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 产品介绍-》慕湖产品


3013聚硫建筑密封胶
Poly sulfide sealant for building

(1)混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T 881-2001
Sealants for Buliding Joint of concrete construction
(2)幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T 881-2001
Sealants for Joint Glass Curtain Wall
(3)石材用建筑密封胶 JC/T 883-2001
Building sealants for stone
(4)彩色涂层钢板用建筑密封胶 JC/T 884-2001
Building sealants for coloured coat steel plates
(5)建筑用防霉密封胶 JC/T 885-2001
Anti-Mildew Sealants for Building
(6)中空玻璃用弹性密封胶 JC/T 486-2001
Elastic Sealants for Insulating glass
(7)道桥嵌缝用密封胶 JC/T 976-2005
Jointing sealants for concrete bridge and other concrete trafficable by vehicles

一、特点

    模量低,延伸率大,弹性好,耐气候老化,耐腐蚀,耐低温,耐水。该材料固化前为不定型材料,固化后形成一高弹橡胶体,可在 -40 ~ 110 ℃ 下使用,正常寿命可达 20 年。按性能用途分为 A型、B型、N类适用于垂直缝属非下垂型,L类适用于水平缝属自流平型。执行标准:JC/T483-92。

    1、良好的施工性能,优良的耐水、耐油、耐化学药品性;

    2 、适用范围广, 对大多数金属及非金属建筑材料均具有优越的粘接性;如金属、混凝土、玻璃、陶瓷、木材、石材、塑料等。

    3 、可于室温固化,固化速度可控制,对建材无腐蚀;

    4 、低模量、高延伸、弹性大,能承受持续和明显的循环位移,可在连续伸缩、振动及温差变化条件下长期使用。《道桥嵌缝用密封胶》 JC/T976 - 2005

二、用途

    A型:各种装配式建筑屋面板、金属复合板、压型板、石材、混凝土外墙、砌砖工程、地板、卫生间、阳台、游泳池、贮水池、挡土墙、粮仓、蓄水库、给排水管道、地铁及地下构筑物、道路、桥梁、机场跑道等的建筑节点、伸缩缝、施工缝、膨胀橡胶止水带失效再造处理、裂缝修补;涂膜防水防腐处理;连续伸缩、振动设备基础的隔音减震、补强加固等。

    B型:主要用于有稀酸、稀碱、盐及矿物油、化学药品的腐蚀较重的工厂地坪、污水池、中和池、循环池、冷却水塔、电缆沟等的伸缩缝、沉降缝、涂膜防腐防水施工等。

三、性能

    1、外观质量与配比

    N 类外观为膏状体, L 类为粘稠体。甲组分为白色,乙组分为黑色,双组份双包装。甲:乙 =5:0.5 ,每对包装 5.5 公斤,用时甲、乙组份充分搅匀,呈深灰色或咖啡色,固化后呈橡胶状弹性体。

    2、主要理化性能见下表:

项 目

密度

g/cm ± 0.1

可施工期 h

表干时间 h

流变性㎜

低温柔性 ℃

恢复性 %

拉伸压缩循环级别

拉伸粘接性能

最大拉伸强度 MPa

最大伸长率 %

指标

N 类

1.65

2 ~ 6

≤ 20

下垂 ≤ 2

- 40

≥ 90

8020

≥ 0.4

≥ 200

L 类

1.66

2 ~ 6

≤ 18

光滑平整

- 40

≥ 90

8020

≥ 0.4

≥ 300

四、使用方法及注意事项

    (一)施工顺序

    1 、设计深度:接缝宽度小于 10 ㎜时,一般密封材料嵌入的深度与宽度相等,接缝宽度大于 10 ㎜时,密封材料嵌入的深度应为宽度的 50 ~ 70% 。

    2 、基层清理:基层要清洁、干燥、无蜂窝麻面、无灰尘、无油污、金属基层要注意除锈。

    3 、嵌背衬材料:为避免三面粘接而使应力集中,需选用软质惰性多孔材料(如发泡聚乙烯圆棒等)填塞板缝,调节缝深。

    4 、贴防污条:对已做好饰面的板缝进行密封施工时,为防止密封材料及底漆玷污板面需在接缝两侧粘贴防污条,防污条可选用自粘纸带等,但密封材料施工后即将防污条除去。

    5 、涂底漆:为提高密封材料与不同被粘基层的粘接强度,应用毛刷仔细涂刷,底漆的选择及干燥时间应与厂家商定。

    6 、混料:可机械混合或人工混合,用量大时最好采用机械混合,如沥青搅拌器,也可用于电钻,厂方可配套提供搅拌棒。混料时要防止混入气泡,每次配胶量不宜过大并在规定适用期内用完。

    7 、嵌填:将混合好的密封材料用刮刀或挤出枪填入缝中。注意与板两侧的粘接,然后刮平、抹光。

    8 、养护:嵌好的密封材料处于表干状态时不可触碰。固化前要注意防止附着灰砂、损伤、污染。

    (二)聚硫建筑密封膏桩头防水施工方法

    1 、基层要求:片材要求洁净,无油污,符合有关出厂要求。聚合物砂浆基层要求清洁、干燥、无空鼓。

    2 、为保证聚硫密封膏与基材的粘接性,特选用配套的聚硫密封膏专用基材处理剂对基材进行处理。将乙组倒入甲组中,用搅拌器搅匀。搅拌器采用手电钻,搅拌棒由厂方提供。搅匀的材料应为深灰色膏状体。在欲嵌密封膏的部位用刮刀涂刮 3 ~ 5 ㎜厚的底材处理剂, 24h 后嵌聚硫密封膏。

    3 、密封膏的嵌填:混合方式同( 2 ),在欲密封的 SBS 片材与聚合物砂浆上将聚硫密封膏用腻子刀抹成小阴角,嵌填厚度为 2 ㎝,每边宽度为 3 ㎝。注意要将密封膏与粘接面压实、刮平、抹光,避免形成气泡或孔洞。

    4、养护: 嵌好的密封膏处于表干状态时,不可触碰。固化前要注意防止附着灰砂、损伤、污染,避免雨淋。

    (三)注意事项

    1 、如无特殊约定,混合好的各种型号的聚硫密封材料,均呈深灰色,固化后为深灰色弹性体。如对颜色有特殊要求,可与厂方商定。

    2 、聚硫系列建筑密封防水系列材料的最佳施工温度为 5 ~ 35 ℃。温度过高或过低均对其与基材的粘接性有影响。严禁在雨天或雪天进行户外施工。本系列材料不宜用于未硬化的混凝土或砂浆表面。

    3、N类、L类材料均为双组份双包装,为非危险品,可按通常方法运输,贮于 25℃以下阴凉、干燥处、贮存期自生产之日起6个月。

五、主要工程实例

    上海宝钢三期工程、上海地铁一期、天津无缝钢管厂、天津盘山发电厂、北京西站修复、北京地铁复八线、国家奥体中心、中法合资北京空中客车公司、中行长春分行办公大楼、广西桂林第四污水处理厂、广州奥林匹克体育场、合肥高等级公路、东北、天津等地国储粮仓等。

接缝尺寸与参考用量

缝宽 mm

缝深 mm

1kg 材料可施工延长米数

1 米 需要的材料量

10

10

6

0.16

15

10

4

0.25

20

15

2

0.5

30

15

1.3

0.75

40

20

0.75

1.32

 

聚硫建筑密封胶
Polysulfide sealant for building
执行标准: JC/T 483-2006

1 物理力学性能

序号

项目

技术指标

20HM

25LM

20LM

1

密度 /g/cm 3

规定值± 0.1

2

流动性

下垂度( N 型)· mm

≤ 3

流平性( L 型)

光滑平整

3

表干时间 /h

≤ 24

4

适用期 /h

≥ 2

5

弹性恢复率 /%

≥ 70

6

拉伸模量 /MPa

23 ℃

> 0.4 或> 0.6

≤ 0.4 和≤ 0.6

-20 ℃

7

定伸粘结性

无破坏

8

浸水后定伸粘结性

无破坏

9

冷拉 - 热压后粘结性

无破坏

10

质量损失率 /%

≤ 5

注:适用期允许采用供需双方商定的其他指标值。

 

聚硫建筑密封膏反应机理

一、聚硫建筑密封膏的固化机理和配方组成

•  固化反应机理

液态聚硫橡胶的硫醇端基的化学性质比较活泼,在常温下可以和许多金属氧化物、金属过氧化物、无机氧化剂和有机过氧化物发生氧化反应,硫醇端基经氧化反应生成二硫键,形成高分子量的橡胶弹性体。

目前,活性二氧化锰是最常用的双组分聚硫密封胶的固化剂,为棕黑色粉末,通常由高锰酸钾和硫酸锰反应制成。二氧化锰与二氧化铅相比,毒性低,用其配制的密封胶贮存稳定、耐紫外老化。另外,二氧化锰固化速度比二氧化铅慢,使用时要添加促进剂(二苯胍、四甲基二硫化秋兰姆等)以加快反应速度。促进剂的使用不仅可促进固化反应,而且使体系的固化速度对水分和湿度的敏感度降低。双组分聚硫密封胶的固化反应如下:

2 ﹋ R — SH+MnO 2 → ﹋ R — S — S — R ﹋ +MnO+H 2 O

过氧化钙是单组分聚硫密封胶常用的固化剂,过氧化钙是白色粉末,可用于加工浅色密封胶。过氧化钙吸收空气中的水分,放出活性氧和硫醇基反应,使密封胶固化。其反应式如下:

CaO 2 +H 2 O → Ca ( OH ) 2 +[O]

2 ﹋ R — SH+[O] → ﹋ R — S — S — R ﹋ + H 2 O

2 、聚硫建筑密封胶的组成

聚硫建筑密封胶的主要原料为液态聚硫橡胶,其结构如下:

HS —( C 2 H 4 OCH 2 OC 2 H 4 SS ) m — C 2 H 4 OCH 2 OC 2 H 4 SH (通常 m =5~30 )

根据用途和所需要的物性,选用不同分子量和不同交联度的液态硫橡胶,可制成从高模量到低模量的一系列密封胶,以满足不同领域的需求。表 1 是液态聚硫橡胶的主要品种及其技术指标。

1 液态聚硫橡胶主要品种及技术指标

牌 号

硫醇基含量 /%

交联度 /%

黏度( 25 ℃ ) / ( Pa · s )

生产商

JLY-124

JLY-155

JLY-1225

1.47~1.89

1.10~1.65

2.44~2.87

2.0

0.5

2.0

50~120

70~150

15~25

化工研究院

LP-2

LP-3

LP-32

1.5~2.0

5.9~7.7

1.5~2.0

2.0

2.0

0.5

41.0~52.5

0.9~1.4

41.0~52.5

东丽公司

G-1

G-4

G-112

1.7~1.9

≤ 6.3

1.6~1.8

2.0

2.0

0.5

41~52

≤ 1.3

38~50

Akcros 公司

NVB-2

Grade32

3.0~4.0

2.2~3.4

1.7~2.6

2.0

2.0

0.5

7.5~15.0

15.0~30.0

40.0~50.0

喀山合成橡胶厂

双组分聚硫酸密封胶以液态聚硫橡胶中添加各种辅助剂作为主剂 , 将金属过氧化物分散于增塑剂中作为固化剂而构成。表 2 为双组分聚硫密封胶的组成。单组分聚硫密封胶的组成与双组分大致相同,区别在于单组分的固化剂在加工过程中就与液态聚硫橡胶混合在一起,使用时吸收空气中的水分固化,所以单组分的生产对原材料质量、加工设备、包装容器有较高的要求。

