基于密封胶应用问题看住宅工业化的发展现状

 (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

 

产业化生产和预制装配是建筑行业的发展趋势，在发达国家和地区，预制装配式建筑发展迅速，不断得到改进和完善。欧美、日本等国钢结构（SS）和装配式预制混凝土（PC）结构占其建筑领域的85 % 以上，美国甚至超过90 %，新加坡、韩国、中国台湾、香港等地区为加强推广力度直接针对建筑工业化立法，明确规定单一建筑PC率必须超过一定比例方可施工。我国建筑工业化起步较晚，推动其发展是党中央、国务院关于全面建设成小康社会的重大举措，必将成为未来建筑发展的主流。政府主导的保障性住房（包括廉租住房、经济适用住房、公共租赁住房和动迁安置房等）具有类型少、规模大，为建筑工业化中的住宅工业化发展提供了重要推动作用^[1]。与传统施工模式相比，住宅工业化建造模式能实现大规模生产，生产速度快，成本进一步降低。对于复杂节点采用PC构件，能有效兼顾施工效率和施工质量，控制结构实体质量及渗漏、裂缝等质量通病的发生^[2]。密封胶作为装配式住宅施工缝重要的配套嵌缝材料，能起到修饰和密封防水的双重作用。本文通过对住宅工业化密封胶的应用存在的问题分析，侧面评估住宅工业化在我国发展的具体现状。

1 住宅工业化及其优点

图1  住宅工业化用PC构件及其装配

住宅工业化是以构配件预制化生产、装配式施工，以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征，整合设计、生产和施工等整个产业链，实现住宅产品节能、环保、全生命周期价值最大化的新型生产方式^[3]。发展装配式住宅又是实现住宅工业化的关键。PC构件生产工厂化，是住宅工业化的标志之一。PC构件的特点是将建筑物中复杂部分（飘板与装饰线条的外墙、楼梯等）在工厂中预制完成，提前解决施工困难于工厂，能大幅度降低现浇施工难度，可加快施工进度。PC构件具有生产质量好、工艺简单、周期短（无需支模、绑筋、浇筑、养护、拆模等工序）、现场施工及湿作业大大减少、混凝土遗撒和噪声扰民降低等优点，有利于文明施工和环境保护^[4]。住宅工业化特点是预制和部品化，采用PC构件进行装配式施工，相对传统施工模式减少采用预制装配式施工，施工模板可减少85 %、脚手架用量减少50 %、节省钢材2 %、节省混凝土7 %、节电10 %、节水40 %、节省施工用地10 %、减少建筑垃圾91 %（如图2）以上。由于生产效率提高，人工可节省20～30 %，工期可缩短30～50 %，形成规模预制建造后，可节省造价10～15 %^[5]。

图2  采用预制装配式施工各材料减少相对比例

2 密封胶在住宅工业化应用中存在的问题

2.1 密封胶选择不合理

住宅工业化建筑为抵抗环境条件和地质变化引起的热胀冷缩现象常预设置施工缝，施工缝一般采用建筑密封胶进行嵌填，起到修饰和密封防水的双重作用。根据应用部位的结构特点及环境变化，合理选择建筑密封胶对建筑耐久性和保值性具有重要意义。根据应用部位特点，采用密封胶应关注的性能包括：①抗位移性——预制板接缝部位在应用过程中受环境温度变化会出现热胀冷缩现象，使得接缝尺寸发生循环变化，密封胶必须具备良好的抗位移能力；②耐候性——部分使用部位长期处于外露条件，采用的密封胶必须具有良好的耐候性；③粘接性——主要结构组成为水泥混凝土，为保证密封效果，采用的密封胶必须与水泥混凝土基材粘接良好；④无污染性——密封胶若作为外露密封使用，为整体美观需要还应具备无污染性；⑤应力松弛性——密封胶应具备一定的应力松弛性，在位移过程中对粘接面的作用力随着时间的增加而下降，不易使粘接面长期受力而造成粘接破坏；⑥涂漆性——现代装饰为追求整体的美观度，常对表面进行喷漆处理，可涂漆性也是一项重要的性能指标。

