装配式|装配式建筑密封防水系统

前言

近年来，国家提倡大力发展装配式建筑，推动产业结构升级。2016年住建部发布《建筑产业现代化发展纲要》，对装配式建筑的发展提出明确目标，“十三五”期间，装配式建筑要达到新建建筑的20%，保障性安居住房装配式建造比例达到40%。2装配式结构017年6月1日，GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》、GB/T 51232—2016《装配式钢结构建筑技术标准》、GB/T 51233—2016《装配式木结构建筑技术标准》正式实施。装配式建筑迎来新的发展机遇BIM期。

1.装配式建筑及发展概况

1.1 装配式建筑定义

装配式建筑是指采用预制的构件在工地装配而成的建筑，由结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统等主要部分采用预制构（部）件部品集成装配建造而成。装配式建筑坚持标准化设计、工厂化生产、装配式施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用六项原则，构件主要种类包括内外墙板、叠合楼板、预制框架梁和柱、阳台、空调板、楼梯、装饰构件等。

1.2 国外装配式建筑发展概况

1910年德国建筑师格罗皮乌斯首次提出钢筋混凝土建筑应当预制化、工厂化。法国建筑师柯布西耶最早提出“像造汽车一样造房子”，体现了装配式建筑的工业化。装配式建筑的早期发展得益于工业革命和城镇化发展，其高速发展始于第二次世界大战后，欧洲国家以及日本等房荒严重，迫切要求解决住宅问题，推动了装配式建筑的发展。

1.3 我国装配式建筑发展概况

我国装配式建筑和建筑工业化始于上世纪50年代，以苏联模式为主，有砖混结构预制楼板、楼梯踏步、大梁、门窗过梁以及预制门窗框，单多层厂房的门式排架柱、预制大跨度屋架、牛腿、吊车梁、屋面板等；80年代达到顶峰，预制构件厂星罗棋布。不同时期、不同地域先后出现内浇外挂、先浇后挂、大板、轻板、升板、盒子房等建筑，以及混凝土结构、钢结构、木结构、轻钢龙骨结构等构造形式；轻质隔墙板、保温板、成品烟道、风道、隔板、装饰板、各种材质水池、墩布池等室内部品应用也较为广泛。由于计划经济体制下企业缺乏技术创新的动力，到90年代初，我国在材料技术、理论体系、规范标准图集、建筑技术等方面都没有实质性的提高，存在的问题主要包括接缝开裂、渗漏严重、抗震性能、冷热桥、抗振隔音效果差等，建筑工业化几乎处于停滞状态。

1995年，建设部发布《建筑工业化发展纲要》，2001年万科、远大等开始试点“国家住宅产业化基地”，2006年《国家住宅产业化基地试行办法》实施，2007年万科在上海建成全国首个装配式建筑，以“两提两减（提质、提效、减少人工、节能减排）”为目标的装配式建筑被列为国家发展战略，给建筑业产业结构升级提供了前所未有的发展机遇。

2.装配式建筑密封防水系统

装配式建筑密封防水系统是东方雨虹专门针对装配式建筑开发的密封防水系统，在提供建筑全方位密封防水系统解决方案的基础上，提供从产品研发、生产、设计、施工、技术咨询、维保服务的全过程和系统化服务，可满足装配式建筑密封防水的工程需求。

装配式建筑密封防水系统包括“SAFable赛堡”地下工程防水防护系统、“EDEE宜顶”装配式屋面防水系统、PC建筑改性硅酮密封防水系统、“虹安适”防水防潮系统、“虹彩衣”外墙保温防水系统等子系统。

（1）“SAFable赛堡”地下工程防水防护系统采用叠合或复合工艺，辅以齐全的配套材料和配件，标准化施工管理，确保防水功能的实现。在防水行业内首次推出防水系统设计使用寿命的概念，提出防水系统设计与材料防水原理、与工程防水机理、与工程建造工艺、与防水设计标准相符合，满足工程及客户需求，采取工程可靠度的分析、设计、选材、施工、管理、评价的系统论、方法论，提供明确的系统可靠性保障。