2 双组分聚硫密封胶的组成

原材料种类

作 用

示 例





液态聚硫橡胶

增塑剂

填充剂

触变剂

着色剂

增粘剂

其它助剂

固化后形成橡胶状弹性体

改善作业性、调整黏度

增量、补强、调整黏度

防止流挂

调配颜色

增加粘接力

调节固化速度等

JLY-124 、 JLY-155 等

邻苯二甲酸酯类、氯化石蜡等

碳酸钙、滑石粉等

二氧化硅

钛白粉等无机颜料

酚醛树脂、硅烷偶联剂等

硬脂酸等





金属过氧化物

增塑剂

其它助剂

和液态聚硫橡胶反应

改善作业性、调整黏度

调节固化速度等

活性二氧化锰、二氧化铅等

邻苯二甲酸酯类、氯化石蜡等

硬脂酸等

二、聚硫建筑密封胶的性能特点

聚硫密封胶是最早应用于建筑的弹性密封材料,由于其优越的耐久性以及对各种建筑材料具有良好的粘接性,如对金属、石材、混凝土和各种涂装料均有牢固粘接性,因而在建筑上被广泛使用。

高性能弹性建筑密封胶主要有聚硫橡胶系、硅酮系、改性硅酮系、聚氨酯系密封胶。在地上建筑用密封胶领域,聚硫密封胶和其它密封材料竞争激烈。在地下建筑用密封胶领域,特别是建筑防水密封胶方面,聚硫密封胶有着其它密封材料不可比拟的优势。聚硫密封胶是公认能长期在水中保持原性能并且无毒无污染的理想的防水密封材料。双组分聚硫密封胶已列入中国工程建设标准化协会标准( CECS )《混凝土贮液构筑物变形缝设计规程》。聚硫建筑密封胶的性能特点主要有:

( 1 )具有良好的耐油、耐溶剂特性,良好的耐候性、耐久性,长期使用不产生龟裂;

( 2 )对各种材质的密封构件具有充分稳定的粘接性;

( 3 )耐水性优良,能满足长期浸水环境下使用;

( 4 )水蒸气透过率极低,具有非常好的防水功能;

( 5 )不受菌类的侵蚀,对菌类的抵抗性极佳;

( 6 )可常温固化,固化速度可调,施工作业性好;

( 7 )对密封构件不产生污染,无腐蚀,对人体无害。

聚硫建筑密封胶与其它高性能建筑密封胶性能对比如表 3 所示。

3 聚硫建筑密封胶与其它高性能建筑密封胶性能对比

密封胶类型

聚硫

聚氨酯

硅酮

改性硅酮

承受位移能力 /%

25~-25

100~-50

100~-50

100~-50

最大伸长率 /%

400

1200

1600

1000

拉伸强度 /MPa

≤ 1.72

≤ 2.76

≤ 1.03

≤ 2.07

硬度(邵氏 A )

≤ 55

≤ 50

≤ 35

≤ 25

粘接强度 /MPa

≤ 6.1

≤ 6.1

≤ 6.1

≤ 7.0

指干时间 /h

≥ 0.5

≥ 0.5

≥ 1.0

≥ 0.5

加速老化试验

合格

合格

合格

合格

三、聚硫建筑密封膏的应用

1 、中空玻璃的密封

中粉玻璃新产品的质量关键在于密封,要求密封胶本身具有长期耐久性,其次还要求有适宜的固化速度,发挥结构型粘接强度,良好的挤出性等。具体地说,必须具有对间隔条、玻璃的高粘接力,耐紫外线、耐水、高剪切强度等。

以液态聚硫橡胶为基材的密封胶具有优异的水蒸气等气体的阻隔性、粘接性的耐候性,最适合作中空玻璃密封。在中空玻璃密封胶领域,与聚硫密封胶竞争的有聚氨酯密封胶、硅酮密封胶和热塑性丁基胶条等。表 4 是几种中空玻璃密封胶的性能比较。

4 中空玻璃用密封胶性能比较

种类

形式

粘接性

水蒸气透过性

结构强度

耐候性

其它

聚硫系

双组分

良好

良好

应用最多稳定性好

硅酮系

双组分

因耐水性

而变差

良好

易污染玻璃表面

聚氨酯系

双组分

良好

表面老化

严重

应用少,

价格低

丁基胶系

单组分

低温下粘

接性下降

极小

使用简便,

易错位

由于聚硫密封胶具有比较平衡的性能,使其在中空玻璃密封胶中一直占领先地位。中空玻璃密封胶中,聚硫密封胶所占的比例,日本、欧洲及我国为 80% 左右。目前,采用丁基密封胶和聚硫密封胶双道密封是最佳密封方式。据报道,第 1 道使用丁基密封胶,第 2 道使用聚硫密封胶,间隔铝框(四角插接式),中空玻璃使用寿命可达 40 年;而第 2 道密封采用硅酮密封胶的中空玻璃,使用寿命在 15 年左右。我国中空玻璃使用正在普及,住宅门窗推广使用 PVC 塑材,配套使用中空玻璃,很大一部分采用单道密封形式。为确保中空玻璃质量,笔者认为还是使用聚硫密封胶为好,因其综合性能较好。丁基密封胶的低温粘接性差,聚氨酯密封胶易老化、不耐水解,硅酮密封胶的水蒸气、气体透过率大,难以达到不结露、不结霜的要求。

2 、建筑物变形缝和接缝的密封

建筑物为了消除和削弱因风力、地震、温度和湿度变化等作用而产生的形变,除了在设计上采取特殊的柔性构造外,通常需要采用具有低模量、高伸长率和高弹性恢复率的密封胶对变形缝和接缝进行密封处理,使整个建筑物形成一个柔性系统,起自动调节外力所引起的形变以及抗伸缩裂缝、防渗漏和保温等作用。聚硫密封胶对紫外线、臭氧、水的作用相当稳定,具有良好的耐候性、耐久性极佳,低温柔性良好,以及对金属和非金属(混凝土、玻璃、木材等)有良好的粘接力等优点,而大量应用在超高层建筑上。此外还可用于金属幕墙或水泥预制板的粘接密封,屋顶嵌缝,门和玻璃窗安装的密封,盥洗室等的水池、浴池、瓷砖、水管等的密封以及各种缝隙的填充和修补等。

3 、长期浸水工程的密封

在长期浸水环境下,密封胶必须保持长期粘接性和结构强度,对于饮用水工程还必须保证无毒、不污染水质。聚硫建筑密封胶适合于水利工程、市政水厂、污水处理工程、垃圾填埋场、工业用贮水槽、游泳池、运河、堤防工程、地铁、工业与民用建筑的地下室等建筑物(构筑物)的防水密封。

4 、交通领域的应用

聚硫密封胶不仅适合于非工作接缝,而且特别适合于需要承受位移的工作接缝,以及要求耐摩擦、耐冲击和防震的构筑物。在交通领域中,适用于桥梁、高速公路、机场跑道等的密封。

5 、其它应用

由于聚硫密封胶具有优异的耐油、耐溶剂特性,使其在加油站、油库、石化工厂等的建筑接缝密封中广泛应用。

桩头防水施工方法

桩头防水构造如图 1 所示。

1 、施工工艺流程
  桩头部位剔凿→垫层施工→桩头部位基层处理→涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料→缓膨型遇水膨胀橡胶条施工→抹聚合物水泥防水砂浆→基层清理→测试基层含水率→基层隐检→弹线找规矩→涂刷基层处理剂→ SBS 防水卷材铺贴→桩根处嵌聚硫嵌缝膏→防水层隐检→防水保护层。
   桩顶剔凿至设计标高,桩侧剔凿至混凝土密实处桩四周 300mm 范围内垫层进行麻面处理,并下剔 15mm 。桩侧剔出 30mm × 20mm 的用以安放膨胀橡胶条的凹槽,凹槽外侧用无齿锯切割。将浮渣、灰尘清理干净并用清水冲净,基面要求潮湿,但不得有明水。

       

图 1 桩头防水构造示意图

2 、水泥基渗透结晶型防水涂料施工
按比例调和浓缩涂料与净水,调至成稠糊状,一次不宜配制过多,须在 1h 内用完,混合物变稠时要频繁搅动,施工中不得加水。
涂料不得少于 2 层,最终厚度为 0.8~ 1.0mm 。
涂刷时须使用半硬的尼龙刷,不得使用抹子、滚筒、油漆刷或喷枪等工具。涂刷时应用力均匀并来回纵横进行,以保证凹凸处都能均匀地涂上涂料。
每遍涂刷时应交替改变涂层的涂刷方向,同层涂料的先后搭茬宽度控制在 30~ 50mm ,涂刷用量约 1.5Kg/m 2 。
第二层涂刷应在第一层初凝并呈湿润状态时进行,如第一层表面干燥应喷水后施工。
在热天施工时宜在早、晚或夜间进行,防止涂层过早干燥而造成表面起皮、龟裂,影响其渗透效果。
水泥基渗透结晶型防水涂料不得在雨中施工。
涂层呈半干状态后即应开始用雾状水喷洒养护,养护必须用净水,水流不能过大,否则会破坏涂层。每日喷水不得少于 4 次,并视其湿润程度进行喷水。应连续喷水养护 2~3d 。
施工后 48h 内,视天气情况铺设塑料布和防火草帘,以防止雨淋、烈日暴晒及污水污染。

3 、缓膨型遇水膨胀橡胶条施工
桩头根部采用 30mm × 20mm 的缓膨型遇水膨胀橡胶条,在放置橡胶条部位的垫层表面紧贴桩头根部剔凿 30mm × 20mm 的凹槽 ( 在水泥基渗透结晶型防水涂料施工前进行 ) ,用于放置缓膨型遇水膨胀橡胶条。剔凿凹槽前应弹出凹槽外边线并用无齿锯进行切割。
桩头钢筋 ( 钢绞线 ) 根部采用 10mm × l 0mm 的环形缓膨型遇水膨胀橡胶条,在钢筋根部剔凿 10mm ×10
mm 的凹槽,用于放置缓膨型遇水膨胀橡胶条。
39 凹槽内混凝土面层应无浮渣、尘土,并在施工过程中保持干燥。
桩侧及钢筋根部橡胶条应分别沿桩头及钢筋根部连续、完整地铺设,缓膨型遇水膨胀橡胶条闭合部位
应切成 45 °斜角,挤压使两端并没有粘结牢固。
橡胶条施工完毕,应立即进行下一道工序的施工,即聚合物水泥防水砂浆的施工。

4 、聚合物水泥防水砂浆的施工
抹砂浆前,先处理基面,基面必须保证干净、牢固、湿润。 EC 聚合物胶和 EC 聚合物粉按 1 : 4( 重量比 ) 拌合,可采用砂浆搅拌机或人工搅拌。聚合物水泥砂浆拌合后应在 1h 内用完,施工中不得私自加水。配置好的聚合物水泥防水砂浆用刮板或抹子抹两遍总厚度 10mm 即可。每遍都必须压实抹平,第二遍应压光。
砂浆各层应紧密贴合连续施工。防水砂浆终凝后在自然条件下覆盖防火草帘养护 7d 左右即可进行防水卷材的施工。聚合物水泥砂浆防水层未达到硬化状态时不得浇水养护或直接受雨水的冲刷。

