基于密封膠應用問題看住宅工業化的發展現狀

 (Guangdong Pustar Adhesives & Sealants Co., Ltd.; Dongguan Guangdong 523646)

Abstract: Housing industrialization will be applied in house from development main trend. This paper analyzed the problems of sealants with used in housing industrialization for sealing, just like Mistakes for sealant choosing, Inperfction of construct technique, Lack of test standard, Shortage of construct technique experience, and Limit of raw material. The development state of housing industrialization which were Low level of standardization, Low level of integer industrialization, PC apply cause for PC ratio, and Opportunity more than challenge were evaluated.

Key words: Sealant; Application; Housing industrialization; Development

 

產業化生產和預制裝配是建筑行業的發展趨勢，在發達國家和地區，預制裝配式建筑發展迅速，不斷得到改進和完善。歐美、日本等國鋼結構（SS）和裝配式預制混凝土（PC）結構占其建筑領域的85 % 以上，美國甚至超過90 %，新加坡、韓國、中國臺灣、香港等地區為加強推廣力度直接針對建筑工業化立法，明確規定單一建筑PC率必須超過一定比例方可施工。我國建筑工業化起步較晚，推動其發展是黨中央、國務院關于全面建設成小康社會的重大舉措，必將成為未來建筑發展的主流。政府主導的保障性住房（包括廉租住房、經濟適用住房、公共租賃住房和動遷安置房等）具有類型少、規模大，為建筑工業化中的住宅工業化發展提供了重要推動作用^[1]。與傳統施工模式相比，住宅工業化建造模式能實現大規模生產，生產速度快，成本進一步降低。對于復雜節點采用PC構件，能有效兼顧施工效率和施工質量，控制結構實體質量及滲漏、裂縫等質量通病的發生^[2]。密封膠作為裝配式住宅施工縫重要的配套嵌縫材料，能起到修飾和密封防水的雙重作用。本文通過對住宅工業化密封膠的應用存在的問題分析，側面評估住宅工業化在我國發展的具體現狀。

1 住宅工業化及其優點

圖1  住宅工業化用PC構件及其裝配

住宅工業化是以構配件預制化生產、裝配式施工，以設計標準化、構件部品化、施工機械化為特征，整合設計、生產和施工等整個產業鏈，實現住宅產品節能、環保、全生命周期價值最大化的新型生產方式^[3]。發展裝配式住宅又是實現住宅工業化的關鍵。PC構件生產工廠化，是住宅工業化的標志之一。PC構件的特點是將建筑物中復雜部分（飄板與裝飾線條的外墻、樓梯等）在工廠中預制完成，提前解決施工困難于工廠，能大幅度降低現澆施工難度，可加快施工進度。PC構件具有生產質量好、工藝簡單、周期短（無需支模、綁筋、澆筑、養護、拆模等工序）、現場施工及濕作業大大減少、混凝土遺撒和噪聲擾民降低等優點，有利于文明施工和環境保護^[4]。住宅工業化特點是預制和部品化，采用PC構件進行裝配式施工，相對傳統施工模式減少采用預制裝配式施工，施工模板可減少85 %、腳手架用量減少50 %、節省鋼材2 %、節省混凝土7 %、節電10 %、節水40 %、節省施工用地10 %、減少建筑垃圾91 %（如圖2）以上。由于生產效率提高，人工可節省20～30 %，工期可縮短30～50 %，形成規模預制建造后，可節省造價10～15 %^[5]。

圖2  采用預制裝配式施工各材料減少相對比例

2 密封膠在住宅工業化應用中存在的問題

2.1 密封膠選擇不合理

住宅工業化建筑為抵抗環境條件和地質變化引起的熱脹冷縮現象常預設置施工縫，施工縫一般采用建筑密封膠進行嵌填，起到修飾和密封防水的雙重作用。根據應用部位的結構特點及環境變化，合理選擇建筑密封膠對建筑耐久性和保值性具有重要意義。根據應用部位特點，采用密封膠應關注的性能包括：①抗位移性——預制板接縫部位在應用過程中受環境溫度變化會出現熱脹冷縮現象，使得接縫尺寸發生循環變化，密封膠必須具備良好的抗位移能力；②耐候性——部分使用部位長期處于外露條件，采用的密封膠必須具有良好的耐候性；③粘接性——主要結構組成為水泥混凝土，為保證密封效果，采用的密封膠必須與水泥混凝土基材粘接良好；④無污染性——密封膠若作為外露密封使用，為整體美觀需要還應具備無污染性；⑤應力松弛性——密封膠應具備一定的應力松弛性，在位移過程中對粘接面的作用力隨著時間的增加而下降，不易使粘接面長期受力而造成粘接破壞；⑥涂漆性——現代裝飾為追求整體的美觀度，常對表面進行噴漆處理，可涂漆性也是一項重要的性能指標。