（2）“EDEE宜顶”装配式屋面防水系统采用工业化生产、现场装配施工，可靠度高，使用寿命长，安全、环保、绿色、节能，可避免常规屋面严重的构造性缺陷导致大面积渗漏现象。根据刚柔并济、满粘防水的原则，杜绝屋面窜水，突破排水坡度限制，设置双层排水口，处理径流排水和渗流排水，彻底解决屋面渗漏问题。

（3）PC建筑改性硅酮密封防水系统包括PC或PCF板的建筑密封、建筑外墙饰面密封以及建筑室内密封等子系统，专门解决装配式结构（混凝土、钢结构、木结构）因受温度伸缩（干缩）、地震台风、结构荷载、不均匀沉降等作用产生位移接缝以及PC建筑内外饰面的非位移接缝的密封防水问题，如石材、金属、铝塑板等幕墙体系及门窗密封胶、各类型的墙地面装饰板材用免钉胶、厨卫洁具防霉密封胶、弹性瓷砖胶和地板胶等，具有粘接密封性好、低模高弹、绿色环保（无甲醛、无溶剂、无污染）、耐候耐久抗疲劳、施工性能好等特点。

（4）“虹安适”防水防潮系统是根据厨卫结构不同的基层、不同的装饰面层材料、墙地面不同部位的防水防潮工程需求以及找平层、防水层、粘接层、饰面层的材料特性而研发的防水防潮系统解决方案，专门解决厨卫间的防水防潮、粘结空鼓、掉砖、防霉和密封问题。

（5）“虹彩衣”外墙保温防水系统是根据不同的外墙构造，结合不同的结构基层状况、找平层、防水层、保温层、饰面层的材料特性、构造层次和应用性能而研发的外墙保温防水系统解决方案，分为有保温、无保温的饰面涂料、饰面砖、饰面装饰板、轻质混凝土、清水混凝土、装饰混凝土挂板及不同的幕墙结构体系（石材、金属、玻璃幕墙）等子系统，系统解决外墙整体防水、细部防水、粘结空鼓、掉砖以及幕墙结构体系的防水、防潮、防风、密封等问题，尤其适用于装配式建筑和被动房等绿色建筑。

3.改性硅酮密封胶介绍

3.1 改性硅酮密封胶

改性硅酮密封胶也称MS胶，是指以采用日本KANEKA公司开发的MS聚合物为主要材料生产出的单组份或双组份密封胶，是针对硅酮胶无法克服石材污染和涂饰性问题而开发的。日本于1978年开始生产和应用，有近40年的成功应用史，在装配式建筑的细分领域占有80%的市场份额；在欧美国家装配式建筑领域占有60%以上份额。

3.2 改性硅酮密封胶标准

改性硅酮密封胶名称来源于日本标准JIS 5758，称为变成或改性硅酮（MS）。在JC/T 883—2001《石材用建筑密封胶》中，国内首提硅酮改性类（MS）；密封胶按聚合物区分，如硅酮类—代号SR、聚氨酯类—代号PU、聚硫类—代号PS、硅酮改性类—代号MS等。在JC/T 485—2007《建筑窗用弹性密封胶》明确为改性硅酮聚合物（见表1）。GB/T 23261—2009《石材用建筑密封胶》明确产品按聚合物分为硅酮（SR）、改性硅酮（MS）、聚氨酯（PU）。新修订的GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》明确为改性硅酮密封胶，但严格说，改性硅酮不是对硅酮进行改性，而是属于非硅酮类产品，主要成分为端硅烷基聚氧化丙烯醚，硅烷封端、主链为聚醚长链；从有机化学命名规则说，应称为有机硅改性聚醚，如称为改性硅烷则完全错误。鉴于名称的来历（翻译）、标准的历史原因和传承、现行有效规范标准，称为改性硅酮则更适合，更易推广应用。

