建筑接縫用聚氨酯密封膠性能對比測試分析

李鵬 張偉嘉

摘 要：通過將密封膠應用到裝配式混凝土建筑外墻的拼接處，可以起到一定的防水作用，為了進一步提高密封膠防水效果，現以“聚氨酯密封膠”為研究對象，實驗分析聚氨酯密封膠材料的適應性、強度等性能。結果表明：為保證工程施工質量，相關人員要重視對混凝土界面的清潔處理以及縫面的烘干處理，確保縫表面的整潔度和干凈性;當干燥處理接收后，方可對聚氨酯材料進行接縫施工操作，最大限度地提高接縫防水性能。

關鍵詞：裝配式混凝土；建筑；接縫；密封膠；性能；測試

中圖分類號：TQ437+.1

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）04-0009-05

Comparative testing and analysis of polyurethane sealant performance for building joints

LI Peng1，ZHANG Weijia2

（1.Beijing Wanxing Construction Group，Beijing 100076，China；

2.Beijing Zhongke E-commerce Valley Business Management Co.，Ltd.，Beijing 100076，China）

Abstract：Applying sealant to the splices of exterior walls of prefabricated concrete buildings can play a certain waterproof role.In order to further improve the waterproof effect of the sealant，we take “polyurethane sealant” as the research object，and use experimental analysis to comprehensively analyze the adaptability，strength，and other properties of polyurethane sealant materials.The test results show that in order to ensure the quality of engineering construction，relevant personnel should pay attention to the cleaning treatment of the concrete interface and the drying treatment of the joint surface to ensure the cleanliness and cleanliness of the joint surface.After the drying treatment is received，joint construction operations can be carried out on polyurethane materials to maximize the waterproof performance of the joint.It is hoped that effective referencecan be provided for relevant personnel.

Key words：prefabricated concrete;architecture;joints;sealant;performance;test

在建筑行業的不斷發展下，裝配式混凝土建筑逐漸發展為一種趨勢，這種建筑形式具有建造高效、質量易保證、構建美觀、節約環保等特點；但是，在進行實際施工中，容易出現建筑接縫處的防水密封性問題，為了避免這一問題的出現，現將聚氨酯材料作為密封膠研究對象，對該材料的性能進行科學測試，以保證裝配式混凝土建筑接縫防水效果，從而幫助施工單位獲得較高的社會效益和經濟效益。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗中，所用到的聚氨酯密封膠材料主要包含3種：普通焦油型聚氨酯材料、非焦油型普通聚氨酯材料和增強型聚氨酯材料；所選用的界面劑主要包含3種：郝斯特界面劑、秀珀界面劑SP-7881、秀珀界面劑SP-7887；所選用的粘接基材為水泥砂漿條，其尺寸嚴格按照相關標準和要求進行設定的［1］。

1.2 試驗方法

在本次試驗中，嚴格按照聚氨酯建筑密封膠試驗方法進行試驗，首先，清理砂漿條表面的塵土，并結合不同性能試驗需求，對砂漿條的粘接面進行相應處理，然后，使用聚氨酯材料填充到2條砂漿條之間縫隙處，從而形成一組試件［2］，每個性能試驗，所制備的組件數量為至少為3組。接著，在不同養護環境下，使用游標卡尺，精確地測量單組試件聚氨酯膠體的長度、寬度和厚度，并使用拉力試驗機，對試件進行拉伸處理，一旦試件出現破損現象，除了要全面地記錄試件拉伸長度外，還要精確地統計試件的最大拉力；然后，采用換算處理方案，確定出試件最終的拉伸強度和延伸率。

2 環境及界面條件對聚氨酯材料性能影響試驗研究

對于西部地區而言，其春秋季節所對應的氣溫普遍較低，外界氣溫、粘接面干濕程度等各種因素對聚氨酯密封膠嵌縫防水性能產生較大的影響［3］。為了保證聚氨酯密封膠嵌縫防水性能，需要采用試驗分析法，通過落實以下幾個試驗，對聚氨酯材料的拉伸強度和延伸率2大參數在不同環境條件下的變化情況進行試驗分析。