5 、聚硫嵌缝膏的施工 ( 在卷材施工完毕后 )
( 1 )基层处理
嵌膏前进行基面处理,将嵌膏部位的聚合物水泥砂浆表面和卷材防水层表面除去灰尘、油污,并保持表面干燥。提前将聚硫嵌缝膏压接防水卷材表面的聚乙烯膜用喷灯熔化,以便聚硫嵌缝膏和卷材结合牢固。

( 2 )拌制混料
按重量比 100 : 8~10 将 A 组分(灰白色膏状物)、 B 组分(黑色膏状物)混合(将 A 组分加入 B 组分)用电动搅拌器进行搅拌至桶内密封剂无色差即可使用。搅拌后应在 6h 内使用完。施工前应少量进行小样试验后再进行正式施工。

( 3 )嵌填
拌合好的嵌缝膏用腻子刀进行施工作业,施工时应注意对卷材防水层的保护。要求密实、饱满、表面光滑。

( 4 )养护
嵌好的密封材料处于表干状态时不可触碰,固化前要注意防止附着灰砂、损伤、污染。自然养护 48h 即可进行下道工序施工。

[ 应用实例 1]

聚硫密封胶在污水处理厂工程中的应用

  某新建污水处理厂工程规模 10 万 m 3 / 日,构筑物面积 13792m 2 ,建筑物面积 3904m 2 ,包括粗格栅间及进水泵房、细格栅问、旋流沉砂池、污泥泵房、脱水机房、贮泥池、氧化沟形生物池、沉淀池、配水井、鼓风机房,各类闸井等构筑物和总变配电室、综合办公楼等附属建筑物。
   由于污水处理厂的特殊功能要求,聚硫密封胶的施工成为该工程的关键工序。在施工过程中,严格管理,认真按下述程序和方法操作,取得较好的施工效果,本文现作介绍。

一、施工工艺流程
   该工程采取的施工工艺流程见图 1 。

图 1 聚硫密封胶施工工艺流程图

1 、材料选用与准备
   按设计要求购置密封材料,进场应检验合格证及材性指标,并复检后备用。基层处理剂根据密封材料及接缝材质选底涂料,通常有随密封材料进场的专用底涂料。无论选用何种底涂料,均必须在施工使用之前做粘结性能试验。试验方法是:①在与接缝同材质的试体表面上先贴玻璃纸带 ( 主要起隔离作用,密封材料固化后易撕开 ) ;②在试体表面涂以底涂料 ( 基层处理剂 ) 同玻璃条带边缘相接;③在底涂料层及玻璃纸带上涂以一定厚度的密封材料 ( 用嵌缝枪挤出 ) ,静置一定时间;④当密封材料固化后,即将密封材料揭起并撕拉使其脱离试体,直至撕裂破坏。这时观察在与底涂料粘结的面上是否留有破坏后残存的密封材料,若有则认为粘结合格,若无则属粘结不合格。
   背衬材料主要作用是控制调节嵌缝深度,以及防止密封材料三面粘结。应选用惰性软质多孔材料,如聚乙烯泡沫塑料带等。采用圆形背衬材料,其直径应较接缝宽度大 1~ 2mm ;方形背衬材料应与接缝宽度等同或略小于 1~ 2mm ;阴角缝隙做三角形嵌封时,应在直角处沿缝设置背衬材料。
   隔离条主要起隔离作用和控制接缝深度。防污条主要防止密封材料污染接缝周边,密封材料施工后即应除去。应选用自粘性恰当,容易揭除的材料。

2 、基层处理
   (1) 混凝土基层:①对被嵌接缝应清除杂物、清扫干净;②修衬缺陷,如蜂窝、麻面、裂缝、缺棱、掉角等,可用聚合物水泥砂浆修补;③去除基面折碱:先用 1 % -3 %盐酸溶液进行清洗,中和后再用清水清洗,待表面干燥后,再用溶剂清洗干净;④去掉浮浆,脱模剂等:采用钢丝刷和砂纸打磨清除,用布擦干净,需要时可再以溶剂擦干净;⑤修补工程:先用刮刀等工具砌底清除旧有填缝材料,再用砂纸、砂轮及钢丝刷将缝内污物及油垢打磨干净,露出新茬基面,必要时可用相应溶剂进行清洗,如有缺陷可按前述方法修补;⑥嵌缝基层表面含水率应在 14 %以内,若含水率未能测出,则可在混凝土 ( 或砂浆 ) 接缝浇后 3d 至 14d 的范围进行施工。
   (2) 其他基层 ( 如金属、玻璃等 ) :①用钢丝刷、砂纸或砂布刷去浮锈,再用毛刷、干布擦去锈污,最后用溶剂将金属面擦试干净;②先将基层面的油迹油垢清理干净,再用溶剂进行清洗;③对浮物可用扫帚清除,对凸出基面的混凝土或砂浆块应用平铲铲掉,或用凿子打掉,对灰尘可用毛刷刷除,再用皮老虎或吹风机将基面吹打干净;④除去旧有嵌缝料,如各种橡胶、树脂或沥青材料,先用刮刀刮除,再用砂纸或砂布打磨污染面,以毛刷、干布刷除浮尘;如不易除净,可用相应溶剂进行清洗。
   (3) 填置背衬材料。为防止破坏底涂层,背衬材料应在涂刷基层处理剂之前填置,填置时应视接缝大小及形状选择适宜的背衬材料,一般不选与密封材料相粘结或对密封材料有不良影响的背衬材料。如接缝较浅,不宜选用圆形或方形背衬材料时,则可选用扁平的隔离条,视具体情况选用聚酯条、硅酮条、氯乙烯条、聚四氟乙烯条、聚乙烯泡沫体。对接缝较深者,可用木条或竹条填塞,再填置隔离条。当使用弹性差的油性嵌缝材料时,为粘结牢固,可选用泡沫氯乙烯、泡沫苯乙烯、氯丁橡胶等做背衬材料,而不宜选择粘结性差的聚乙烯泡沫材料,以及软质泡沫材料。背衬材料应准备多种规格,供施工选用。
   (4) 贴设防污条带。防污条带应在涂刷基层处理剂之前粘贴,只有正确粘贴,才能使防污条带起到应有的作用。防污条带可视接缝及其外部情况,选用牛皮纸、玻璃胶带、压敏胶带等。
   (5) 涂基层处理剂。单组分基层处理剂经搅拌均匀后即可使用。双组分基层处理剂的配合比及与配制方法,应按照出厂产品说明书所示的配合比及方法进行配制,并应注意其规定的有效期。涂刷基层处理剂应均匀一致,不得漏涂;若发现漏涂,应重新涂刷一次。基层处理剂干燥后,应立即嵌填密封材料。如未立即进行嵌缝且停置时间达 24h 以上者,则应全部重新再涂刷一次基层处理剂。基层处理剂的干燥时间随其种类的不同而不同,通常约 20~60min ,低温时还须适当延长时间。基层处理剂开盖使用后应及时将容器盖严,防止溶剂挥发,影响质量。超过有效期或已产生凝聚的基层处理剂,则不得再用。

二、密封材料嵌填施工

1 、拌制
   在基层处理剂涂刷以后的干燥时间内,即开始进行密封材料的拌制工作,这种做法较为合理。若过早搅拌配好,则会因等待基层处理剂干燥而延长密封材料的停置时间,从而不必要地缩短了密封材料的有效使用期。特别是拌制量大或掺入固化剂的密封材料,容易产生材料尚未用完就过早固化而失效,造成浪费;若过晚搅拌则会拖延工时。
   单组分密封材料经搅拌均匀即可装枪备用;双组分密封材料应先按配合比将甲、乙组分称量准确。
   采用机械搅拌时,将称好的甲料倒入搅拌容器中,再将乙料倒入,将电动搅拌器的钻头插至容器底部,然后开动电动搅拌器搅拌 10min ,要求搅拌均匀。搅拌过程中,可能出现材料粘壁、粘底现象。为了搅拌均匀,可每搅拌 2~3min 停一下,用刮刀将粘附在底、壁的材料刮下,放入混合料内重新搅拌直至均匀。通常以采用机械搅拌为宜,拌合质量能保证,特别是拌合量大时。
   搅拌量不大时可采用人工搅拌,每批量约拌 2~ 3kg ,方法是将甲、乙料混合后,用腻子刀进行反复拌合约 10min ,直至拌匀。检查是否拌匀的方法是,用腻子刀将拌好的密封材料在乎面上刮薄,视其如无不同颜色的斑点或条纹,颜色均匀一致即为已拌匀。

2 、嵌填
   聚氨酯建筑密封胶为常温反应固化型弹性体,用其嵌缝系采用“冷嵌法”,要求嵌填密实,不得存有气泡或孔洞。一般采用嵌缝枪或人工嵌缝两种施工方法。

2.1 、嵌缝枪施工
   根据接缝宽窄选择合适的枪嘴 ( 若密封胶出厂包装为塑料管支装,则可斜切塑料嘴作为挤出枪嘴使用 ) ,将枪嘴 ( 或挤出嘴 ) 贴近接缝底部,并倾斜 30 ° ~45 °挤出密封材料 ( 密封胶 ) ,见图 2 。以缓慢均匀速边挤边向前移动,使密封胶从缝底渐渐填满接缝。
   交叉接缝应按图 3 所示施工,即先填满一个方向的接缝,再将枪嘴插入已嵌缝的密封胶中并接近缝底部,进行另一方向接缝的嵌填。其中插入已嵌缝的密封胶中并接近缝底部”是保证嵌填密实的操作关键,应注意须在先嵌胶体固化前将枪嘴插入,并挤料嵌填。当嵌填至离接缝端部约 200mm 处时暂停,随即改从接缝端部开始向已填方向嵌填。填至已填部分时,枪嘴仍须插入已填密封胶中实施搭接嵌填,再行抽出。这样即可保证接缝端部的密封胶与端部基层粘结牢固,也要保证接缝的整体密实。当接缝宽度大于 30mm ,或为弧形缝底时 ( 如图 4) ,宜采用二次嵌填法。二次嵌填法即第一次填充的密封固化后,再进行第二次嵌填。要注意每次嵌填仍须保证粘结牢固和嵌填密实。

  先将腻子刀在煤油中沾一下 ( 防止密封胶粘刀片 ) ,然后用其将密封胶向接缝两侧缝壁上刮抹,再相继刮填整个接缝,要求嵌填饱满密封,防止混入空气,形成气泡或孔洞。顶端或交皋部位的施工,可将顶端视为二面缝壁,先用腻子刀将密封胶向三面缝壁分别刮抹,使胶与缝壁粘结牢固 1 再从缝壁向缝中部刮胶,至填满整个接缝。交叉部位已填满密封胶处可视为接缝端部,仍按上述方法嵌填即可。人工二次嵌填法的工序同嵌缝枪法。