表1  常见几种类型建筑密封胶性能对比

常见的建筑密封胶有硅酮类（SR）建筑密封胶、聚氨酯类（PU）建筑密封胶和硅烷改性聚醚类（MS）建筑密封胶等^[6]，其性能对比见表1，其中SR类建筑密封胶是指以线性聚硅氧烷为主要原料制成的密封胶，其高分子链主要由Si-O-Si组成，在固化过程中交联剂与基础聚合物反应形成网状的Si-O-Si骨架结构，具有优异的耐紫外老化性，是幕墙首选；但其表面不能涂漆，且SR建筑密封胶中的硅油会渗透、扩散到接缝周围，吸附空气中灰尘后产生污染。PU类建筑密封胶是以聚氨酯预聚体为主要成分制成的密封胶，其高分子链主要由C-O-C和N-C-N组成，具有可涂漆，对基材无污染，与混凝土粘接性好等特点；缺点为耐老化性能相对较差^[7]。MS类建筑密封胶是以端硅烷封端聚醚为基础树脂制备的密封胶，分子链主要有C-O-C和Si-O-Si，具有固化不产生气泡，施工性良好，可涂漆，耐老化性好的特点，除不能用于玻璃幕墙外，其他建筑幕墙领域均满足耐老化性能要求。

图3  密封胶综合性能对比

对以上三种类型密封胶建筑性能分别对抗位移性、耐候性、粘接性、无污染性和应力松弛性等分为差（1级），一般（2级）、好（3级），很好（4级）四个级别，并对应建立雷达图进行分析对比（如图3），可以看出，采用MS建筑密封胶用于住宅工业化外露施工缝密封综合性能最好。

2.2 施工工法不完善

2.2.1 工法安全性不足

对粘结基面未采用基面处理剂进行强化预处理即直接施胶，导致粘结失败。未采用基面处理剂处理可能增加密封胶失粘几率的原因包括：①密封胶本身与粘结面极性不同；②粘结面存在粉尘和碎屑；③PC构件制备过程中粘结面存在脱模剂。按照GB/T 13477-2002^[8]中第8部分拉伸粘结性测定方法，探讨基面处理剂预处理对某密封胶浸水后粘结性能的影响结果如图4。可以看出，基面处理剂对密封胶浸水后粘结性能影响较大，基面处理剂处理后密封胶浸水后最大应力和最大应变均得到提高。

无底涂                          有底涂

图4  基面处理剂预处理对某密封胶浸水后粘结性能的影响

2.2.2 工法细化程度不够

 

图5  预制外墙挂板接缝构造示意图

根据广东省将发布的装配式混凝土结构技术规范，外挂墙板的接缝位置防水参照图5。可以看出，技术规范推荐采用凹弧面刮胶法进行修饰。由于我国目前住宅工业化建筑处于初级阶段，在设计-拆分-生产-装配整个过程中，会产生施工缝缝宽误差，最终体现为装配式外墙接缝无法达到标准设计宽度，接缝设计宽度多集中在2～3 cm，实际现场装配后，多集中在1～4 cm缝宽，由于施工缝宽窄不一，采用凹弧面刮胶法影响整体美观。若采用平面刮胶法，在整条纵缝或横缝中寻找最宽的缝宽，以此缝宽为标准，利用美纹胶带的贴法，窄缝时，将部分密封胶打在外墙上（薄层），使整条长缝的密封胶从外观上看是同样宽度，但胶面粗大且不能完全消除偏差。国外一般推荐采用凹槽刮胶法，通过修饰工具，使密封胶胶面相对于外墙面下凹3～5 mm，由于外墙面与胶面不在同一平面，利用缝的阴影作用，能减小宽缝与窄缝的差距，特别是在侧面角度时，能有效改善视觉效果（如图6）^[9]。

