽度时，我们需要了解不同宽度的缝隙在应力（词条“应力”由行业大百科提供）变化时的应变情况。一般而言，外墙接缝处的变形主要受预制构件热胀冷缩以及干缩湿胀时材料内应力的影响，因此可根据经验公式来理论推算弹性密封胶所需要的位移能力。
由上式可知，代入各参数指标即可推算出弹性密封胶的位移量ε值大于或等于16%，故用于装配式建筑接缝处的密封胶至少为20级[[9]]，即可承受±20%的形变余量。与此同时，针对某些接缝设计偏差较大的案例(实际接缝宽度10~20mm)，密封胶的位移级别要求更高。此外，还需注意密封胶的次级别，分为低模量和高模量两种。由于混凝土表面较为疏松、强度低，如果密封胶模量高、内聚强度大，在接缝变形时，密封胶就很容易在混凝土界面出现粘结破坏。低模量密封胶具有较低的拉伸模量（词条“拉伸模量”由行业大百科提供），更高的断裂伸长率，因此当缝隙出现变化时，密封胶可以更好地适应缝隙变化且不发生粘结破坏，故装配式建筑接缝用密封胶的位移级别应至少为20LM。
3、基材表面处理（词条“表面处理”由行业大百科提供）的工艺要求
密封胶与被粘物表面胶合的前提是两者必须达到分子水平的接触。因此，密封胶对被粘物表面良好润湿是形成优良胶接接头的必要条件[[10]]。实际应用过程中，预制混凝土基材表面也并非理想的平面（词条“平面”由行业大百科提供），表面必然会存在灰尘、水泥浮浆以及脱模剂等不利因素，从而使得密封胶在混凝土表面难以有效润湿，进而影响密封胶与基材表面的粘结效果。因此，在施工过程中，施工人员必须对基材待粘区域进行适当表面处理，以便改变基材的表面活性与粗糙度。
3.1 物理处理
混凝土构件预制过程中，由于工艺因素，极易在其表面形成厚薄不均且强度较低的水泥砂浆浮浆层，直接影响混凝土构件与防水材料的粘结强度。[[11]]在实际工程案例中，笔者发现多起由于表面清理不干净，从而导致的粘接失效的情况，如下图所示：
由上图可知，由于粘结面的浮浆未及时有效清理，粘结界面的形成主要发生在密封胶与浮浆层，而不是具有更高抗拉强度（词条“抗拉强度”由行业大百科提供）的混凝土基材表面。在应力的作用下，胶条很容易将浮浆层拉起，并导致粘结失效。因此，在进行施胶工作前，必须首先确保待粘结区域的表面清洁干净，无水泥浮浆。
一般而言，待粘结区域的物理清理主要包含两个步骤：
1、使用磨光（词条“磨光”由行业大百科提供）机或铲刀等工具去除不利于粘结的物质;
2、使用吹风机或软刷等工具去除上一步工序留下来的灰尘。
由上图可知，经物理清理后，密封胶与混凝土基材具有非常良好的粘结效果，主要破坏形式为内聚破坏。说明经过打磨清灰的处理后，有效促进了密封胶在基材表面的润湿效果，从而达到良好的粘结效果。因此，在实际施工过程中，必要的清理工艺能够促进密封胶与基材形成良好的粘接界面，从而保障建筑物的密封防水。
3.2 化学处理
底涂对促进密封胶的粘结作用也是非常重要，这主要是因为预制混凝土基材的生产工艺及材料特点所决定的。混凝土构件在工厂预制时往往会在模具表面涂刷适量的脱模剂以便构件快速脱模，因此实际应用中的混凝土构件表面往往会残留部分脱模剂，不利于密封胶形成良好的润湿。与此同时，混凝土基材属于碱性多孔性基材，长期处在有水的环境中，对密封胶的粘结面存在一定的破坏作用。底涂不仅可以改变混凝土基材表面的表面活性，还可以作为封闭材料，防止碱性基材对密封胶的粘结作用产生不利的影响。
由上图可知，在涂覆底涂剂的情况下，浸水处理后密封胶与混凝土块的粘结效果优异，经手撕粘结性测试[[12]]后，胶体与基材的破坏形式主要为内聚破坏。表明通过涂刷底涂剂能够有效防止浸水后粘结界面的破坏。
4、表面涂刷性