3 、修整养护
   接缝嵌满后,趁密封胶尚未干,及时用刮刀予以修平压光。修平是指将多余的密封胶刮除,并对凹凸厚薄不均之处予以调整抹平;压光是指将修平的密封胶表面缓慢刮压一遍,使其表面平滑。注意不要往复多次抹压,只须倾斜刮刀顺一个方向轻轻将密封胶表面压光即可。
   接缝密封胶表面修平压光后,即可揭除防污条。若接缝两边粘有密封胶 ( 或留有防污条粘结痕迹 ) ,可用二甲苯仔细擦去 ( 不同的污迹可用相应的溶剂擦除,水乳型密封胶要擦净 ) 。
   接缝密封胶嵌填施工后,应进行养护,通常需 2~3d 。在养护期内,应采取措施防止污染或损坏已嵌好的密封胶。施工现场的清扫可待密封胶固化后进行。
   在质量验收合格后及时做保护层,以防受到损坏而影响密封防水效能。保护应按设计要求做,当设计未做规定时可用聚氨酯涂膜防水材 ( 不同的密封材料可予稀释做成相应的涂料 ) 加衬胎体增强材料。

[ 应用实例 2]
  
聚硫密封材料最早使用于四十年代末美国加里福尼亚电报大楼,六十年代随着超高层建筑物的迅速发展,诸如美国的纽约联合国际大厦、世界贸易中心大厦、英国伦敦的邮政大楼、日本大阪国际展览馆大量用聚硫密封材料,该产品长期暴露在各种大自然的条件下,承受着因热胀冷缩、风力、地震等因素而产生的运动,同时与各种材料 ( 水泥、铝,、钢、玻璃 ) 充分粘结,与丁基橡胶、聚氨酯橡胶等弹性密封剂相比,聚硫密封材料性能更可靠,耐久性、耐化学药品性、水密性和气密性更加优异。
   在我国,聚硫密封材料在建筑上应用较晚,而且以高模量、低伸长居多。密封胶专题组从 1993 年开始研制,生产改性聚硫密封材料,成功地解决了潮湿基层施工等问题,并形成系列产品,广泛应用在各种高层建筑、金属结构接缝、金属幕墙、中空玻璃的密封,给排水工程及地下、桥梁等工程中的各种伸缩缝、沉降缝,初步形成规模生产。已试生产 20 余吨,产值近百万元,取得了良好的社会及经济效益。

一、 MH 一 I 型聚硫密封材料
  
该产品适用于普通工业与民用建筑,应用于砼外墙板缝、地下桥梁、水池等密封防水或裂缝修补,具有优良的耐水性、耐老化性,其特点是弹性大、模量低、可在较潮湿基层上施工,适用范围广。

1 、上海地铁一号线防水工程
   上海地铁一号线是上海市重点工程,工程质量直接关系上海及中国的声誉,由于上海地下水位高、软土地基、施工期短及其它因素,在地铁一号线黄陂路、常熟路车站顶板现浇钢筋砼出现大量裂缝,发生大面积渗水,不仅影响工程质量,而且直接影响排电线、电缆、装饰等工程,从而易造成极大的经济损失。
   该工程由上海施必达科学建筑有限公司承建,由于是顶板裂缝修补,施工难度大,又因基层潮湿,对密封材料能否在潮湿条件下粘结、固化、下坠性及耐水性要求高,国内现有的丁基、聚氨酯等密封剂均无法达到要求,最终采用非下垂性的 MH — I 型和少量 MH 一 II 型聚硫封胶修补裂缝,首先进行基层处理,将裂缝凿宽,由于裂缝处渗水严重,先进行堵漏,涂刷专用底涂,等其固化后,塞填聚苯乙烯条或聚乙烯等背衬材料,将聚硫密封胶按甲:乙= 10 : 1 混合,用电钻充分搅拌,直到潭合物色泽均匀,用刮刀将少量密封胶批刮在缝隙两侧,分次将密封胶嵌入缝内,用力压平嵌实,不得有空隙,以免进入空气,最后用刮刀向个方向刮平,但不得多次来回刮。整个工程用聚硫密封胶近 2 吨,裂缝修补近 3000 延米,工程于 1994 年 4 月峻工,至今修复效果良好,通车 2 年多未发现任何再渗漏现象。
   在上海地铁一号线陕西路、衡山路等车站,因施工问题造成连续沉降缝漏水,该处通车后要受到往复振动,上海施必达科学建筑有限公司用 MH — I 型聚硫密封胶进行修补,施工约 150 延米,经过两年的通车考验,无一处发生粘结撕裂等破坏,有效地解决了渗漏问题。

图 1 宝钢三期地下污水管施工

2 、由上海宝钢指挥部二十冶等单位施工的上海宝钢三期工程地下污水管道项目,工期紧、施工管线长,同时还伴有基层沉降不均等现象。该管道是新型号的大直径砼预制件,双接.头型,内径令 700mm 、长 3m 、厚 70mm 、外径 840mm 、总长 1860m ,单接头型内径手 450mm 、壁厚 62mm 、管长 1 . 2m 、总长 830m ,管道与管道接缝处要求使用柔性密封剂,能在伸缩、振动及温度变化条件下保持良好的物理力学性能,而且具有一定的耐腐蚀性。为保证工程质量,选用了 MH — I 型聚硫密封胶近 5 吨。在施工中,首先进行降水,而后吊装管道,管道接头为钢圈内部预密封,吊装就位后,钢圈插入砼管,用 MH — I 型聚硫密封胶密封。接缝尺寸一般深和宽为 lcm 。由于安装就位误差,有的管道缝宽达到 3cm ,施工时,从管道内侧密封,用背衬材料调节缝的深度,管道虽经降水,仍比较潮湿,施工中未作任何处理直接使用 MH — I 型聚硫密封胶。施工顺序是:基层清理一嵌背衬材料一贴防污条一材料混合一填充密封胶一压平抹光一揭防污条一清理接缝四周一密封胶养护。施工单位有 2~3 人使用简单的工具即可连续施工,操作简单易学,深受施工人员的好评。经工程验收后一年的观察, MH — I 型聚硫密封胶完全符合设计要求,得到甲方的认可。
3 、 MH — I 型聚硫密封胶以其优异的物理力学特性在北京市政工程中取得良好效果,北京永盛市政工程公司承包京通快速路上多座人行过街天桥,因天桥是全金属结构,接缝不仅多,易受温差影响产生变形,而且要求密封材料具有耐磨性,以承受行人的走动。施工期又恰在冬季,气般密封材料无法满足这些条件,设计与施工单位选用 MH — I 型聚硫密封胶, 1995 年 12 月施工,接缝处用砂浆控制深度,加聚乙烯条背衬,金属粘结面除锈后涂刷底涂,而后填充密封胶。材料在最低温度低于 0 ℃ 的情况下正常固化,整体性好、外观平整,达到施工要求。 1996 年 6 月回访,密封材料粘结牢固,未因行人走动产生剥落,完全达到施工质量要求。
4 、北京西客站工程是全国重点工程,北京西站非机动车通廊上方运行机动车,通廊通行非机动车,因施工原因造成顶面预制板与墙体接缝处防水失效,导致雨季漏水,而该位置正好架设电缆,直接影响整个车站的正常运作,施工单位曾用其它密封材料修补,均未根本解决问题,后改用 MH — I 型聚硫密封胶。施工在 6 月初,正值雨季。先对接缝处的浮浆层、起砂部位进行清除,破损处用速凝材料修补,填充麻丝调节缝的深度,以防三面粘结;而后在缝槽两侧嵌压密封胶,使材料与基面充分粘结。分次填充密封胶,最后用腻子刀刮平修整,在固化前防止材料损坏或污染。南、北通廊共施工 2000 多延米,用量 2 吨多\成功地解决了渗漏水问题,从而保证了电缆的安全。

图 2 北京西站非机动车地下通廊密封施工

5 、 MH — I 型聚硫密封胶在桂林市第四污水处理厂工程中应用。该厂处理桂林市的工业与民用污水,其中氧化沟、曝气沉砂池及各种池渠需通过不同的污水。对砼变形缝要求不仅能防水,还要具有防腐、低模量、高弹性。施工单位在所有沟渠的砼变形缝均使用 MH — I 型聚硫密封胶密封。因是砼与砼之间的密封,均未使用底涂。基层处理干净,塞填背衬材料后,直接填充 MH — I 型聚硫密封胶,共用 1000 多公斤,现场效果好。通水近一年多来,变形缝无渗漏现象发生,甲方与施工单位给予充分肯定,并得到桂林市委的表扬。其后续工程也选用 MH — I 型聚硫密封胶作为密封材料。
6 .从 1994 年至 1995 年,海直防水中心在北京亚太大厦外挂板缝防水、玻璃密封、中国职工之家铝合金天窗及屋面变形缝防水工程中均使用 MH — I 型聚硫密封胶,用量几百公斤,经过一至二年,特别是雨季和冬季雨雪的考验,至今未发现一处渗漏现象。其中亚太大厦外墙挂板密封原先是用英国进口的聚硫密封剂,近二年出现老化、脱落现象。因国外同类产品不仅价格贵,而且不易买到。甲方与施工单位选用 MH — I 型聚硫密封胶。修补时先剔除旧有密封材料了用钢丝刷清理基层,破损处用聚合物修补,用聚乙烯条控制深度。在接缝两侧粘贴防污条,人工混合材料,用刮刀将混合好的密封胶填入缝中,先压实缝的两侧,而后分别填充密封胶,用力压实防止进入空气,表面经刮平后密实、平整、不留孔隙,最后揭防污条,经 72 小时养护,材料完全固化,粘结牢固,深得甲方好评。在其后的金属天窗密封修补中,因玻璃胶老化,全部改用 MH — I 型聚硫密封胶修补。天窗为铝合金结构,表面清除浮灰后,涂刷底涂,待底涂干后填充密封胶,施工方便,效果良好。
   1996 年长春中国人民银行办公大楼屋面防水工程施工中采用经调配的浅色 MH — I 型聚硫密封胶,用以密封花岗岩间的缝隙。该办公楼始建于 30 年代初,现作为东三省的国库,是国家重点保护建筑物。屋面女儿墙由大理石堆砌,接缝处用水泥砂浆钩缝。因长年风吹雨打,接缝及表面均有破损。甲方要求用与灰色大理石近似的密封材料修补,最后确定用浅色的 MH — I 型聚硫密封胶,施工时用鼓风机吹干接缝处的浮灰,缝两侧用毛刷涂刷底涂,大理石上贴防污条,材料用手工搅拌均匀,先用小刮刀将材料嵌压缝槽两侧,使材料与粘结面充分粘结,而后填充密封材料,用刮刀向一个方向刮平、修整,立即揭去防污条。由于严格按施工要求施工,取得良好的防水密封和装饰效果。
   此外, 1993 年在天津无缝钢管厂厂房地坪伸缩缝、 1994 年 5 月包钢地下转运站地坪伸缩缝、沉降缝, 1995 年 7 月第四届世妇会分会场玻璃天窗密封等工程中都采用了 MH — I 型聚硫密封胶,至今无一处出现材料质量问题。