3.3 MS聚合物性能特点

MS Polymer（MS聚合物）的性能特点是：主链为聚氧化丙烯醚柔性链段，由于采用特殊的分子设计和聚合工艺，分子量在12000～15000之间，在有机化学里可以说非常均一，性能稳定，支链为端硅烷基且为封端官能团，交联密度相对弱，因此模量较低，适宜应力缓和能力和高弹性回复率，能追随由于结构热胀冷缩、风荷载、地震作用、不均匀沉降等环境影响下产生的接缝伸缩和剪切变形；聚合物粘度较低，具有良好的低温施工性、挤出性、优越的固化性能和储存稳定性。MS Polymer分子结构和交联特性决定改性硅酮密封胶（MS胶）的性能和质量，非硅酮（含低污染）密封胶、聚氨酯（含改性聚氨酯）密封胶、STP-E杂化胶可以比拟的。从各项综合性能而言，改性硅酮（MS）密封胶是综合性能最优异、最适于混凝土装配式建筑密封防水工程应用需要的。

4.装配式建筑对密封胶的性能要求

装配式建筑对密封胶性能的要求主要包括：

（1）粘接性：始终是最重要的性能之一。混凝土是一种多孔性材料，孔洞的大小和分布不均匀，不利于密封胶的粘接；混凝土本身呈碱性，部分碱性物质迁移到密封胶和混凝土接触界面，影响粘接效果；部分脱模剂残存在预制构件表面，影响密封胶的粘接性能。因此，配套专用底涂非常关键。

（2）气密性和水密性：赋予建筑物良好的气密性和水密性是最基本的性能，与PC/PCF板形成连续的不渗透层，PC板与密封胶形成的外墙密封防水系统宜按照幕墙规范对气密性、水密性等应用性能指标作出相应的、明确的要求。

（3）力学性能：预制外墙板、装饰板在荷载、温度、收缩等作用下，外墙板之间会产生相对位移，PC密封胶必须具备一定的弹性，有一定的自由伸缩变形能力和恢复能力。

（4）耐久性和耐候性：预制墙板、饰面板是建筑外围护结构，建筑外墙分隔缝、装饰缝宜与PC结构、围护板的分隔一致，以充分发挥密封胶的延弹性，抵抗接缝的位移变形；密封胶完全暴露在室外，日晒雨淋、昼夜温差胀缩等会使密封胶逐渐老化，因此应具备一定的耐久性和耐候性。

（5）抗疲劳性和蠕变性：环境温度变化出现热胀冷缩现象，使得接缝尺寸发生循环变化，一天一个循环，无时无刻不在变化，必须具备良好的抗位移能力和抗疲劳性；PC板密封胶应具备一定的蠕变性，即便粘结面长期处于拉伸受力状态，也不易发生粘结或内聚破坏。

（6）其他性能：包括防霉、耐水、防污染性、易涂装性、可维修性、建筑材料相容性等。

5.改性硅酮（MS）胶性能特点

改性硅酮（MS）胶的性能特点如图1所示，具体包括：

图1改性硅酮（MS）胶的性能特点

（1）粘接性能：除玻璃外的几乎所有材质均能实现可靠粘接；定伸粘结性、浸水后定伸粘结性、热压冷拉后的粘结性满足标准要求；配以专用底涂和标准化施工，确保粘接性能。

（2）密封性能：水密性、气密性超过幕墙及门窗密封性能，满足被动房气密性的严格要求。

（3）耐候耐久：直接外露使用，耐老化、不变色，达到日本JS 5758和国标双重标准（9030）；具备-30℃～90℃环境的耐热耐寒性；超过6000次的抗疲劳性。

（4）低模高弹：在23／-20℃的试验室标准温度下，拉伸粘结性拉伸模量仅为0.2MPa，且基本不受温度和湿度的影响；弹性恢复率（报告均值88%）≥80%，满足标准要求。