混凝土建筑的外墙防水处理对建筑设施的安全美观起着至关重要的作用，不仅可以延长建筑使用寿命，还可以增强视觉效果，增添城市的观赏效果。外墙防水处理主要采取涂刷外墙防水涂料的方式，因此，对于起接缝填缝作用的弹性密封胶材料来说，它对防水涂料的粘结效果也是非常重要。目前由于国家对环保要求越来越严格，外墙防水涂料逐渐走上了水性化的道路，即以水作为稀释剂（词条“稀释剂”由行业大百科提供）。不同材料的弹性密封胶具有不一样的表面极性，因此水性防水涂料在密封胶表面的润湿效果也存在明显的差异。现场施工案例中，笔者发现很多由于密封胶的错误选择，导致后期涂料层开裂脱落的情况，如下图所示。
因此，在选择装配式建筑用填缝密封胶时，必须考虑外墙防水涂料对密封胶的可涂刷性能。目前市面上，装配式建筑用填缝密封胶主要有改性硅酮密封胶、聚氨酯密封胶以及硅酮密封胶这三种材料，笔者分别对这三种材料的可涂刷性能做了考察，如下图所示。
由上图可知，三种密封胶材料中除了硅酮密封胶，其他两种材料的表面均表现出良好的涂刷性能。由于硅酮密封胶的表面自由能很低，水性涂料在其表面无法润湿，从而无法形成有效的附着力。因此，在装配式建筑应用中，相比硅酮密封胶，改性硅酮与聚氨酯密封胶具有更好的可涂刷性能。
5、耐候性
图1可知，现阶段装配式建筑用密封胶主要以外墙填缝密封为主。为体现建筑物的设计美感，实际应用施工中部分建筑会采用明缝的设计方式，从而导致密封材料表面无法涂覆隔离涂层。因此在此类施工案例中，必须考虑密封材料的耐候性能。大多数聚合物材料，包括密封胶和涂料，在室外使用时均会因为光老化而降低使用寿命[[13]]，主要是因为到达地面的太阳光中含有波长范围为290~400nm的紫外线，其能量值足以破坏聚合物中的化学键。
不同结构的聚合物的光老化速度存在明显的差异，这主要与聚合物链的化学键的键能有关。硅酮密封胶、改性硅酮密封胶以及聚氨酯密封胶配方中主体树脂的常见化学键及键能如下表所示：
由表2可知，C-N键的键能最小，最容易发生光化学反应。Si-O键的键能最大，耐辐照稳定性最强。因此，相对而言，三种不同树脂结构的密封胶的耐候性能优先顺序为：硅酮密封胶>改性硅酮密封胶>聚氨酯密封胶。
6、结语
装配式建筑的发展拓宽了填缝密封胶的应用领域，规范了此类产品的性能要求。为满足装配式建筑安全稳定的要求，填缝密封胶的指标性能必须满足20LM以上，且具有优异的可涂饰性能、优异的粘接性能以及耐候性。综上可知，改性硅酮类密封胶的综合性能最佳， 且满足装配式建筑的应用要求。
参考文献
[[1]] 赵苗, 吴玉昆,高之香等.硅烷改性聚醚密封胶的研究进展[J]. 粘接, 2016(12): 58,59-62.
[[2]] 叶明. 住宅产业化内涵及其发展[J]. 住宅产业, 2011(11): 39- 42.
[[3]] 张勇. 装配式混凝土建筑防水技术概述[J]. 综述与专论, 2015(13): 1-5,14.
[[4]] 刘觅. 装配式建筑防水技术分析[J]. 产业与科技论坛, 2017, 15(16): 76-77.
[[5]] 朱宏. 预制装配式(PC)建筑外墙防水密封设计与选材[J]. 中国建筑防水, 2016, 6: 26-29.
[[6]] DB11/T970-2013装配式剪力墙住宅建筑设计规程. 北京, 2013: 11.
[[7]] 上海市工程建设规范《装配整体式混凝土公共建筑设计规程》.
[[8]] 住房和城乡建设部标准定额研究所. 建筑门窗配套件应用技术导则[M]. 北京, 中国建筑书店有限责任公司, 2015: 90.
[[9]] GB/T 22083-2008 建筑胶粘剂分级和要求.
[[10]] 胡福增. 材料表面与界面[M]. 上海, 华东理工大学出版社, 2014: 15-18.
[[11]] 胡积兴, 赵文姣, 李尧等. 抛丸技术处理桥面水泥浮浆原理及应用[J]. 公路, 2009, 6: 119-121.
[[12]] GB/T 13477.18-2002建筑密封材料试验方法 第18部分: 剥离粘结性的测定.
[[13]] 吴茂英. 聚合物光老化、光稳定机理与光稳定剂(下)[J]. 高分子通报, 2006, 6(12):89-97.
[[14]] 罗渝然. 化学键能数据手册[M]. 北京, 科学出版社, 2005.