2.1 界面劑性能對比試驗

混凝土界面處理劑作為一種常用的界面粘結劑，主要是由高聚物材料改性處理后所形成的一種新型、先進的結合層處理材料，通過對該材料進行水化反應后，可以形成高強硬化體，該硬化體與混凝土之間存在一定的粘附力，可以最大限度地提高混凝土表面性能。將界面粘結劑涂抹到混凝土表面，當該粘結劑滲入一定的深度后［4］，會對混凝土表面所有的細孔進行封閉處理，從而起到加固補強混凝土效果，使得混凝土表面強度得以大幅度提高；同時，還能提高聚氨酯材料與混凝土基材之間的粘接強度。所以，為了更好地滿足工程防滲相關標準和要求，加強對混凝土接縫密封膠的防水性能提升顯得尤為重要。為此，本文采用試驗對比的方式，以下3種比較常用的界面粘結劑效果進行對比和分析。

2.1.1 比較不同界面劑性能

本次試驗對比中，主要用到了以下3種界面粘結劑：（1）郝斯特界面劑。該界面劑的物理性質，外觀呈現出棕黃色液體、固體成分含量不低于35%，在25 ℃環境下，其黏度10～15 MPa，密度為1.0～1.1 g/cm3。（2）秀珀界面劑SP-7881。該界面劑所對應的施工條件：在進行涂刷期間，其環境溫度必須控制在5～35 ℃，其相對濕度必須控制在2%～8%；混凝土基材的含水率控制在6%以內。此外，在進行刷涂期間，無需使用額外的充填料，并將該界面劑的干燥時間控制在24 h以內，重復刷涂的時間間隔低于24 h，影響該界面劑性能的因素主要包含以下3個：漆膜厚度、底層涂料和通風效果。（3）秀珀界面劑SP-7887。該界面劑主要是由改性聚氨酯樹脂、高活性聚氨酯固化劑和稀釋劑3個部分組成，其施工參數設置：混合后所對應的的適用時間為20 min，干燥時間不得超過24 h，重涂間隔時間為24 h。

為了更好地對比和分析以上3種界面劑在不同養護環境下對聚氨酯材料粘接強度所產生的影響，現選用將聚氨酯膠設置為原材料［5-9］，然后，以界面劑為劃分標準，將其劃分為3組，并將其分別涂抹在試件表面上；同時，還要從標準養護、水中養護2個環節出發，做好對各組養護工作。7 d后，對其粘接強度和延伸率進行全面地比較和分析，本次對比試驗所獲得的試驗結果如表1所示。

2.1.2 界面劑對聚氨酯密封膠粘接效果試驗

嚴格按照建筑密封材料試驗相關標準和要求，將試驗室養護條件設置為：養護環境溫度為31～35 ℃，相對濕度為45%～55%。然后，使用郝斯特界面劑，開展對比試驗，并對界面劑涂刷后對聚氨酯密封膠的粘接強度所造成的影響程度進行探索和研究。

在本次對比試驗中，主要選用了以下2種密封膠［11］：一種是普通型聚氨酯密封膠；另一種是增強型聚氨酯密封膠。同時，還選用了以下2種試件：一種試件表面涂刷界面劑；另一種試件沒有涂刷界面劑［12］；然后，對養護14 d后的2種聚氨酯密封膠的延伸率和拉伸強度進行分別測定，所獲得的試驗結果如表2所示。

由表2可知，在養護齡期相同情況下，涂刷界面劑的試件所對應的延伸率和拉伸強度大幅度提升，遠遠超過不涂刷界面的試件。對于普通型聚氨酯而言，當其試件涂刷界面劑后所獲得的延伸率和拉伸強度分別提高5%、12%；對于增強型聚氨酯而言，當其試件涂刷界面劑后所獲得的延伸率和拉伸強度分別提高15%、20%。此外，界面劑的涂刷和使用，在某種程度上可以最大限度地提高增強型聚氨酯材料與混凝土基底之間的粘接能力，使得增強型聚氨酯材料更好地適應多變的環境。