图 3 中国人民银行长春分行密封施工

二、 MH 一 II 、 MH 一 III 型聚硫密封材料
  
MH 一 II 型密封材料具有优良的耐油、耐腐蚀、耐化学药品性,可在海水、稀酸、稀碱、汽油、煤油、机油等介质条件下保持很好的物理力学性能,可用于垂直缝和水平缝。
   天津盘山发电厂是为使北京无断电现象的 9511 工程,由前苏联专家设计。该厂的酸洗中和池长 65m ,宽 45m ,深 5.4m ,最大容量 13000m 3 ,承担着整个发电厂发电前检修时所有锅炉、管道酸洗水的贮存,该池防腐惺为花岗岩面层,环氧树脂粘结,该池中和池是露天式,考虑到结构及温差影响,设计近 20 道、 700 多米的伸缩缝,要求嵌缝材料必须具有耐酸性和良好的伸缩、粘结、耐水性,经综合考虑,选用有防腐性能的 MH 一Ⅱ型聚硫密封胶。
   施工前用清洁剂进行基层处理,擦净灰尘,按要求塞好聚苯乙烯泡沫棒,最后用刮刀密实地填入聚硫密封胶,该工程施工完一周后即试用,至今 2 年,效果相当不错, MH 一Ⅱ型聚硫密封胶完全满足了该池的苛刻条件,而且施工简单,价格适宜,深受施工单位的好评。
   该材料还在武汉第三炼钢厂冷却水塔伸缩缝、河北唐山钢铁公司地下电缆沟等工程中应用,均取得良好效果。

图 4 竣工后的盘山发电厂中和池

  此外,为适应不同施工条件的要求,我们还研制了耐油性能好的 MH 一Ⅲ型自流平聚硫密封材料,即能浇灌水平缝,又能作为一种涂料使用,用于有特殊要求的部位,做耐油防水密封。 1996 年在北京有机化工厂循环池中试用,该池为工业用水,长期冲刷,有防腐、防水要求。施工期在七月,正值雨季,我们在材料中加入了非离子活性剂等,以适应潮湿基层的施工条件。用量几十公斤,大面积涂刮,施工即快又好,是具有很大发展前途的一种材料。

三、小结
  
通过近几年的工程应用,改性聚硫建筑密封材料以其优异的物理力学性能,特别是能在潮湿基层上施工等特性,博得施工和应用单位的一致好评,其销售量也逐年提高。作为一种高档、高性能的建筑密封材料,一定能为我国的建筑业做出巨大的贡献。

 

聚硫密封胶给水排水工程应用技术规程
Technical specification for application of polysulfide
sealant in water supply and sewerage engineering
CECS 217:2006

  1 、双组份聚硫具有优良的水密、气密、耐久性能,在水中经长期浸泡,其性能基本不下降,且无毒、无污染,可用作生活饮用水的密封防水。它也适用于建筑变形缝、施工缝、穿墙管件、地下管道等部位的嵌缝密封,特别适用于净水厂、污水处理厂的水池接缝防水密封,是建筑物和贮藏物的一种优质防水密封材料。
   2 、聚硫可用于水泥砂浆、混凝土、砖砌体、块石砌体、陶瓷、大理石、花岗岩、硬质 PVC 板、玻璃或钢铁基层上。
   3 、聚硫、密封胶接缝密封的缝宽不应小于 10mm ,缝深不应小于 7mm 。
   4 、聚硫用于变形缝时,其宽度与深度的比值宜采用 3 : 2~2 : 1 。
   5 、聚硫、密封胶施工的环境温度宜为 10~ 35 ℃ 。当环境温度低于 10 ℃ 或大于 35 ℃ 时,施工时应采取措施。
   6 、聚硫、密封胶应在龄期多于 10d 的水泥砂浆或混凝土基层上施工。雨、雪天气不应进行露天施工。
   7 、聚硫、密封胶在水泥砂浆或混凝土基层上施工时,基层表面应平整、坚实、干净、干燥、无油污、无浮浆、无杂物,且不应有起砂、空鼓、裂缝等现象。如有上述现象,应采取有效措施处理。
   8 、聚硫密封胶施工前,宜采用专用底涂料。

聚硫胶的配制方法 

  9 、聚硫胶防水密封工程施工前,应根据施工环境温度、施工条件和辅助材料等情况,按生产企业推荐的配合比或现场设定的配合比,通过试验确定后,方可开始施工。在一般情况下,对于聚硫 A 组分 ( 主要基材 ) 宜取 10 份 ( 质量比 ) , B 组份 ( 助剂和固化剂 ) 宜取 1 份 ( 质量比 ) 。当施工气温较低时, B 组份宜取。 1~1.2 份 ( 质量比 ) 当施工气温较高时, B 组份宜取 0.8 ~ 1.0 份。
   10 、在施工现场宜采用手提电钻或专用密封胶搅拌设备搅拌 5min 以上,如采用手工搅拌,搅拌时间宜在 8min 以上,要求搅拌混合物达到均匀、无色差。
   11 、配制好的材料应在 2h 内用完,做到随用随配。
   12 、变形缝施工时,为避免密封胶因三面粘接而影响其位移性能,在填缝板和密封胶底面之间应采用隔离措施。
   13 、为避免接缝两边基材表面受污染,宜在接缝两边基材表面粘贴隔离纸。施工结束后,去掉隔离纸。
   14 、为保证施工质量,施工时宜采用挤胶枪将配好的聚硫密封胶先挤在缝的两侧,然后再施工到所需高度。施工时要求压紧刮平,防止带入气泡影响强度和水密性。推荐采用专用的挤胶枪施工。
   15 、聚硫材料用量参考表:

断面尺寸( mm )

15×10

40×20

30×30

40×30

50×40

用量( kg/m )

0.25

1.32

1.49

1.98

3.30

注:本表材料密度以 1.65g /cm 3 计算。

MH 聚硫系列建筑密封防水材料的研究与应用

一、前言
   近年来,随着我国建筑业的发展,对建筑密封防水材料提出了更高的要求。我国相继研制或引进生产了硅酮、聚硫、聚氨酯等高档密封材料,并逐步在建筑上推广应用。聚硫密封材料,由于其分子本身的结构特点,耐水、耐油、耐老化,因而在各行各业得到应用。但目前国内市场上的聚硫密封材料,以高模量,低伸长的居多,不能很好地满足建筑结构的要求,一些进口或合资产品价格昂贵,一般用户难以承受。另外,从现阶段看,无论进口还是国产的高分子化学反应型密封材料,对施工基层含水率要求都很高,一般不允许超过 9% ,更有的规定不超过 6% ,有的产品则不宜用于长期浸水部位。以致于此类材料在大多数地下构筑物、水利设施、给排水管道、电缆沟等的使用受到限制,施工质量难以保障。
   针对上述种种情况,我们进行了聚硫的改性研究工作,使聚硫密封防水材料对潮湿基层的初粘及最终粘结力得到了明显改善,克服了一般高分子化学反应型材料潮湿基层不能施工的通病。产品按其性能特点,分为三个牌号,可适用于不同的工程对象。
   MH —Ⅰ型聚硫防水材料,适用于砼外墙板缝、屋面板分仓缝、地下构筑物的伸缩缝、沉降缝以及道路、桥梁、机场跑道、游泳池、蓄水池等密封防水、隔音减震、建筑物裂缝修补等。其特点是适于潮湿基层施工,耐水性好,在长期水浸条件下仍保持良好的弹性与粘结性。
   MH —Ⅱ型聚硫防水材料,具有较好的耐油,耐腐蚀、耐化学药品及耐海水浸泡性。可在稀酸、稀碱、原油、汽油、机油、海水等介质条件下保持良好的物理力学性能。适用于有耐油防腐要求的工厂地坪,污水池、中和池、循环池、电缆沟等的伸缩缝、沉降缝。
   MH —Ⅲ型聚硫防水材料,具有较好的流动性,可用于无溶剂耐油涂料,大型砼储罐、金属储罐的耐油防腐蚀衬里,工业水池衬里或缝隙密封以电缆沟、设备基础的灌注密封等。用溶剂稀释后,可采用刮、喷、涂、刷等方法施工。
   该系列产品自试生产以来,已成功地在上海一期地铁工程、上海浦东机场、上海宝钢三期工程、武汉第三炼钢厂、天津盘山发电厂、北京奥林匹克体育中心、北京金阳大厦、北京西客站、中法合资北京空中客车公司、中国人民银行长春分行办公大楼、北京电视中心、广州奥林匹克体育场、安徽高等级公路等重点工程进行了应用,受到业主及施工单位的好评。

二、 MH 聚硫系列建筑密封防水材料的组成
   MH 聚硫系列建筑密封防水材料,为双组份化学反应型。 A 组份主要由含有 0.5 ~ 2.0mo1% 交联结构的液态聚硫橡胶、改性剂、增塑剂、塑流剂、补强剂、填料等组成, B 组份主要由金属过氧化物、硫化促进剂、增粘剂等组成。

1 、主剂—液态聚硫橡胶
   液态聚硫橡胶分子端部含有活泼的硫醇端基(— SH ),易被氧化形成 S — S 键而成弹性体。据交联剂量及分子的不同等分为各种牌号,满足不同用途。
   MH —Ⅰ型改性聚硫工程对象以普通工业与民用建筑为主,要求密封材料防水性好,耐老化,弹性好,模量低,适用范围广。我们选择了平均分子量在 5000 左右,交联剂含量为 0.5mo1% 的液态聚硫橡胶 A 。由于分子链中交联度低,网状结构少,固化后有较高的伸长率,较低的弹性模量,能适合较大的弹性变形。  MH —Ⅱ型改性聚硫主要用于有矿物油、稀酸、碱、盐、化学药品等介质的工厂地坪、工业水池、电缆沟等的伸缩缝、沉降缝及防腐防水涂膜。因此,配方中加入了平均分子量 4000 左右,交联剂含量为 2.0mo1% 的液态胶 B 。由于 B 胶三官能团含量较多,具有更高的结构强度,耐油、耐腐蚀、耐化学药品性更佳。其缺点是使材料的伸长率降低。 A 型胶与 B 型胶并用,可使其优势互补。
   MH —Ⅲ型改性聚硫,主要用于水平缝灌注、耐油防腐涂膜等。要求液态聚硫橡胶除具有良好的材料力学性能外还应粘度低、流动性好、易于施工。在该组配方中选择了平均分子量 1000 左右,交联度 2.0mo1% 的 C 型胶与 A 型胶并用,达到理想的施工性能及材性。
   液态聚硫橡胶的用量直接关系到密封防水材料的性能与造价,从材料的性价比综合考虑我们将胶的用量控制在材料总量的 35% 左右,图一列出了胶含量与材料力学性能关系曲线。

ε —断裂伸长率曲线; σ —最大拉伸强度曲线

图 1 胶含量与材料力学性能关系曲线( MH —Ⅰ, N 类试片)

2 、其它配料
   在 MH 聚硫系列建筑密封防水材料中,根据各型号的特点及要求,分别加入了改性剂、增塑剂、增粘剂、触变剂、塑流剂、补强剂、填料、色料等,以使材料具有更好的低温柔韧性、耐老化性,降低其内聚力,增加与基材特别是潮湿基材的粘结力,使其对潮湿基面的初粘及最终粘结力得到明显改善。
   增塑剂的品种及用量对聚硫密封材料的性能具有很大影响,增塑剂可降低硬度,增加密封材料与基层的粘结力,提高延伸性,并对稠度及流变性产生很大影响。本系列材料中各型号均选用了复合材料增塑体系,与液态聚硫橡胶有很好的化学相容性,使之形成一高弹连续结构,迁移性小,挥发度低,耐久性好。
   增粘剂的加入提高了密封材料对基材的粘结性能,增加其浸润性及粘结强度,保证了材料在各种光滑基面的粘结效果。
   改性剂与液态聚硫橡胶之间的化学反应,降低了其内聚力,增加了活性,使密封材料模量降低,并使其对潮湿基面的初粘和最终粘结力得到明显改善。
   补强剂、触变剂、塑流剂、固体填充料等,可调节密封材料的性能。填料的粒度、比表面积、 PH 值、稳定性、含水率等均会影响到聚硫密封材料的物理力学性能及贮存稳定性能。一般来讲,粉料的 PH 值以中性为好,因为碱性填料会促进固化,使密封材料粘度增大,贮存期缩短。而酸性材料又会抑制硫化速度,使硫化期延长,影响密封材料的使用性能。填料中水份含量高也会加速固化速度缩短贮存期,有时甚至导致材料自交联而报废。
   粉料的粒径、比表面积直接影响到密封材料的施工性、粘度等,选择不当会使材料在垂直缝施工时流坠或水平缝施工时不能自流平形成光滑、平整的表面,并且会对材料的物理力学性能产生较大影响。
   在 MH 聚硫系列密封材料中,填料一般以天然石粉为主,色料为钛白粉、氧化铁系颜料等。耐酸、碱腐蚀配方,粉料据介质条件选择了耐酸、碱填料。对于缝隙超过 40mm 的垂直缝和顶缝,为防止材料下坠,在非下垂配方中选择了适量液体有机材料抗下垂剂,而不采用粉料调节,以保证密封材料胶粉比,不影响其综合性能。

