影響PVC 塑料門窗三項物理性能的因素與預防措施

王開雄 黃金妹

（海口市建筑工程質量檢測中心，海南 海口 570206）

每個封頂的建筑物都不可缺少門窗，門窗質量的好壞不僅直接影響到其承重能力的大小，而且它們還負擔著本身的自重力和平時開關帶來的影響。近年來，PVC 塑料窗即塑鋼窗得到建筑商的廣泛應用，主要是因為它實用，且節能美觀。國標GB/T 7106-2008 中提出了檢測PVC 塑料窗抗風壓性能、水密性能、氣密性能的具體實施方法，在分類的同時給予明確分級，通過測試數據來定位分級，級別1 是滿足三個性能要求的最低級別，性能越好級數越高。

1 PVC 塑料的組成結構及性能概括

PVC 材料是一種無定形材料，樹脂分子鏈的大部分是頭-尾結構，只有小部分是頭-頭結構和尾-尾結構。工業聚氯乙烯的聚合度在500-2000 之間。PVC 塑料的機械性能取決于聚合物的相對分子量、增塑劑和填料含量。一般來說，抗拉強度隨填料含量的增加而減小。沒有添加過增塑劑的PVC為硬塑料，一旦PVC 的柔軟性、伸長率、耐寒性、玻璃化溫度、脆性、硬度、拉伸強度都降低后，說明其中就添加了增塑劑。PVC 具有良好的化學穩定性，在大多數的無機酸和堿環境中都可以保持性能穩定，但如果是濃硫酸、硝酸和鉻酸的化，其作用就會退化。目前，PVC 材料的市場占有率正在穩步增長，由于應用行業的特點和生產產品的不同特點，不同行業對PVC 作為主要原料生產的復合材料的性能要求也大有不同。PVC 因其優異的性價比而得到廣泛應用。

PVC 具備的優點： （1） 價格便宜，性價比高； （2）PVC 塑料屬性為熱塑，可重復加熱軟化；（3） 強度高，抗沖擊能力強； （4） 抗老化，使用年限長； （5） 保溫性能好，可節約能源，隔離力強，耐氣耐水； （6） 不易腐蝕、可隔音、可防火且阻燃性強。

2 分析PVC 窗的抗風壓和水密性

按產品標準，PVC 塑料窗分三種，分別是高性能窗(A)、中等性能窗(B)、低性能窗(C)，每一種又分為優質、一級和合格三個級別。

下表是根據產品分類標準匯總PVC 平開窗抗風壓性能和水密性試驗結果的統計表(由于平開窗氣密性性能試驗結果均達到高性能窗標準，故不納入分析)。有24 組PVC 平面窗口樣品計數據(每組有3 組窗戶) 統。

2.1 抗風壓性

對24 組窗口進行測試，只有3 組高性能窗口具有較強的抗風壓性，占比12.7%，12 組中性能窗口占比51%，9 組低性能窗口占比36.5%。因此，抗風性是導致產品性能低下的主要因素。

表1 抗風、水密性測試結果等級統計表

（1） 影響窗戶抗風性的因素主要是因為PVC 塑料型材及主材鋼筋的選擇。截面特性(截面慣性矩和部分阻力矩)是決定塑料型材承載能力的主要因素，除此之外，型材壁的厚度也會影響其整體強度和剛度，不合理的型腔設計會降低PVC 窗的強度，如若型腔尺寸小、臂厚薄，那會直接導致PVC 窗的剛度和強度降低。

（2） 一些制造商出于多種原因在對加強型鋼筋選擇時，規格選擇不當，例如選購鋼筋的鋼腔配置大小不匹配，導致松散現象。加強型鋼的鋼體厚度相對較薄，但厚度確是規范要求的下限，即1.2mm，所以強度不足。

（3） PVC 型材的壁厚直接影響其強度和剛度。當把型材的空腔設計的過小時，它的強度就會減弱，型材尺寸小，壁厚薄，剛度和強度相應降低。各加強截面鋼所用緊固件間距不符合標準要求，且兩側緊固件間距過大。

（4） 上述這些情況都是影響壓力桿彎曲強度的因素，會間接影響PVC 塑料窗的抗風壓性能。

用于固定各加強截面鋼的緊固件間距不達標，且兩側緊固件間距過大。塑料門窗在高層建筑中的應用其抗風壓性是一個關鍵問題，由于塑料門窗的材料與鋼筋的聯合作用強度高，能承受很大的風壓，結合塑料門窗在截面結構設計、型材配方設計、材料選擇、設計、生產、安裝等方面進行了深層次的優化。