图 6  常见的几种刮胶做法

2.3 缺乏配套密封胶检测标准

现有的GB/T 14683-2003^[10]和JC/T 482-2003^[11]均是按主体聚合物化学组成制定的测试标准，但缺少MS建筑密封胶相应的标准。MS建筑密封胶在日本应用已非常广泛，并且形成对应的性能要求（JIS A 5758-2004 建筑物接缝和门窗玻璃用密封胶）。例如：1986年竣工的日本大阪HILTON大酒店和位于东京的日本钟化大楼，用于预制板外墙密封历时约30年密封胶整体性能良好，无明显粉化、龟裂等老化特征，应用实践已证明其适用于住宅工业化外墙接缝密封，在该应用领域综合性能优于PU和SR建筑密封胶。现有的MS建筑密封胶产品有单组分和双组分两种，以单组分MS建筑密封胶为例，其性能特点有别于SR建筑密封胶和PU建筑密封胶，产品弹性恢复率性能表现较低（应用过程具有很好应力缓和性，不易出现粘结破坏），如果采用JC/T 881-2001^[12]行产品检测，其弹性回复率测试结果不符合指标要求，而采用GB/T 22083-2008^[13]进行检测最高只能符合该标准中的12.5 P类型产品要求，实际的弹性密封胶测试结果却为塑性材料，明显欠妥。

2.4 应用施工经验不足

建筑工程领域由于应用施工人员知识水平和技能参差不齐，存在部分人员对基材、密封胶特点及相应施工工艺缺乏深入了解，常见的施工应用经验不足包括：①对密封胶固化方式缺少了解，不了解密封胶的固化特点，如单组分密封胶的固化曲线规律，错误的认为的固化速度和固化时间为等比例增长关系，在密封胶未固化完全就进行切割（准备打磨），导致返修，影响施工进度。②不注重密封胶与基材粘结匹配性差，在不了解密封胶对基材的粘结性的情况下，未对难粘基面采用基面处理剂进行预处理就直接施胶，导致基材与粘结面失粘出现漏水。③密封胶混合使用，部分工程为节约成本，同时为保证整体粘结性和外观度，采用SR建筑密封胶和PU建筑密封胶混合使用，下层施用SR建筑密封胶衬底，上层采用PU建筑密封胶修饰，导致与SR建筑密封胶接触面上的PU建筑密封胶封端，而无法固化，造成工程返工。

2.5 原材料受限

建筑密封胶制备属精细化学，产品性能稳定性对原材料的依赖性很高，但由于我国化工行业起步较晚，部分原料的制备和纯化技术仍未突破，产品批量制备受限。例如，MS建筑密封胶制备所需的重要原料MS聚合物，其生产技术仍被日本垄断（主要有钟化和旭硝子），导致MS建筑密封胶制造成本居高不下，影响MS建筑密封胶的推广。

3 住宅工业化的发展现状

3.1 标准化程度不够

住宅工业化技术应用于保障性住房尚未形成明确的标准规范及完整的具体实施方式。①设计标准化程度不够，由于承接的设计单位对标准化、部品化工作了解不透彻，设计时将市场上的部分设计图和过去商品房图纸套用到住宅工业化建筑设计中，容易在后续建造、装配过程产生很多问题。②建造标准化程度不够，建造过程效率非常低，周期长，材料消耗多，质量和成本难以控制。③装配标准化程度不够，标准部品进行装配式施工时，常会出现不同程度的装配误差，造成施工缝实际与设计尺寸偏差较大。④配套材料标准化程度不够，配套辅材材料缺少相应的国家检测标准，不依赖应用推广。

3.2 整体工业化水平相对较低

发达国家目前已基本实现了住宅建筑工业化，而国内对住宅工业化仍然比较陌生，技术的发展还处于推广应用阶段，劳动力技术水平、生产条件相比之下有不小差距，生产效率不高，技术人才短缺，真正有资质做住宅工业化的公司少，导致住宅工业化相关生产线少，设备和产品成本高，整体工业化水平低。