三、 MH 聚硫系列建筑密封防水材料的性能
   MH —Ⅰ、 MH —Ⅱ、 MH —Ⅲ型改性聚硫系列建筑密封防水性能见表一。

MH 聚硫系列建筑密封材料性能 表一

指 标

项 目

MH —Ⅰ型

MH —Ⅱ型

MH —Ⅲ型

N

L

N

L

L

密度, g /㎝ 3 ,± 0.1

1.66

1.67

1.67

可施工期, h

2 ~ 6

2 ~ 6

2 ~ 6

表干时间, h 不大于

20

18

20

18

18

渗出性,指数不大于

2.0

2.5

2.0

2.5

2.5

流变性

< 2 ㎜

光滑平整

< 2 ㎜

光滑平整

可涂刮,光滑平整

加热失重, % 不大于

1.0

1.0

1.0

低温柔性℃

一等品

— 45

合格品

— 30

耐热性℃

一等品

120

合格品

100

恢复率, % 不小于

一等品

90

合格品

85

拉伸

粘结

性能

不小于,

最大

拉伸

强度

MPa

一等品

 

0.40

合格品

 

0.30

最大

伸长

率, %

一等品

300

N 类 250 , L 类 300

350

合格品

200

N 类 200 , L 类 250

250

拉伸压缩循环

性能,级别

一等品

8020

合格品

7010

1 、固化前性能

•  密度
   MH 系列聚硫密封材料的密度据型号不同略有差异。非下垂型密度略小于自流平型的, MH —Ⅰ型密度小于 MH —Ⅱ型,但一般不超过 1.68g /㎝ 3 。设计、施工人员可以此为依据估算材料用量。

•  可施工期
   二组分的密封材料混合均匀后,因硫化反应粘度逐渐上升。从混匀后计时直到不能施工的时间称为可施工期。可施工期受施工温度、湿度等因素影响很大,表二列出了以 MH —Ⅰ型聚硫密封材料为例温度对材料施工期的影响。

温度对聚硫密封材料施工期的影响 表二

温度,℃

38

28

15

5

— 5

施工期

1.5h

4h

6h

24h

4h

  因此,根据使用季节、温度、湿度等,我们把 MH 聚硫系列密封材料按施工季节划分为冬用、夏用及通用型,以固化促进剂加量控制施工期及固化时间。可施工期一般为 2 ~ 6 h 。

•  表干时间
   表干时间是表示密封材料硫化程度及硫化快慢的性质,在连续施工作业时,聚硫密封材料表干后即可进行下一道工序的施工。 MH 系列改性聚硫密封材料的表干时间不大于 24 小时,符合行标规定。

•  渗出性
   渗出性测定材料本身渗出物的迁移程度,以推断材料对被粘基层的污染程度,以渗出张数与渗出幅度之和为代表。 MH 系列改性聚硫密封材料地渗出指数均小于 3 。

•  流变性
   流变性对于非下垂型材料来说以下垂度表示,对于自流平型材料来说以流平性表示。
   MH 改性聚硫系列密封材料,根据施工要求,可制成非下垂型及自流平型材料。前者适用于立面及顶板的接缝密封,后者适宜水平缝的密封。 MH —Ⅰ型、 MH —Ⅱ型改性聚硫密封材料均有 N 类(非下垂)和 L 类(自流平)之分,而 MH —Ⅲ型只有流平性更好的 L 型。

2 、固化后性能
   将固化后的改性聚硫系列密封材料置于标准条件下养护 28 天,测定其固化后的性能。

( 1 )耐热性及低温柔性
   将养护后的 MH 系列聚硫密封材料置于 120 ± 2 ℃ 烘箱中放置 8 小时观察其外观均不发粘,不变硬,无气泡及渗出物。在— 45 ± 2 ℃ 低温下仍保持很好的柔韧性,试片对折无裂纹、不开裂。加热失重测定为 80 ± 2 ℃ , 168h ,重量损失小于 1% 。

( 2 )恢复率
   按 JC483 — 92 规定,聚硫密封材的弹性恢复率不得小于 80% 。弹性恢复率越大,材料厂的弹性越好。在 MH 系列聚硫密封材料的配方性能实测中,各型号的弹性恢复率均大于 90% ,表明该类材料有很好的弹性。

( 3 )拉伸压缩循环性能
   拉伸—压缩循环性能是评定密封材料动态耐久性的关键项目,可预测材料的使用寿命,推断允许缝移量,尤为广大设计师所关注。由于试验经费所限,我们有代表性地选择了 MH —Ⅰ型( N )型和 MH —Ⅱ( L )型,委托河南建材研究设计学院进行拉压循环实验,均通过 8020 级。这意味着该类材料适用于位移量± 20% 的接缝,可满足大多数高档建筑工程的需要。

( 4 )其他
   MH 聚硫系列密封材料除上述相通的基本性能外,还针对实际工程需要材性各有所不同侧重。如 MH —Ⅰ型聚硫,可用于一般构筑物及长期浸水部位,其基层粘结及浸水 168h 后带水延伸粘结性能见表三。

MH —Ⅰ型聚硫浸水性能 表三

项目

性能指标

平均值

浸水断裂伸长率, %

300

267

267

278

浸水拉伸断裂强度, MPa

0.24

0.20

0.20

0.21

潮湿基层粘结强度 Mpa (砂浆块)

0.63

0.59

0.61

0.61

  由表三可见, MH —Ⅰ型聚硫密封材料潮湿基层的粘结强度平均值大于 0.6 Mpa ,浸水断裂伸长率大于 250% ,浸水断裂强度大于 0.2Mpa ,能很好地满足大多数地下构筑物及长期浸水部位对弹性密封材料的要求。
   MH —Ⅱ型聚硫密封材料具有更优良的耐稀酸、稀碱、盐水性和耐油、耐化学药品性。表四列出了其在不同介质浸泡 168h 后的材料力学性能。

MH -Ⅰ型聚硫密封材料耐介质性能 表四

原性能

断裂强度 0.54Mpa 断裂伸长率 580%

介质名称

200 # 溶剂汽油

机油

10%HC1

10%H 2 SO 4

10%N a OH

10%NaCl

乙酸

乙酯

二甲苯

浸泡

168h

性能

断裂强度 MPa

0.54

0.58

0.49

0.43

0.45

0.43

0.63

0.55

断裂伸长率 %

496

500

560

420

480

500

367

300

重量变化

- 1.4

+1.7

+0.2

- 15.2

- 14.0

  由表四可见, MH -Ⅱ型聚硫密封材料在 200 #溶剂汽油、机油及 10% 浓度得盐酸、硫酸、烧碱、食盐水溶液中性能较稳定,断裂延伸率均不低于 400% ,断裂强度不低于 0.4Mpa ,重量损失也不大,可在此类介质中使用。而在乙酸乙酯、二甲苯类有机溶液中强度增大,弹性降低,延伸率下降 37% 以上,重量也损失了百分之十几。因而,不推荐在此类强有机溶剂介质中应用。
   此外,参照 JC485 - 92 建筑窗用弹性密封剂水—紫外线辐照后定伸性能测定方法,我们对 MH -Ⅰ型聚硫密封材料进行了人工老化后拉伸粘接性能的测定,测得其断裂延伸率 250% ,断裂强度为 0.6Mpa, 为 MH 聚硫密封膏在户外的应用提供了参考依据。

四、 MH 聚硫系列建筑密封防水材料的应用
   自 1993 年底在上海地铁一号线首次应用 MH 聚硫系列建筑密封防水材料以来,该系列产品已先后在上海、北京、天津、吉林、河北、河南、山东、山西、安徽、湖北、湖南、海南、广东、广西、云南等十余个省市中,应用在各种高层建筑、金属结构接缝、金属幕墙、中空玻璃的密封,给排水工程及地下、桥梁等工程的各种伸缩缝、沉降缝,初具生产规模,共计用量二十余吨,取得良好的社会及经济效益,下面介绍几个典型工程实例。

1 、 MH -Ⅰ型聚硫密封材料的应用
   该产品适用于普通工业与民用建筑。应用于砼外墙板缝、地下桥梁、水池等密封防水或裂缝修补,具有优良的耐水性、耐老化性,其特点是弹性大、规模低,适用范围广。

•  上海地铁一号线防水工程
   该工程是沪市重点工程,由于上海地下水位高、地基软、施工期短及其它因素,在地铁一号线黄陂路、常熟路等车站顶板现浇钢筋砼出现大量裂缝,发生大面积渗漏水,不仅影响工程质量,而且直接影响排电线、电缆、装饰等工程,极易造成重大事故及经济损失。由于是顶板裂缝修补,施工难度大,又因基层潮湿,对密封材料在潮湿条件下固化、粘结、下坠、耐水性要求高,国内现有的一些密封材料无法完全达到要求。最终选用了非下垂的 MH -Ⅰ型和少量 MH -Ⅱ型聚硫密封膏。首先进行基层处理,将裂缝凿宽,由于裂缝处渗水严重先进行堵漏,涂刷专用底涂。待固化后,填塞聚苯乙烯或聚乙烯泡沫条等背衬材料,将聚硫膏按甲:乙 =10 : 1 比例混匀,用刮刀将少量密封膏批刮在缝隙两侧,分次将密封膏嵌入缝内,用力压平嵌实。不得有空隙、气孔等。最后用刮刀向一个方向刮平,但不得多次来回刮。该工程用 MH 聚硫密封膏 2 吨,修补裂缝近 3000 延米,工程于 1994 年 4 月竣工,至今修复效果良好。
   在上海地铁一号线陕西路、衡山路等车站,因施工等原因造成连续沉降缝漏水,该处通车后要受到往复振动,要求修复材料弹性好,抗拉压疲劳,施工单位也是用 MH —Ⅰ型聚硫,,有效地解决了渗漏问题,经过近三年的考验,无一处发生粘结撕裂等现象。

•  上海宝钢三期工程
   上海宝钢三期工程地下污水管道全部为预制砼管,工期紧,施工管线长。管直径主要是 700 污水管,管与管搭接处有钢环套接,用 PVC 自粘条密封,设计要求管口与管口接处用柔性密封材料密封。
   由于该工程施工中有的地方有积水要抽除,基础沉降不均匀,有的管道表面比较潮湿等,为了保证施工进度与质量选用了 MH —Ⅰ型聚硫密封膏,总计用量近五吨,进行管接口处的防水密封。由于该材料垂直缝及顶缝施工不下垂,对基层环境要求不苛刻,可在较为潮湿基层施工,固化快,粘结力强,弹性好,施工方便,对环境无污染等,深受用户及施工单位好评,完全符合设计要求。

