1.裝配式建築概述及發展
1.1 裝配式建築的定義
裝配式建築是指在施工現場采用預制構件裝配而成的建築,是將預制構件在結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備和管線系統中集成裝配而成的建築。裝配式建築堅持標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、壹體化裝修、信息化管理和智能化應用六大原則,主要構件類型包括內外墻板、疊合樓板、預制框架梁柱、陽臺、空調板、樓梯、裝飾構件等。
1.2國外裝配式建築發展概況
1910年,德國建築師格羅皮烏斯首次提出鋼筋混凝土建築應預制化、工廠化。法國建築師柯布西耶首次提出 "像造汽車壹樣造房子",體現了裝配式建築的工業化。裝配式建築的早期發展得益於工業革命和城市化進程,其快速發展始於二戰後,歐洲國家以及日本等住房嚴重短缺,急需解決住房問題,推動了裝配式建築的發展。
1.3我國裝配式建築發展概況
我國裝配式建築和建築工業化起步於20世紀50年代,主要以蘇聯模式為主,有磚混結構預制樓板、樓梯踏步、橫梁、過梁門窗和預制門窗框、單層和多層廠房、門排和門柱、預制大跨度屋架、牛腿、吊車梁、屋面板等。預制構件廠在 20 世紀 80 年代達到頂峰,預制構件廠星羅棋布,預制構件數量龐大,預制構件種類繁多。預制構件廠星羅棋布。不同時期、不同地區相繼出現了內澆外掛、後澆外掛、大板、輕板、漲板、箱房等建築,以及混凝土結構、鋼結構、木結構、輕鋼龍骨結構等多種建築形式;輕質隔墻板、保溫板、成品煙道、風管、隔墻板、裝飾板、各類材料水池、墩布水池等室內構件也得到廣泛應用。由於計劃經濟體制下企業缺乏技術創新,到20世紀90年代初,我國的材料技術、理論體系、規範標準和圖集、建築工藝等都沒有實質性的提高,存在的問題主要包括接縫開裂、滲漏嚴重、抗震性能、冷熱橋、減震隔音效果等,建築工業化幾乎處於停滯狀態。
1995年,建設部頒布了《建築工業化發展綱要》,2001年,萬科、遠大開始試點 "國家住宅產業化基地",2006年《國家住宅產業化基地試行辦法》開始實施,2007年,萬科在上海建造了第壹幢裝配式建築,被稱為 "兩提兩減"。以 "兩提兩減(提高質量、提高效率、減少用工、節能減排)"為目標,裝配式建築被列為國家發展戰略,為建築業產業結構升級提供了前所未有的發展機遇。
二、裝配式建築密封防水系統
裝配式建築密封防水系統是東方雨虹專為裝配式建築研發的密封防水系統,在滿足裝配式建築密封防水工程需求的基礎上,提供建築密封防水系統全套解決方案,並提供產品研發、生產、設計、施工、技術咨詢、維護服務等全過程、系統化的全方位服務。密封防水工程需求。
裝配式建築密封防水系統包括 "SAFable "地下工程防水防護系統、"EDEE "裝配式屋面防水系統、PC建築改性矽酮密封防水系統、"彩虹安居 "防水防潮系統、"彩虹彩衣 "外墻保溫防水系統等子系統。
(1)"虹安SAFable "地下防水保護系統采用層壓或復合工藝,輔以全套配套材料和配件,標準化施工管理,確保防水功能。在防水行業首次引入了防水系統設計壽命的概念,提出防水系統設計與材料防水原理、與工程防水機理、與工程施工工藝、與防水設計標準相結合,滿足工程需要和客戶需求,采取對工程可靠性的分析、設計、選材、施工、管理、評估的系統化理論、方法,為系統的可靠性提供了明確的保證。
(2)"EDEE "裝配式屋面防水系統采用工業化生產,現場裝配施工,可靠性高,使用壽命長,安全、環保、綠色、節能,可避免常規屋面嚴重構造缺陷導致的大面積滲漏現象。根據剛柔相濟、全粘防水原理,消除屋面竄水,突破排水坡度限制,設置雙排水口,處理徑流排水和滲漏排水,徹底解決屋面滲漏問題。
(3)PC 建築改性矽酮密封防水系統包括 PC 或 PCF 板建築密封、外墻飾面密封、建築內部密封等子系統。它專門解決裝配式結構(混凝土結構、鋼結構和木結構)因溫度膨脹和收縮(幹燥和收縮)、地震和臺風、結構荷載和不均勻沈降而產生的位移縫以及 PC 建築內外飾面非位移縫的密封和防水問題。位移縫的密封防水,如石材、金屬、鋁塑板幕墻系統及門窗密封膠,各類墻地裝飾板免釘膠,廚衛潔具防黴密封膠,彈性瓷磚膠及地板膠等,具有粘結密封性好、低模量高彈性、綠色環保(無甲醛、無溶劑、無汙染)、耐候性好、耐久抗疲勞、施工性能好等特點。
