五種密封膠性能的比較研究

李春德，李培堯，李 鈞，李懷鈺，張湟卿

(沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168)

裝配式混凝土建筑與傳統建筑相比具有提高質量、縮短工期、節約能源、減少消耗、清潔生產等許多優點，是未來建筑發展的主要方向之一。裝配式建筑混凝土板接縫之間需要結構密封膠進行粘結，但隨著使用時間的增加，結構密封膠會發生粘結強度和變形性能等力學性能的劣化，影響裝配式建筑的使用壽命。目前市面上的結構密封膠種類多且應用廣泛，其中高性能建筑用密封膠主要有：硅酮、聚氨酯和聚硫密封膠，而三者對比比較硅酮密封膠具有固化快，不易起泡，與有孔材料表面粘結性好，耐濕熱、耐老化性能優異等優點。國外裝配式建筑配套用密封膠主要是硅酮或改性硅酮類產品。本研究將選取進口膠和國內自主研發生產的專用密封膠產品進行性能測試，以尋找國產密封膠用于裝配式建筑可行性。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品與儀器

1.1.1 實驗藥品

1號國產硅酮密封膠；2號進口通用型硅酮密封膠；3號國產中性幕墻耐候膠；4號國產硅酮耐候密封膠；5號國產中性硅酮門窗耐候膠。

1.1.2 實驗儀器

微機控制電子拉力試驗機KL-5海達儀器有限公司、烘箱DGG-9036A日本日立建機株式會社。

1.2 混凝土粘結試件的制備

本文粘結基材選用混凝土試塊，塊型試件也稱為ISO標準試件，其截面見圖1所示。所用水泥砂漿版的尺寸為：(75×25×12)mm，密封膠與砂漿板的粘結面積為(50×12)mm，試件中部密封膠的體積為：(50×12×12)mm[1]。

1-水泥砂漿板，2-密封膠，3-試件成型時所用定位塊，單位：mm

圖1 塊型試件

Fig.1 Test specimen with mortar substrates

1.3 測試方法

采用《建筑用硅酮結構密封膠》GB 16776-2005中的相應的方法進行表觀性能(下垂度，表干時間，擠出性和流平性)，內聚強度(拉伸強度和定伸粘結性)，凍融性及耐候性能的測試。

溫度(23+2)℃，濕度(50+5)%。

2 結果與討論

2.1 表觀性能的結果比較

表1 5種密封膠表觀性能測試數據

2.1.1 下垂度

流出的長度越長，它的密度就越小，流動性就越大。在施工的時候，有可能出現流淌現象，并會使墻縫上端不牢固浪費密封膠。這樣，也就是說5號密封膠的密度小，會在施工時出現流淌現象，依次逐漸適合，其中2號和3號是最不容易發生流淌現象的密封膠。并且，更遠一些分析，下垂度大的密封膠在施工時不方便，并且容易造成使用時表面不均勻。

在施工環境中，下垂度大，證明其流動性強，流動性強的密封膠卻難以施工。4號密封膠，在下垂度為17mm/min，屬于符合國家標準，但由于測試時選用的樣品包裝為桶裝型，所以開口比較大，如果該密封膠在試驗中采用尖嘴型包裝，那么它的下垂度一定很低，流動性很??；4號密封膠，在下垂度的檢測中，數據較高，在施工中一定要注意它的流動性，造成起泡開裂的可能性比較大，而且在施工中，一定要注意，涂抹均勻，否則會造成局部漏水嚴重現象。國產膠以3號和4號密封膠為佳，與國際品牌(進口膠)2號相差不大，建議其余國產膠品牌在下垂度方面進行改進和研究。

2.1.2 表干時間

表干時間：表干時間，單組份室溫硫化硅橡膠暴露在大氣環境里固化過程中，用手指觸摸表面，黏性消失，不黏手的時間，具體應用時候應指出環境溫度。

由于表干時間的測定是判斷密封膠在施工時能在多少時

間表面凝固，從而不會產生雜質，不會影響密封膠的使用，所以越快干的就越好。

國產密封膠處于領先優勢，在與國際品牌的競爭中占據一席之地。當然，如果3號密封膠加大其它性能的改進的研究，會大大地增加需求量，而4號密封膠干燥時間快，適合在正常氣候環境下施工，與進口膠2號一樣，適用于國內裝配式建筑。

2.1.3 擠出性

擠出率越大的密封膠在施工的時候比較方便，并且容易縮短工期。

密封膠的擠出率有GB規定，每分鐘低于80 mL的屬于不合格。

其中2號、4號密封膠擠出率最佳，由于這三種密封膠的擠出率較好，所以在施工中能避免空氣的摻雜，并且擠出率小，也就是密封膠受到的阻力很小，這樣有助于施工，擠出率優秀，它的表面的平整度光滑，并且美觀；其中5號密封膠在擠出率方面屬于不合格可能在施工中要多加注意。