•  北京西客站工程
   北京西客站是全国重点工程,其东西非机动车通廊全长约 2500 米 ,为砼预制板拼装结构,因多种原因造成顶面预制板与墙体接缝处防水失效,导致严重渗漏。而该位置正好架设电缆,直接影响整个车站的正常运作,并极易造成不良的国内外社会影响。施工单位 1996 年 5 月接受该工程修复任务,要求 9 月底完工。由于结构的要求,对防水堵缝材料的要求为柔性材料,具有弹性,能自由变形,不影响桥梁支座的作用。与砼基面能牢固结合,稍有潮湿也可牢固粘结,操作简便,易于施工。因为在雨季作业,要求材料既固化快,又要有合适的施工期。施工单位经多方市场调研及现场对比试验,最终选中 MH —Ⅰ型聚硫,用量 2 吨多,圆满地按期完工,工程验收一次合格,为西客站的安全运营提供了保障。
   此外,从 1994 年至今, MH —Ⅰ型改性聚硫在北京亚太大厦外挂板缝防水、玻璃密封、中国职工之家铝合金天窗及屋面变形缝防水工程、国务院重点保护建筑—中国人民银行长春分行办公大楼花岗岩女儿墙防水嵌缝、海南海口望海商城半球形玻璃钢屋面的密封防水,安徽合肥高速公路桥梁金属间的接缝连接及东北、天津等地国储粮仓、上海浦东机场、广州奥林匹克体育场、北京地铁复八线等工程中应用,至今无一出现材料质量问题。

2 、 MH —Ⅱ、 MH —Ⅲ型聚硫的应用
   MH —Ⅱ型聚硫密封材料具有优良的耐油、耐腐蚀、耐化学药品性,可在海水、稀酸、稀碱、汽油、煤油、机油等介质条件下保持良好的物理力学性能,可用于垂直缝和水平缝。
   天津盘山发电厂是保证北京市民用电无拉闸现象的“ 9511 ”工程,由前苏联专家设计。该厂的酸洗中和池最大容积为 13000m 3 ,承担整个发电厂发电前及检修时所有锅炉、管道酸洗水的贮存。该池防腐层为花岗岩面层,以环氧树脂为胶结剂,为露天式。考虑到结构及温差影响,设计近 20 道、 700 多米的伸缩缝。要求嵌缝材料必须、具有耐酸性和良好的伸缩、粘接、耐水性,经多方认证,最终选用了 MH —Ⅱ型聚硫,达到了预期目的,用户十分满意。
   该材料还在武汉第三炼钢厂冷却水塔伸缩缝、广西桂林第四污水处理厂水池、河北唐山钢铁公司地下电缆沟、中法合资北京空中客车公司工业厂房耐油地坪伸缩缝等工程中应用,均取得良好效果。
   为适应不同施工条件的要求,我们还研制了耐油防腐蚀性能优良的 MH —Ⅲ型自流平性聚硫防水材料,既能浇灌水平缝,又能作为一种涂料,用于有特殊要求的部位做耐油防水涂膜。 1996 年 7 月在北京有机化工厂循环水池中应用。该池为工业用水,露天式,长期经循环水冲刷。有防腐、防水及温差变形要求。施工期正值雨季,空气中湿度大于 90% 。对修复材料的要求是不仅有防腐防水性,而且能在潮湿基面作业,湿气中固化,成膜快,尽可能不影响生产。该工程选用了 MH —Ⅲ型聚硫防水材料进行大面积涂刮,施工既快又好,第二天既交付使用,在几乎不仃产的情况下成功地解决了问题,使厂方减少经济损失几百万元。

五、结语
   MH 聚硫系列建筑密封防水材料具有很好的触变性、自流平性,能满足建筑物立面及平面的嵌缝要求。该材料产品系列化,既有在潮湿基面具有良好粘结性及作业能力、耐长期水浸性能好的Ⅰ型料,又有具有更优的耐油、耐化学药品性的Ⅱ型料,还有具有更好流动性能、适于涂刮的Ⅲ型料。弹性体模量适中,柔软而富有弹性,有优良的耐老化性能,耐油、耐腐蚀、耐低温,可满足各种工业与民用建筑、市政及水利工程的需要,具有良好的市场前景。

聚硫建筑密封胶的研制报告

•  前言
   目前,在国际上,高档建筑密封防水材料如硅酮、聚硫、聚氨酯等在建筑业占有很重要的市场。特别是在一些发达国家,这三大类材料以占了整个密封材料 30% 的市场。近年来,随着我国国民经济的发展,建筑业发展很快,幕墙结构和预制装配式结构高层 建筑,对建筑密封防水材料提出了更高的要求。我国相继研制或引进生产硅酮、聚硫、聚氨酯等高档密封材料,并逐步在建筑业推广应用。聚硫密封材料由于其分子本身的结构特点,耐火、耐油、耐大气老化,因而在各行各业得到应用。但目前国内市场上的聚硫密封材料,主要以高模量、低伸长居多,不能很好地满足建筑结构的要求。另外从现阶段看,无论进口的还是国产的高分子化学反应型密封防水材料,对施工环境的要求都很高,基层含水率不允许超过 9% ,否则即不能与基层粘附好。有的材料说明还明确标明,不宜用在长期浸水部位,以致于此类材料在大多地下构筑物、给排水管道、水利设施、贮水池等的使用受到限制。为增加粘结力,现场除湿常用烘烤等办法,施工质量得不到保证。诸多的冶金、电力、化工等行业,不仅要求密封材料具有良好的水密性、气密性等通性,同时要求其具有一定的耐腐蚀、耐油、耐化学药品性。
   针对以上种种要求,进行了改性聚硫系列建筑密封防水材料的探索试验。其目的就是立足于国内原材料,研制出化学稳定性好、无环境污染、高延伸、低模量、可于潮湿基层施工、长期耐水浸性能好的 MH—I 型聚硫密封胶,耐油、耐腐蚀,耐化学药品性更佳的 MH- Ⅱ 型聚硫密封胶以及具有更好的流动性的 MH—III 型聚硫密封防水系列,以满足我国工业与民用建筑发展的需要。现已完成了配方选择、生产工艺确定、试生产、工程试点应用等工作,试产品已成功地在上海一期地铁工程、上海宝钢三期工程、武汉第三炼钢长冷却水塔、海口市望海商城、天津盘山发电厂,北京亚太大厦、世妇会怀柔分会场、北京西站非机动车地下通廊、中国人民银行长春分行办公大楼等工程应用,用户反映良好。

二、改性聚硫系列建筑密封防水材料的分类
   根据介质条件、使用场合要求、综合施工性能等,我们对交联剂、各种助剂进行了系统的选择,研制出适合不同需要的聚硫密封防水材料,按材料性能特点分为三个类型:

  MH— Ⅰ 型,可在较潮湿环境施工,耐水性好,在长期水浸条件下,仍保持良好的弹性与粘结性,可用于垂直缝和水平缝。
   MH— Ⅱ 型,具有更佳的耐油、耐腐蚀、耐化学药品性、耐海水浸泡,可在稀酸、稀碱、汽油、煤油、机油、海水等介质条件下保持良好的物理力学性能,适宜垂直缝和水平缝。
   MH— Ⅲ 型,耐水、耐化学药品,耐油性好,具有更好的流动性,可作为无溶剂耐油涂料,用于有特殊要求的部位,做耐油防水密封,也可用于电缆沟等的灌注密封及水平缝密封。

•  改性聚硫系列建筑密封防水材料的研究

•  硫化机理
   液态聚硫橡胶分子端部的活泼硫醇端基( -SH ),容易被氧化形成 S—S 键,而硫化成弹性体:
   ~RSH + [O]+HSR~→SR—SR~+H2O
以 MnO2 为例:
   2~R—SH+ MnO2 →~R—S—S—R~+MnO+H2O

  2~ R—SH+ MnO→~R—S—Mn—S-R~+ H2O

  ~ R—S—Mn —S-R~+ MnO2 →~R—S R~+2MnO

  根据资料介绍,使液态聚硫橡胶交联的硫化剂很多,过氧化物硫化体系以毒性小,耐热,耐老化性能好,适用于较高分子量的液体聚硫橡胶而被广泛采用。本课题研究的主要应用对象为工业与民用建筑,因而选用过氧化物 为硫化体系能达到较满意的密封防水效果。

•  改性聚硫系列建筑密封防水材料的配方选择

•  液态聚硫橡胶
   国产液态聚硫橡胶以交联剂量及分子量的不同等分为各种牌号表一列出了部分国产液态聚硫橡胶的牌号和性能。

国产液态聚硫橡胶的牌号及性能 表一

牌号

JLY-124

JLY-122

JLY-121

JLY-155

JLY-115

JLY-324

JLY-215

主要单体

二氯乙基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛、二氯丁基

缩甲醛

二氯乙基

缩甲醛、

β- 羟代氯丙基氯乙基醚

外观

棕色或褐色半透明均匀粘稠或油状流体

粘度 P a · S

( P )

40.0~90.0

400~900

分子量( Mn )

4000±500

2500±500

1000±500

5000±500

5000±500

4000±500

5000±500

总硫含量, %

37~40

37~40

37~40

37~40

37~40

37~40

37~40

PH 值

6~8

6~8

6~8

6~8

6~8

6~8

6~8

水分含量, %

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

机械杂质含量, % ,﹤

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

游离硫含量, % ﹤

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

三官能团物, %

2

2

2

0.5

1

2

1

  MH—Ⅰ 型工程对象以普通工业于民用建筑为主,其应用领域一般为砼外墙板缝、屋面板缝、地下构筑物的伸缩缝、沉降缝及道路、桥梁、游游池、 贮水槽、机场跑道等的密封防水、隔音减震、建筑物裂缝修补等。要求密封材料防水性好,耐老化,弹性大,模量低,适用范围广。我们在液态聚硫橡胶的选用上,选择了分子量在 5000 左右,交联剂含量在 0.5mol% 的 A 类材料。由于分子键中交联度低,网状结构少,因而固化后有较高的伸长率、较低的弹性模量,能适合较大的弹性变形,胶片的断裂伸长率 ≥ 600% ,永久变形 ≤ 25% ,能满足一般工业于民用建筑的需要。
   MH—Ⅱ 型主要用于有稀酸、碱、盐及矿物油、化学药品、有机溶剂等介质的工厂地坪、污水池、中和池,电缆沟等的伸缩缝,沉降缝,要求材料具有优良的耐油、耐腐蚀、耐化学药品性。因此,在液态聚硫橡胶的选择上,我们除了选用 A 型胶外,还在配方中引入了平均分子量 4000±500 ,交联度 2 %mol 的 B 型胶,由于该液胶三官能团较多,具有更高的结构强度,耐油、耐腐蚀、耐化学药品性能更佳,其缺点是使密封材料伸长率降低, A 型胶与 B 型胶并用,使其优缺点互补。根据工程的不同需求及试验结果,我们将 B 型胶的加入量控制在总量的 3.5 ~7% 之间, A 型胶的加量在 30% 左右。
   MH—Ⅲ 型聚硫密封材料主要用于水平缝、耐油涂料、电缆沟、设备基础减震灌注密封等,因而要求材料粘度低,具有更好的流动性。在该配方中选用了平均分子量 1000 ±500 ,交联度 2%mo1 的 C 型胶与 A 型胶并用,达到更好的施工度及材性。
   交联剂的用量直接关系到密封材料的性能与造价,从材料的性能价格比综合考虑,我们将交联剂用量范围控制在材料总量的 33~37% 之间,图一列出了胶含量与材料力学性能关系曲线( MH—Ⅰ 型)。