（5）位移变形：在温度位移情况下的设计伸缩率20%、剪切形变率30%；风荷载及地震引起位移的情况下，设计伸缩率30%、剪切形变率60%；均优于单/双组份的聚氨酯密封胶和常见的单组份改性硅酮、单组份硅酮密封胶，随缝变形，以柔适变，变形能力强，接缝宽度小，用量少，详见表2。

（6）应力缓和：来自MS聚合物的低粘度、低模量和高延伸性，通过应力的重分布，缓解胶体的长期应力集中现象；体现在定伸粘结性、胶体内聚破坏、伸缩剪切形变率及超过6000次抗疲劳性等指标。

（7）非污染性：由于不添加任何易挥发溶剂或易迁移增塑剂，不含硅油、硅树脂，不会吸附空气中的灰尘而造成污染，可使建筑保持持久的美观，提升建筑物的价值，彻底消除墙面污染；后期维修简易、可靠且综合成本低。

（8）环保性能：不含活泼的异氰酸酯结构和游离NCO；无溶剂、不含甲醛以及极低的可挥发物（远远低于国家标准）、无毒无味，是最环保的建筑密封胶；经过长期浸水测试，耐水性能优异，可用于城市装配式综合管廊；双组份的配方设计，配以专用双组份胶枪使得多余胶量可重复利用，施工损耗更低。

（9）涂饰性能：不含硅油、硅树脂（水性涂料不易附着），较低界面能，水性涂料可靠附着；无溶剂、极低的可挥发物质，具有完美的易涂装性，使得PC建筑外墙颜色丰富多彩。

（10）快速固化：双组份的配方设计，固化速度受温湿度影响小，不会产生气泡、鼓包和龟裂现象，胶体固化更均匀、更快速，表干时间4h，实干时间24h。

（11）操作性能：MS聚合物的低粘度、低模量，使得MS胶具有良好的操作性、触变性、挤出性、低温柔性等优异性能。

硅酮密封胶由于存在硅油、硅树脂及塑化剂的析出，容易吸附空气中的灰尘而造成胶缝的污染；硅油渗入粘结基面，影响粘结性能及可维修性；硅酮密封胶造成建筑饰面污染的原因如图2所示；图3为上海恒生银行维修前后的效果对比；图4为硅酮胶及MS胶的效果对比。

图2 硅酮密封胶造成建筑饰面污染的原因

图3 上海恒生银行维修前后的效果对比

图4 硅酮胶及MS胶的效果对比

6.装配式建筑及装饰混凝土节点构造及接缝设计

6.1 装配式建筑及装饰混凝土节点构造如图5所示

图5装配式建筑及装饰混凝土节点构造

6.2 接缝设计

装配式建筑接缝可根据结构的位移能力，分为位移接缝和非位移接缝；根据接缝构造形式不同分为开放接缝（开缝构造）和填充接缝（密封构造）；填充接缝根据设防措施不同分为单道密封、双道密封和双道带排水密封。

（1）位移接缝：因结构的干燥、温度收缩、风荷载及地震荷载等造成的伸缩或剪切位移，如PC/PCF板接缝、幕墙系统接缝、GRC板接缝、窗框与结构接缝等。

（2）非位移接缝：采用线膨胀系数较低的材料，因温度和湿度产生的收缩位移，也称为不移动或移动较小的接缝，如以粘接为主的石材、混凝土装饰板的接缝及窗框与饰面材料接缝。

接缝的设计流程如图6所示。

图6接缝的设计流程

7.装配式建筑工程案例

长沙麓谷小镇

长沙旭辉国际广场

广州玮莱合家及湖光山色样板房

北京朝阳区平房乡回迁样板楼

绍兴滨海大酒店

天津双青新家园

原文参见《混凝土世界》2019年02期 P36-P43

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