表1  常見幾種類型建筑密封膠性能對比

常見的建筑密封膠有硅酮類（SR）建筑密封膠、聚氨酯類（PU）建筑密封膠和硅烷改性聚醚類（MS）建筑密封膠等^[6]，其性能對比見表1，其中SR類建筑密封膠是指以線性聚硅氧烷為主要原料制成的密封膠，其高分子鏈主要由Si-O-Si組成，在固化過程中交聯劑與基礎聚合物反應形成網狀的Si-O-Si骨架結構，具有優異的耐紫外老化性，是幕墻首選；但其表面不能涂漆，且SR建筑密封膠中的硅油會滲透、擴散到接縫周圍，吸附空氣中灰塵后產生污染。PU類建筑密封膠是以聚氨酯預聚體為主要成分制成的密封膠，其高分子鏈主要由C-O-C和N-C-N組成，具有可涂漆，對基材無污染，與混凝土粘接性好等特點；缺點為耐老化性能相對較差^[7]。MS類建筑密封膠是以端硅烷封端聚醚為基礎樹脂制備的密封膠，分子鏈主要有C-O-C和Si-O-Si，具有固化不產生氣泡，施工性良好，可涂漆，耐老化性好的特點，除不能用于玻璃幕墻外，其他建筑幕墻領域均滿足耐老化性能要求。

圖3  密封膠綜合性能對比

對以上三種類型密封膠建筑性能分別對抗位移性、耐候性、粘接性、無污染性和應力松弛性等分為差（1級），一般（2級）、好（3級），很好（4級）四個級別，并對應建立雷達圖進行分析對比（如圖3），可以看出，采用MS建筑密封膠用于住宅工業化外露施工縫密封綜合性能最好。

2.2 施工工法不完善

2.2.1 工法安全性不足

對粘結基面未采用基面處理劑進行強化預處理即直接施膠，導致粘結失敗。未采用基面處理劑處理可能增加密封膠失粘幾率的原因包括：①密封膠本身與粘結面極性不同；②粘結面存在粉塵和碎屑；③PC構件制備過程中粘結面存在脫模劑。按照GB/T 13477-2002^[8]中第8部分拉伸粘結性測定方法，探討基面處理劑預處理對某密封膠浸水后粘結性能的影響結果如圖4?？梢钥闯?，基面處理劑對密封膠浸水后粘結性能影響較大，基面處理劑處理后密封膠浸水后最大應力和最大應變均得到提高。

無底涂                          有底涂

圖4  基面處理劑預處理對某密封膠浸水后粘結性能的影響

2.2.2 工法細化程度不夠

 

圖5  預制外墻掛板接縫構造示意圖

根據廣東省將發布的裝配式混凝土結構技術規范，外掛墻板的接縫位置防水參照圖5。可以看出，技術規范推薦采用凹弧面刮膠法進行修飾。由于我國目前住宅工業化建筑處于初級階段，在設計-拆分-生產-裝配整個過程中，會產生施工縫縫寬誤差，最終體現為裝配式外墻接縫無法達到標準設計寬度，接縫設計寬度多集中在2～3 cm，實際現場裝配后，多集中在1～4 cm縫寬，由于施工縫寬窄不一，采用凹弧面刮膠法影響整體美觀。若采用平面刮膠法，在整條縱縫或橫縫中尋找最寬的縫寬，以此縫寬為標準，利用美紋膠帶的貼法，窄縫時，將部分密封膠打在外墻上（薄層），使整條長縫的密封膠從外觀上看是同樣寬度，但膠面粗大且不能完全消除偏差。國外一般推薦采用凹槽刮膠法，通過修飾工具，使密封膠膠面相對于外墻面下凹3～5 mm，由于外墻面與膠面不在同一平面，利用縫的陰影作用，能減小寬縫與窄縫的差距，特別是在側面角度時，能有效改善視覺效果（如圖6）^[9]。

圖 6  常見的幾種刮膠做法

2.3 缺乏配套密封膠檢測標準

現有的GB/T 14683-2003^[10]和JC/T 482-2003^[11]均是按主體聚合物化學組成制定的測試標準，但缺少MS建筑密封膠相應的標準。MS建筑密封膠在日本應用已非常廣泛，并且形成對應的性能要求（JIS A 5758-2004 建筑物接縫和門窗玻璃用密封膠）。例如：1986年竣工的日本大阪HILTON大酒店和位于東京的日本鐘化大樓，用于預制板外墻密封歷時約30年密封膠整體性能良好，無明顯粉化、龜裂等老化特征，應用實踐已證明其適用于住宅工業化外墻接縫密封，在該應用領域綜合性能優于PU和SR建筑密封膠?，F有的MS建筑密封膠產品有單組分和雙組分兩種，以單組分MS建筑密封膠為例，其性能特點有別于SR建筑密封膠和PU建筑密封膠，產品彈性恢復率性能表現較低（應用過程具有很好應力緩和性，不易出現粘結破壞），如果采用JC/T 881-2001^[12]行產品檢測，其彈性回復率測試結果不符合指標要求，而采用GB/T 22083-2008^[13]進行檢測最高只能符合該標準中的12.5 P類型產品要求，實際的彈性密封膠測試結果卻為塑性材料，明顯欠妥。