2.1.4 流平性

2號和3號、4號密封膠效果最好，這證明它們的組成組分中含有硅油等助劑，流平性得到了改善；而其它四種密封膠可能沒有硅油等助劑，或者是助劑含量非常少，導致流平性一般。當然，也有很多原因會造成流平性的不同，例如，粘度等。

2.2 內聚強度的結果比較

表2 5種密封膠內聚強度測試數據

2.2.1 拉伸強度

拉伸強度是證明拉伸粘結性好壞的可靠數據。在拉伸試驗中，試樣直到斷裂為止所受的最大拉伸應力就叫做拉伸強度。

其中2號密封膠的拉伸強度和4號密封膠的拉伸強度的數據基本相同，那也就是說，這兩種密封膠的內應力高，達到屈服點的時候，應力非常大。

在浸水后的密封膠中，降低的程度不一。但最終的強弱相差不大。拉伸性能的復雜性不僅僅取決于內聚力，粘結活性和配方體系，而存在很多原因，包括硬度等。密封膠由于浸水，造成水降解，在水降解的過程中，拉伸強度大小不等的降低。

2.2.2 定伸粘結性

通過這七種密封膠的開裂或者未開裂現象，可以觀察出其各自的密實性和韌性。通過比較，4號和3號密封膠未發生開裂現象，由于密實性優秀，并且韌性非常好，2號密封膠雖然韌性好，但是在拉伸過程中產生了裂痕，致使開裂，5號密封膠由于韌性差，沒有能拉伸至200%。所以，在施工過程中，發生開裂會在防水過程中造成失敗，一定要注意會發生開裂的密封膠，在施工之后不要拉動。

比較浸水前后的密封膠的開裂現象，1號密封膠影響不大，基本都發生開裂現象，2號密封膠由于浸水，在拉伸至125%時，由未開裂變為半開裂，3號密封膠由未開裂變為只有125%時未開裂，其余開裂，4號由都未開裂變為拉伸至160%之后開裂，5號變化不大。所以，浸水之后的密封膠在拉伸性能減低。

2.3 凍融性的結果比較

凍融性(冷拉熱壓)：在冬季室外溫度較低的情況下，因水汽進入而受凍結冰，體積膨脹，就會使建筑材料的內部結構遭到破壞，稱為凍融性破壞。

表3 5種密封膠凍融性能測試結果

在寒冷的冬季，東北地區及暖溫帶地區的建筑材料都會受到凍融作用，凍融作用是在寒冷氣候條件下，土壤或巖層中凍結的冰在白天融化，晚上凍結，或者夏季融化，冬季凍結，這種融化、凍結的過程。如果產生凍融性能不好，那會直接導致建筑材料(包括密封膠)的損壞，導致建筑設施破損，并且會產生負面影響，包括：防水性能降低，建筑材料開裂等問題。所以，比較七種密封膠的凍融性是重中之重，也是判斷密封膠耐候性及老化性的一個重要因素。

國產密封膠中4號比較突出，凍融性能優異，在氣候變化較大的地方能擴散市場，東北地區，華北地區，西北地區都比較適合，這樣，既能達到防水要求，又能保證在長時間的氣候變化中保持性能；2號密封膠的性能很好，綜合了國外密封膠的優異性能，適合任何地點使用；其它密封膠，由于氣候的原因，適合在氣候反常不大的區域進行使用。

2.4 耐候性及老化性的結果比較討論

表4 5種密封膠耐候性及老化性測試結果

耐候性(老化性)是任何材料的最重要的性能，這也是材料的使用中最重要的環節。

在實驗過程中，通過加熱，光照，降溫等，使其加速老化。2號密封膠的耐候性最佳，由于其只變了一點點顏色，其次是4號密封膠，由于其只是縮小一點點，并沒有開裂現象，而3號密封膠的耐候性適中，由于其變色比較嚴重，甚至褪色嚴重，但是沒有發生龜裂現象，剩余四種密封膠由于龜裂，判斷其耐候性不好。

3 結論

(1)通過系統的比較，可以得出4號、2號和3號密封膠各項性能優異。

(2)4號、2號密封膠在表觀性能(表干時間，流平性，擠出性，下垂度)優異，內聚強度大(拉伸，定伸粘結性)，4號耐候性比2號優異，均適合任何地點使用；3號密封膠在表觀性能良好，內聚強度較強，耐候性良好，適合使用；5號密封膠在表觀性能一般，內聚強度一般，耐候性較差，適合短期限工程使用；

(3)在裝配式建筑中，密封膠的各項性能優劣之分，在使用前要了解其表觀性能，內聚強度及耐候性，并且重視環保性能。