2.2 在低溫條件下不同養護環境對聚氨酯密封膠強度的影響

處于開春時節的新疆等地區經常面臨氣溫低、低溫持續時間長等問題，導致部分工程在實際施工中，經常面臨低溫施工問題，為了全面地了解和把握聚氨酯密封膠在低溫環境下的了拉伸強度情況［13-14］，現將養護工齡分別設置為7、4和28 d，并在不同的低溫養護環境下，分別開展相應的拉伸試驗。

2.2.1 試驗方案

根據聚氨酯材料的實際應用需求，將養護環境劃分為3種類型：（1）低溫環境。該環境的溫度為4 ℃左右。（2）室外環境。該環境溫度為-14～10 ℃。低溫養護下聚氨酯密封膠強度發展試驗方案表如表3所示。

由表3可知，嚴格按照以上試驗方案，完成對相關試件的制備，然后，將養護齡期分別設置為7、14和28 d，并分別開展相應的拉伸試驗。

2.2.2 試驗結果分析

在本次對比試驗中，當試件出現粘接破壞時，發現膠體與混凝土基材所所對應的粘接面位置處會出現明顯的斷裂現象;不同養護環境對拉伸強度的影響如表4所示。

由表4可知，擋養護環境處于低溫條件時［15］，非焦油型普通聚氨酯材料所對應的拉伸強度在施工14 d后達到最大值，后期開始不斷下降。這表明養護環境對非焦油型普通聚氨酯材料的拉伸強度所造成的影響程度較大，其中，當處于干燥養護環境時，聚氨酯材料所對應的拉伸強度值較大；當處于室外環境時，其拉伸強度值會呈現出大幅度下降趨勢。

2.3 在凍融條件下不同聚氨酯材料強度對比試驗

在冬季，西部地區白天和晚上的溫度相差較大，這無疑對施工后的聚氨酯材料的防水性能造成破壞，進而引發一系列的凍融循環問題［16］。在凍融條件下，為研究不同聚氨酯材料性能，現采用對比試驗的方式，對2種不同類型的聚氨酯材料進行全面對比和分析。

2.3.1 試驗方案

本次對比試驗，所選用的聚氨酯材料包含2種：一種是非焦油型普通聚氨酯材料;另一種是焦油型聚氨酯材料。根據混凝土接縫情況，對養護環境進行劃分，其被劃分為2種類型：潮濕養護環境和干燥養護環境［17］。在進行凍融循環試驗期間，需要將試件放置于-10 ℃環境下，放置時間控制在13 h以內；然后，再將其放置于10 ℃環境下，放置時間同樣控制在13 h以內。最后，重復操作7次；具體試驗方案如表5所示。

2.3.2 試驗結果分析

本次對比試驗所獲得試驗結果如表6所示。

由表6可知，與潮濕環境的試件相比，兩種聚氨酯材料試件處于干燥環境時，所獲得拉伸強度相對較高［18］。當相同養護環境下，對于普通非焦油型聚氨酯材料而言，其獲得的拉伸強度相對較高，遠遠超過普通焦油型聚氨酯材料。所以，在寒冷地區，為了保證建筑接縫密封膠的防水性能，要優先選用非焦油型聚氨酯材料。

2.4 試件表面潮濕程度對界面粘接強度的影響試驗

在進行工程施工期間，混凝土接縫位置處經常出現潮濕問題，增加了工程施工工作的開展難度，使得聚氨酯材料的粘接強度不斷下降［20］，從而確定試件表面潮濕程度對界面粘接強度的影響程度。

2.4.1 試驗方案

采用簡易模擬法，利用試件浸水飽和后所對應的晾干時間表示出試件表面的潮濕程度大小。首先，要將砂漿條全部浸泡到盛有水的容器內，浸泡時間控制為48 h，然后，分別對浸泡好的砂漿條進行10 min、2.5 h和6 h的晾干處理；之后，將聚氨酯材料填入到2個砂漿條之間的接縫處，從而完成對試件的制備。最后，將養護環境溫度控制在21～25 ℃；將相對濕度控制為45%～55%。當養護14 d結束后，開展相應的拉伸試驗。