(4)"雨虹 "防水防潮系統是根據廚衛不同基層結構、不同裝飾面層材料、不同部位墻地面的防水防潮工程需要,以及找平層、防水層、粘結層、飾面層的材料特性,專門為解決廚衛防水防潮、粘結起鼓、掉磚、發黴和密封等問題而開發的防水防潮系統解決方案。
(5)"彩虹彩塗 "外墻保溫防水系統是根據不同外墻構造,結合不同基層構造條件、找平層、防水層、保溫層、飾面層的材料特性、施工水平和應用性能而研發的外墻保溫防水系統解決方案,分為保溫、不保溫的飾面層、塗料、飾面磚、飾面層等。又分為塗料、飾面磚、飾面裝飾板、輕質混凝土、清水混凝土、混凝土裝飾板和不同的幕墻結構系統(石材幕墻、金屬幕墻和玻璃幕墻)等子系統。它系統地解決了外立面幕墻結構體系的整體防水、細部防水、粘結起鼓、掉磚防水、防潮、防風、密封等問題,特別適用於裝配式建築、被動房等綠色建築。
3.改性矽酮密封膠簡介
3.1改性矽酮密封膠
改性矽酮密封膠又稱MS膠,是指采用日本KANEKA公司開發的MS聚合物為主要材料生產的單組分或雙組分密封膠,是針對矽酮膠無法克服的石材汙染和飾面問題而開發的。日本從1978年開始生產和應用,至今已有近40年的成功應用歷史,在裝配式建築領域占80%的市場份額;在歐美裝配式建築領域占60%以上的份額。
3.2改性矽酮密封膠標準
改性矽酮密封膠的名稱來源於日本標準JIS 5758,被稱為成或改性矽酮(MS)。在JC/T 883-2001《建築石材用密封膠》中,國內首推矽酮改性類(MS);密封膠按聚合物區分,如矽酮類--代號SR,聚氨酯類--代號PU,聚硫類--代號PS,矽酮改性類--代號MS。矽改性(MS)等。在JC/T 485-2007《建築外窗彈性密封膠》中明確了改性有機矽聚合物(見表1)。GB/T 23261-2009《建築石材密封膠》中按聚合物明確分為有機矽(SR)、改性有機矽(MS)、聚氨酯(PU)。新修訂的GB/T 14683-2017《矽酮和改性矽酮建築密封膠》明確了改性矽酮密封膠,但嚴格來說,改性矽酮並不是矽酮的改性,而是屬於非矽酮產品,其主要成分是端矽烷基聚氧丙烯醚,矽烷封端,主鏈為長鏈聚醚;從有機化學命名規則上說,應該叫有機化學命名規則,應該叫矽酮改性聚醚,如改性矽烷則完全錯誤。鑒於名稱(譯名)的由來、標準的歷史原因和繼承性,目前有效的標準化規範和標準,稱為改性矽烷是比較合適的,也比較容易推廣應用。
3.3 MS 聚合物的性能特點
MS 聚合物(MS Polymer)的性能特點是:
1:主鏈為聚環氧丙烷醚柔性鏈段,由於采用了特殊的分子設計和聚合工藝,分子量在12000-15000之間,在有機化學中可以說是非常均勻的,性能穩定,支鏈末端為亞矽基和封端為官能團、交聯密度相對較弱,因此模量較低,適用於應力消除能力強且彈性恢復率高的場合,可隨結構因熱脹冷縮、風荷載、地震效應、不均勻沈降等環境影響而產生的接縫伸縮和剪切變形;聚合物粘度低,具有良好的低溫施工、擠出、固化性能優越和儲存穩定性。MS 聚合物的分子結構和交聯性能決定了改性有機矽密封膠(MS 膠)的性能和質量,非有機矽(包括低汙染)密封膠、聚氨酯(包括改性聚氨酯)密封膠、STP-E 混合型膠粘劑均可與之相比。從綜合性能來看,改性矽酮(MS)密封膠的綜合性能最為優異,最適合混凝土裝配式建築密封防水工程的應用需求。
4、裝配式建築對密封膠的性能要求
裝配式建築對密封膠的性能要求主要包括:
(1)粘結性:它始終是最重要的性能之壹。混凝土是多孔材料,孔洞大小和分布不均勻,不利於密封膠的粘結;混凝土本身呈堿性,部分堿性物質遷移到密封膠與混凝土的接觸界面,影響粘結效果;部分脫模劑殘留在預制構件表面,影響密封膠的粘結性能。因此,配套專用底漆非常關鍵。