2.2 水密性

表1 中對24 組窗口進行測試，其中11 組高性能窗口，占比46%。中性能窗口共有5 組，占比21%。性能較差的窗口有3 組，占比12%。不合格窗口有5 組，占比20%。因此，不合格品的產生主要原因是水密性差。PVC 塑料窗的水密性能指的是在壓力箱內部，在穩定淋水的同時施加波動壓力，波動壓力的大小用平均值表示，波幅為平均值的0．5 倍。定級檢測時，逐級加壓至出現嚴重滲漏。工程檢測時，直接加壓至水密性能指標值，加壓速度約100 Pa／s，波動壓力作用時間為15 min 或產生嚴重滲漏為止。同時向窗內送去淋水量為3 L／(m2·min) （注：海南是沿海臺風高發區因此采用波動加壓法） 的持續噴淋量，模擬雨水持續由窗外進入窗口內部和溢流試樣界面形成嚴重滲漏的狀態。把滲漏前一個階段的壓差作為分級依據，數據值越高，說明防止滲漏的效能就越高，產品質量也就越好。

通過現場觀察和分析，雨水滲漏的原因主要是以下幾個方面:

（1） 有些廠家忘記設置排水水箱，結果在下雨時窗戶受風壓影響，外側被雨淋濕，雨水存于軌道，積水不能被及時排出，時間一長就會出現雨水滲漏。

（2） 當窗戶受風壓且框扇鎖定點數量設置不足時，加之中挺和支撐框間的撓度過大，雨水可以從這兩處的接口處流入軌道，長時間就會形成積水，達到一定量后就會滲漏。

（3） 由于小硬件的質量不過關或安裝方式錯誤，致使框扇間的銜接不緊密，鉸鏈處發生滲水。所以在選用PVC 塑料窗時，要注重對配件的選擇，盡量購買使用年限可與PVC 塑料窗匹配的產品，在安裝過程中，要加緊鎖閉點和鉸鏈處的連接，注重安裝方法，避免因密閉性不強導致滲漏。

（4） 因為使用了質量有問題的PVC 塑料型材，所以一旦在風壓作用后，塑料窗口就會翹曲變形，導致雨水滲漏。

（5） 壓條與窗框的接頭、壓條與窗框的轉角的接頭，由于對接接頭不緊，有漏雨現象。密封條的選擇也是影響窗戶物理性能的一個重要因素。選擇耐氣候，彈性強，不易變形的密封條，在材料選擇上提升窗口的密封性可能。另外，框扇密封應選擇應兩個或多個密封件。切勿將密封條接縫處對在窗下框或下梃，以免漏水。整個窗戶的密封條對口應關閉，不使其存在縫隙。

（6） 窗型焊接角強度不夠，在風壓作用后，雨水會從型材焊接接頭點滲出。

2.3 氣密性能

氣密性是在壓力箱內，窗戶前后形成一定的壓差，每平方米每小時通過整個窗戶的空氣流量。根據空氣通過量計算空氣滲透量值，確定PVC 門窗的氣密等級。空氣滲透量越少說明氣密等級越高，門窗的質量也就越好。PVC 門窗因為自身材質的原因隔熱性能優于鋁合金材質的門窗，因此從節能的角度存在先天的優勢。

3 解決方案及措施

（1） 選擇合適的PVC 塑料窗。選擇經過產品質量認證的合格型材。針對南方氣候特點，選用80 型材與2.4mm 的矩型鋼襯能滿足風壓0.6KN/㎡的高風壓地區100m 高度建筑的要求。因此，在建筑高度超過100m 時，當鋼襯厚度難以增加的情況下，可考慮加大型材系列，以利增加鋼襯規格來增加抗風壓性能。型材下框連接處的軌墻高度設置合理后，也有一定的防水功能。

（2） 所選鋼筋要和型材內徑相結合，要保證尺寸一致。建議采用厚度＞1.25mm 的鋼筋來封閉結構，確保PVC 塑料窗的剛度得到提高，達到PVC 塑料窗抗風壓性能提升的效果。

（3） 要購買質量好、精度高、壽命長、耐腐蝕、操作性能好、有傳動多鎖點的五金件。另外在安裝過程中，注意鎖閉點與鉸鏈處的彈性調整，避免安裝不合理導致窗體密封性不達標。

（4） 注重密封條的選擇，它也是影響窗戶物理性能的重要因素。質量好的密封條可以極大地提升窗口的密封性。此外，框扇密封應使用兩個密封條，且不得安裝在窗框下方或下挺處，整個窗戶的密封條應連接緊密，以防漏水。

4 結語

為提高PVC 塑料窗的整體使用性能，首先，根據工程項目設計的要求，進行適當的結構調整和節點設計。另外，選用優質PVC 型材，注意加強型材與鋼材的匹配使用，注意附件及密封條的選擇與安裝。