2.4.2 試驗結果分析

由于試件表面比較潮濕，并沒有在試件表面涂上一層薄薄的界面劑，所以，聚氨酯材料與試件之間的粘接不牢；本次試驗所獲得的試驗結果如表7所示。

由表7可知，試件表面潮濕程度通常對聚氨酯材料粘接強度所產生的影響程度較大，當試件表面變得越來越干燥時，其粘接強度呈現出不斷上升的趨勢；當試件表面干燥程度趨于穩定時，試件粘接強度保持恒定不變。所以，在進行實際施工期間，當試件表面過于潮濕時，要使用噴燈等烘干設備對其進行烘干處理，當縫表面完全干燥后，方可對其聚氨酯材料進行嵌縫施工，只有這樣，才能最大限度地提高建筑接縫處的防水性能。

2.5 試件表面潔凈程度對界面粘接強度的影響試驗

2.5.1 試驗方案

在制作含有泥土或者灰塵的試件期間，要利用刷子，在試件表面涂上一層灰塵或者泥土，涂抹操作重復3次。然后，將聚氨酯材料填入到2塊試件之間，從而完成對試件的制備。同時，將養護環境溫度控制在18～22 ℃，相對濕度設置為20%，養護時間設置為14 d。

2.5.2 試驗結果分析

對表面粘有泥土、灰塵的試件進行拉伸試驗時，其材料出現斷裂現象，導致膠體與粘接基材之間的界面處出現一道斷口，本次試驗所獲得試驗結果如表8所示。

由表8可知，與表面粘有灰塵的試件相比，表面干凈的試件所對應的粘接強度大幅度上升，這表明只有保證試件表面的干凈，避免其出現灰塵或者泥土，可以最大限度地提高聚氨酯材料的粘接效果。所以，在實際施工期間，試件表面一旦出現泥土或者灰塵時，相關人員要做好對其表面清潔工作，避免因試件表面不干凈而影響聚氨酯材料的粘接強度。

3 結語

（1）通過采用對比試驗的方式，對聚氨酯材料的界面劑性能進行對比分析，發現界面劑的涂刷和使用，可以確保聚氨酯材料與基座之間的粘接力得以大幅度提高，使其能夠更好地適應變形情況。同時，界面劑種類不同，對聚氨酯材料的粘接力存在不同程度的影響，與其秀珀界面劑SP-7881和秀珀界面劑SP-78872種界面劑材料相比，郝斯特界面劑對聚氨酯材料的粘接力產生的影響程度較為明顯；

（2）對于非焦油型聚氨酯材料而言，其粘接強度通常會受到養護環境這一因素的影響，其中，當養護環境比較干燥時，聚氨酯材料所對應的強度值會不斷增加。無論養護環境溫度低，還是養護環境過于潮濕，聚氨酯材料的強度均不斷減小；

（3）當養護環境一致，且凍融循環次數相同時，與非焦油型聚氨酯材料所對應的拉伸

強度會不斷升高，遠遠超過普通焦油型聚氨酯材料。所以，當養護環境溫度較低時，為了保證建筑接縫處的防水效果，相關人員要優先選用非焦油型聚氨酯材料；

（4）對于聚氨酯材料而言，表面是否涂有界面劑，一旦試件界面出現潮濕，聚氨酯材料的粘接強度會大幅度下降。所以，在進行實際施工期間，一旦出現構件界面潮濕問題，相關人員要及時烘干處理縫表面，當縫表面完全烘干后，方可對聚氨酯材料進行嵌縫施工操作，只有這樣，才能最大限度地提高接縫處的防水性能；

（5）當混凝土表面附著大量的灰塵或者泥土時，會降低聚氨酯材料的粘接效果。所以，

為了保證工程施工質量，一旦接縫表面出現大量的泥土、灰塵時，要對其進行全面清潔處理和烘干，從而避免對聚氨酯材料粘接效果產生不良影響。

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