2.4 應用施工經驗不足

建筑工程領域由于應用施工人員知識水平和技能參差不齊，存在部分人員對基材、密封膠特點及相應施工工藝缺乏深入了解，常見的施工應用經驗不足包括：①對密封膠固化方式缺少了解，不了解密封膠的固化特點，如單組分密封膠的固化曲線規律，錯誤的認為的固化速度和固化時間為等比例增長關系，在密封膠未固化完全就進行切割（準備打磨），導致返修，影響施工進度。②不注重密封膠與基材粘結匹配性差，在不了解密封膠對基材的粘結性的情況下，未對難粘基面采用基面處理劑進行預處理就直接施膠，導致基材與粘結面失粘出現漏水。③密封膠混合使用，部分工程為節約成本，同時為保證整體粘結性和外觀度，采用SR建筑密封膠和PU建筑密封膠混合使用，下層施用SR建筑密封膠襯底，上層采用PU建筑密封膠修飾，導致與SR建筑密封膠接觸面上的PU建筑密封膠封端，而無法固化，造成工程返工。

2.5 原材料受限

建筑密封膠制備屬精細化學，產品性能穩定性對原材料的依賴性很高，但由于我國化工行業起步較晚，部分原料的制備和純化技術仍未突破，產品批量制備受限。例如，MS建筑密封膠制備所需的重要原料MS聚合物，其生產技術仍被日本壟斷（主要有鐘化和旭硝子），導致MS建筑密封膠制造成本居高不下，影響MS建筑密封膠的推廣。

3 住宅工業化的發展現狀

3.1 標準化程度不夠

住宅工業化技術應用于保障性住房尚未形成明確的標準規范及完整的具體實施方式。①設計標準化程度不夠，由于承接的設計單位對標準化、部品化工作了解不透徹，設計時將市場上的部分設計圖和過去商品房圖紙套用到住宅工業化建筑設計中，容易在后續建造、裝配過程產生很多問題。②建造標準化程度不夠，建造過程效率非常低，周期長，材料消耗多，質量和成本難以控制。③裝配標準化程度不夠，標準部品進行裝配式施工時，常會出現不同程度的裝配誤差，造成施工縫實際與設計尺寸偏差較大。④配套材料標準化程度不夠，配套輔材材料缺少相應的國家檢測標準，不依賴應用推廣。

3.2 整體工業化水平相對較低

發達國家目前已基本實現了住宅建筑工業化，而國內對住宅工業化仍然比較陌生，技術的發展還處于推廣應用階段，勞動力技術水平、生產條件相比之下有不小差距，生產效率不高，技術人才短缺，真正有資質做住宅工業化的公司少，導致住宅工業化相關生產線少，設備和產品成本高，整體工業化水平低。

3.3 為了預制率而預制

各地區開始紛紛制定相關規定，誘發應付式的預制觀念。北京市明確規定公共租賃住房設計、施工應當逐步推進住宅產業化發展。深圳市保障性住房建設標準中也要求在保障性住房建設中工業化產品總量所占比例不應低于25 %。上海市出臺的《關于本市進一步推進裝配式建筑發展的若干意見》中規定2015年裝配式住宅不應少于落實建筑面積的30 %。為此，多數建造商開始為了達到PC預制率的準入門檻兒而使用PC構件，主要構造仍然以傳統施工方式為主，配合些許PC構件進行簡單拼裝，整體技術水平沒有得到根本性提高。

3.4 機遇勝于挑戰

住宅工業化在我國仍處于起步階段，由于施工經驗不足和預制率低，導致住宅工業化建筑相比于傳統施工建筑在性能和成本上仍然沒有明顯競爭優勢^[14]。但許多關鍵技術已經開始得到解決，滿足裝配式住宅構件的吊裝要求的大型機械使用；計算機模擬和試驗相結合的研究手段使得節點抗震性能不斷改善，并滿足抗震要求。城市化發展進程中的國家政策性引導給住宅工業化建筑的發展不斷提供重要支撐和契機。各地區相應裝配式混凝土結構技術規程的制定，給住宅工業化建筑的推廣提供了重要指導作用。各明確規定預制率的保障性住房建設紛紛上馬，如同給建筑領域注射了一針強心針，促使各建筑商在實踐中不斷思考推動住宅工業化建筑深化的方法和途徑，必然加速住宅工業化的發展進程。

4 結束語

住宅工業化在我國發展起步較晚，雖然存在的問題仍然很多，但必然成為我國建筑行業未來發展的主流。政府為主導的保障性住房建設有利于工業化、規?；a，能有效推動住宅工業化的發展進程。在國家、地方政府的介入和推進，及相關技術人員的共同努力下，有效整合各方面資源，能使住宅工業化發展很快進入正軌，形成符合我國特色的裝配式建筑綜合體系，并贏得設計單位、建設單位、施工單位及業主的一致認可。

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