(2)氣密性和水密性:賦予建築物良好的氣密性和水密性是最基本的性能,與PC/PCF板形成連續的防滲層、PC板與密封膠形成密封防水系統的外立面應按照幕墻規範對氣密性、水密性等應用性能指標做出相應的、明確的要求。
(3)力學性能:預制外墻板、飾面板在荷載、溫度、收縮等作用下,外墻板之間產生相對位移,PC密封膠必須具有壹定的彈性、壹定的自由伸縮變形能力和恢復能力。
(4)耐久性和耐候性:預制墻板、飾面板是建築圍護結構、建築墻體的分隔接縫,裝飾接縫應與 PC 結構、圍護結構的分隔壹致,以充分發揮密封膠的彈性,抵抗接縫處的位移變形;密封膠完全暴露在室外,日曬雨淋、晝夜溫差的伸縮會使密封膠逐漸老化,因此應具有壹定的耐久性和耐候性。耐候性。
(5)抗疲勞性和蠕變性:環境溫度變化的熱脹冷縮現象,使得接縫尺寸周期性變化,壹天壹個周期,時時刻刻都在變化,必須具有良好的抗位移性和抗疲勞性;PC 板密封膠應具有壹定的蠕變性,即使粘接面長期處於拉伸狀態,也不易粘接或內聚破壞。
(6)其他性能:包括防黴性、耐水性、抗汙染性、易塗刷性、可維護性、與建築材料的相容性等。
5.改性有機矽(MS)膠粘劑的性能特點
改性有機矽(MS)膠粘劑的性能特點如圖1所示,包括:
圖1 改性有機矽(MS)膠粘劑的性能特點
(1)粘接性能:除玻璃外的幾乎所有材料都能實現可靠粘接;定伸粘接、浸水後定伸粘接、熱壓後定伸粘接、浸水後粘接、熱壓後粘接、冷拉後粘接性能均符合標準要求;配合專用底漆和標準化施工,確保了粘接性能。
(2)密封性能:水密性和氣密性超過幕墻和門窗的密封性能,滿足被動房對氣密性的嚴格要求。
(3)耐候性和耐久性:直接暴露使用,耐老化、不變色,達到日本JS 5758和國標(9030)雙重標準;具有-30℃至90℃環境下的耐熱、耐寒性能;6000次以上的抗疲勞性能。
(4)低模量、高彈性:在23/-20℃試驗室標準溫度下,拉伸粘結模量僅為0.2MPa,基本不受溫度、濕度影響;彈性恢復率(報告平均值為88%)≥80%,達到標準要求。
(5)位移與變形:在溫度位移的情況下設計膨脹率為20%,剪切變形率為30%;風荷載和地震引起位移時,設計膨脹率為30%,剪切變形率為60%;均優於單/雙組分聚氨酯密封膠和常用的單組分改性矽酮、單組分矽酮密封膠,具有使接縫變形向柔軟變化的適宜性,變形能力強,縫寬小,用量少,見表2。
(6)應力消除:源於MS聚合物的低粘度、低模量和高伸長率,通過應力的再分布,緩解膠體的長期應力集中現象;體現在定伸粘結、膠體內聚破壞、脹縮剪切變形率和6000次以上的抗疲勞性等指標上。
(7)無汙染:由於不添加任何揮發性溶劑或易遷移的增塑劑,不含矽油、矽樹脂,不會吸附空氣中的灰塵而造成汙染,可使建築物保持持久的美觀,提升建築物的價值,徹底消除墻面汙染;後期維護簡便、可靠,綜合成本低。
(8)環保性能:不含活性異氰酸酯結構和遊離NCO;無溶劑、無甲醛且揮發物極低(遠低於國家標準),無毒無味,是最環保的建築密封膠;經過長時間的水浸泡試驗,耐水性能優異,可用於城市裝配式綜合管廊;雙組份配方設計,特殊的雙組份使多余的膠粘劑可以重復使用。雙組分配方設計,采用特殊雙組分,使多余膠量可重復使用,施工損耗更低。
(9)塗飾性能:不含矽油、矽樹脂(水性塗料不易附著),界面能低,水性塗料附著可靠;不含溶劑,揮發性物質極低,具有完美的易塗飾性,使PC建築立面色彩豐富多彩。
(10)固化速度快:雙組分配方設計,固化速度受溫度和濕度影響小,不會出現氣泡、鼓包和開裂現象,凝膠固化更均勻、更快速,表幹時間為4h,實幹時間為24h。
(11)操作性能好:MS聚合物的低粘度、低模量,使MS膠粘劑具有良好的操作性、觸變性、擠出性、低溫柔韌性等優異性能。
矽酮密封膠由於矽油、矽樹脂和增塑劑的存在析出,易吸附空氣中的灰塵而造成粘接縫的汙染;矽油滲入粘接基材,影響粘接性能和可修復性;矽酮密封膠造成建築飾面的汙染,如圖2所示;圖3為上海恒生銀行維修前後的效果對比;圖4為矽酮膠和MS膠的效果對比。
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