3.3 为了预制率而预制

各地区开始纷纷制定相关规定，诱发应付式的预制观念。北京市明确规定公共租赁住房设计、施工应当逐步推进住宅产业化发展。深圳市保障性住房建设标准中也要求在保障性住房建设中工业化产品总量所占比例不应低于25 %。上海市出台的《关于本市进一步推进装配式建筑发展的若干意见》中规定2015年装配式住宅不应少于落实建筑面积的30 %。为此，多数建造商开始为了达到PC预制率的准入门槛儿而使用PC构件，主要构造仍然以传统施工方式为主，配合些许PC构件进行简单拼装，整体技术水平没有得到根本性提高。

3.4 机遇胜于挑战

住宅工业化在我国仍处于起步阶段，由于施工经验不足和预制率低，导致住宅工业化建筑相比于传统施工建筑在性能和成本上仍然没有明显竞争优势^[14]。但许多关键技术已经开始得到解决，满足装配式住宅构件的吊装要求的大型机械使用；计算机模拟和试验相结合的研究手段使得节点抗震性能不断改善，并满足抗震要求。城市化发展进程中的国家政策性引导给住宅工业化建筑的发展不断提供重要支撑和契机。各地区相应装配式混凝土结构技术规程的制定，给住宅工业化建筑的推广提供了重要指导作用。各明确规定预制率的保障性住房建设纷纷上马，如同给建筑领域注射了一针强心针，促使各建筑商在实践中不断思考推动住宅工业化建筑深化的方法和途径，必然加速住宅工业化的发展进程。

4 结束语

住宅工业化在我国发展起步较晚，虽然存在的问题仍然很多，但必然成为我国建筑行业未来发展的主流。政府为主导的保障性住房建设有利于工业化、规模化生产，能有效推动住宅工业化的发展进程。在国家、地方政府的介入和推进，及相关技术人员的共同努力下，有效整合各方面资源，能使住宅工业化发展很快进入正轨，形成符合我国特色的装配式建筑综合体系，并赢得设计单位、建设单位、施工单位及业主的一致认可。

参考文献

[1] 周静敏, 司红松, 陈静雯, 等. 从公共租赁住房政策看住宅工业化的贯彻现状[J]. 住房保障, 2015, 02-03: 64-73.

[2] 王晓军, 卢雄师. 浅谈万科住宅工业化应用之局部PC的应用[J]. 门窗, 2014, 6: 419-421.

[3] 陈振基. 我国住宅工业化的发展路径[J]. 建筑技术, 2014, 45(7): 582-587.

[4] 杨朝跃, 王磊. 建筑工业化住宅装配式（PC）技术应用[J]. 建筑安全, 2015, 3: 4-9.

[5] 宋春华. 推进住宅工业化，加快产业转型升级[J]. 住宅产业, 2013, 4: 18-19.

[6] Leonel M. C., Ivan P., Debora P., et al. Cure kinetics of a highly reactive silica–polyurethane nanocomposite [J]. Thermochimica Acta, 2012, 549: 172-178.

[7] 周成飞. 聚氨酯微相分离研究及其主要进展[J]. 化工时刊, 2012, 26(12): 20-27.

[8] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. GB/T13477—2002建筑密封材料试验方法 [S]. 北京：中国标准出版社，2002.

[9] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. JC/T 485—2007建筑窗用弹性密封胶[S]. 北京：中国建材工业出版社，2007.

[10] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. GB/T 14683—2003硅酮建筑密封胶[S]. 北京：中国标准出版社，2003.

[11] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. JC/T 482—2003硅酮建筑密封胶[S]. 北京：中国建材工业出版社，2003.

[12] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. JC/T 881—2001混凝土建筑接缝用密封胶[S]. 北京：中国建材工业出版社，2001.

[13] 全国轻质与装饰修建筑材料标准化技术委员会. GB/T 22083—2008建筑胶粘剂分级和要求[S]. 北京：中国标准出版社，2008.

[14] 焦安亮, 张鹏, 李永辉, 等. 我国住宅工业化发展综述[J]. 施工技术, 2013, 42(10): 69-72.