ε — 断裂伸长率曲线; σ — 最大拉伸强度曲线

图 1 胶含量与材料力学性能关系曲线( MH — Ⅰ , N 类,试片)

2. 其他配料

( 1 )增塑剂
   增塑剂的品种及用量对聚硫密封材料的性能具有很大影响,增塑剂可降低硬度,增加密封材料与基层的粘结性,提高延伸率,并对稠度及流变性产生很大影响。掺的增塑剂必须与所用的胶结材料有很好的化学相容性,使其形成一延伸性好的连续结构。如果化学相容性差,则影响到密封材料的最终物理力学性能,硬度大,柔性差,与基层粘结力下降,甚至出现渗油现象玷污基层,与基层剥离。配方中增塑剂过多,会使粘度降低,造成非下垂型密封材料流坠现象,固化后材料的弹性差、回弹率低、强度降低、粘结力差。相反,如增塑剂用量过少,密封材料就不能充分浸润基层而使粘结差,内聚力大,弹性降低,材料成本加大。
   在改性聚硫系列密封材料中,各型均选用了甲酸酯与分子量适中的石蜡复合的增塑体系,该体系与液态聚硫橡胶的相容性好,迁移性小,挥发度低。

•  增粘剂
   单纯的液态聚硫橡胶其粘结性有限。为了提高密封材料对基材的粘结性能,增加浸润性以保证在各种光滑基面的粘接,常在配方中加入适量增粘剂。常用的增粘剂树脂有酚醛、环氧树脂等,在改性聚硫系列密封材料中均选择了环氧树脂为增粘剂。除此之外,为了提高改性聚硫密封材料对潮湿基层的粘结力,在 MH—Ⅰ 型配方中加入了非离子活性剂与稀释剂,使密封材料对潮湿基面的初粘和最终粘接力得到明显改善。

•  填料及其它
   液态聚硫橡胶在使用中,也像其它橡胶一样,必须加入补强剂、触变剂、调节剂等固态填充料,以调节密封材料的性能。填料的粒度、比表面积、 pH 值、稳定性、含水率等都会影响到聚硫密封材料的物理力学性能及贮存稳定性能。一般来讲,粉料的 pH 值以中性为好,因为碱性填料会促进固化、使密封材料粘度增大,贮存期缩短。而酸性材料又会抑制硫化速度,使硫化期延长、影响密封材料的性能。填料中水份含量高也会加速固化速度缩短贮存期,有时甚至导致密封材料自交联而报废。
   粒径、比表面积直接影响到密封材料施工性、粘度等,选择不当,会使密封材料在垂直缝施工时流坠或水平缝施工不能自流平形成光滑、平整的表面,并且会对材料的物理力学性能产生较大影响。
   在改性聚硫系列密封材料中,填料选择以天然石粉为主,辅以色料如钛白粉、氧化铁系颜料等;补强材料选用白炭黑。白炭黑的宏观结构极象碳黑,其粒子呈球形,易为建筑上接受。当其加入到液态聚硫橡胶中时,其粒子吸附聚合物,使橡胶分子链段直接固定在填料粒子的附近或沿着填料表面定向或被填料聚集体滞留,橡胶与填料粒子结合,填料粒子与聚合物链段结合产生有效的交联以及聚合物缠结了填料粒子。
   为提高聚硫密封材料的耐稀酸、碱腐蚀性,在 MH-Ⅱ 型聚硫密封材料的配方中,粉料的选择据介质条件而异,选择了滑石粉、石英粉、云母粉等填料代替天然石粉,赋予了该材料多用途的实用价值,降低了成本。但填充粉料的量不宜超过总量的 45% ,填充料过多会使聚硫分子密度降低,硫化后不能形成密集的网络,承受拉伸荷载能力低,容易形成较大的变形,弹性恢复性差。因此,对于缝隙超过 40mm 的垂直缝和顶缝,为防止材料下坠,在非下垂型配方中加入适量的液体有机材料抗下垂剂,而不采用粉料调节,以保证密封材料的胶粉比,不影响其综合性能。

•  改性聚硫系列建筑密封防水材料的性能
   MH-Ⅰ 型、 MH-Ⅱ 型、 MH-Ⅲ 型聚硫密封材料的基本性能满足行标 JC483-92 规定。结果见表二、表四。

MH 系列改性聚硫密封材料固化前性能 表二

       指标

项目

MH-Ⅰ 型

MH-Ⅱ 型

MH-Ⅲ 型

N

L

N

L

 

密度, g/ cm 3

1.66±0.1

1.66±0.1

1.67±0.1

1.67±0.1

1.67±0.1

可施工期, h

2 ~ 6

2 ~ 6

2 ~ 6

2 ~ 6

3 ~ 8

表干时间, h

< 20

< 18

< 20

< 18

< 18

渗透性

2.0

2.5

2.0

2.5

2.5

流变性

< 2mm

光滑平整

< 2mm

光滑平整

可涂刮,光滑平整

•  固化前性能

•  密度
   MH 系列聚硫密封材料的密度据型号不同略有差异。非下垂型密度略小于自流平型的, MH—Ⅰ 型密度略小于 MH—Ⅱ 型,但一般不超过 1.68g / cm 3 设计、施工人员可以此为依据估算材料用量。

•  可施工期
   二组份的密封材料混合均匀后,因硫化反应粘度逐渐上升。从混匀后计时直到不能施工的时间称为可施工期,可施工期受施工温度、湿度等因素影响很大,表三列出了以 MH—Ⅰ 型聚硫密封材料为例温度对材料施工期的影响。

温度对聚硫密封材料施工期的影响 表三

温度, ℃

38

28

15

5

-5

施工期

1.5h

4h

6h

24h

4d

注:表三所列为 MH—Ⅰ ( N )通用型配方
   因此,根据使用季节、温度、湿度等,我们把改性聚硫系列密封材料按施工季节划分为冬用、夏用及通用型,以固化促进剂加量控制施工期及固化时间。除非另有约定, MH 改性聚硫系列建筑密封材料的可施工期一般为 2 ~ 6h 。

•  表干时间
   表干时间是表示密封材料硫化程度及硫化快慢的性质,在连续施工作业时,聚硫密封材料表干后即可进行下一道工序的施工。 MH 系列改性聚硫密封材料的表干时间均不大于 24 小时,符合行标规定。

•  渗出性
   渗出性测定材料本身渗出物的迁移程度,以推断材料对被粘基层的污染程度,以渗出张数与渗出幅度之和为代表。 MH 系列改性聚硫密封材料的渗出指数均小于 3 。

•  流变性
   流变性对于非下垂型材料来说以下垂度表示,对于自流平型材料来说以流平性表示。
   MH 改性聚硫系列密封材料,根据施工要求,可制成非下垂型及自流平型材料。前者适用于立面及顶板的接缝密封,后者适宜水平缝的密封。 MH - Ⅰ 型、 MH - Ⅱ 型改性聚硫密封材料均有 N 型(非下垂型)和 L 型(自流平型)之分,而 MH - Ⅲ 型只有流平性更好的 L 型。

•  固化后性能
   将固化后改性聚硫系列密封材料置于标准条件下养护 28 天,测定其固化后的性能,结果见表四。

MH 系列改性聚硫密封材料固化后性能

项 目

指标

MH - Ⅰ 型

MH - Ⅱ 型

MH - Ⅲ 型

N

L

N

L

L

 

低温柔性, ℃

-45

-45

-45

-45

-45

耐热性, ℃

120

120

120

120

120

恢复率, %

94

93

92

92

94

拉伸

粘结性

最大拉伸强度 MPa

0.40

0.40

0.32

0.40

0.41

最大伸长率 %

358

400

283

300

330

拉伸-压缩

循环性能

级别

8020

8020

粘接破坏面积 %

12.1

3.5

 

加热失重, %

0.66

0.66

0.67

0.67

0.68

•  耐热性及低温柔性
   将固化后的 MH 系列聚硫密封材料置于 120± 2℃ 烘箱中放置 8 小时观察其外观均不发粘,不变硬,无气泡及渗出物。在 -45± 2℃ 低温下仍保持很好的柔韧性,试片对折无裂纹、不开裂。加热失重测定为 80± 2℃ , 168h ,重量损失小于 1% 。

•  恢复率
   按 JC483 - 92 规定,聚硫密封材料的弹性恢复率不得小于 80% 。弹性恢复率越大,材料的弹性越好。在 MH 系列改性聚硫密封材料的配方性能实测中,各型号的弹性恢复率均大于 90% ,表明该类材料有很好的弹性。

•  拉伸压缩循环性能
   拉伸一压缩循环性能是评定密封材料动态耐久性的关键项目,可预测材料的使用寿命,推断允许缝移量,尤为广大设计师所关注。由于试验经费所限,我们有代表性地选择了 MH - Ⅰ ( N )型和 MH - Ⅱ ( L )型,委托河南建材研究设计院进行拉压循环试验,均通过 8020 级。这意味着该类材料适用于位移量 ±20% 的接缝,可满足大多数高档建筑工程的需要。

•  其他
   MH 改性聚硫系列密封材料除上述相通的基本性能外,还针对实际工程需要材性各有所不同侧重。如 MH - Ⅰ 型聚硫,可用于稍有潮湿的基层及其长期浸水部位,其潮湿基层粘结及浸水 168h 后带水延伸粘结性能见表五。

MH - III 型聚硫浸水性能 表五

项目

性 能 指 标

平均值

浸水断裂伸长率, %

300

267

267

278

浸水拉伸断裂强度, MPa

0.24

0.20

0.20

0.21

潮湿基层粘结强度(砂浆块) MPa

0.63

0.59

0.61

0.61

  由表五可见, MH - Ⅰ 型聚硫密封材料潮湿基层的粘结强度平均值大于 0.6MPa ,浸水断裂伸长率大于 250% ,浸水断裂强度大于 0.2 MPa ,能很好地满足大多数地下构筑物及长期浸水部位对弹性密封材料的要求。
   MH - Ⅱ 型聚硫密封材料具有更优良的耐稀酸、稀碱、盐水性和耐油、耐化学药品性。表六列出了其在不同介质浸泡 168h 后的材料力学性能。

MH - II 型聚硫密封材料耐介质性能 表六

原性能

断裂强度 0.54MPa 断裂伸长率 580%

介质名称

200 #

溶剂汽油

机油

10%HC1

10%H 2 SO 4

10%NaOH

10%Nacl

乙酸乙酯

二甲苯

浸泡 168h 后 性 能

断裂强度

MPa

0.54

0.58

0.49

0.43

0.45

0.43

0.63

0.55

断裂伸长率, %

496

500

560

420

480

500

367

300

重量变化

-1.4

+1.7

+0.2

-15.2

-14.0

注:表 6 所列数值均为哑铃形试片测得。
   由表六可见, MH - Ⅱ 型改性聚硫密封材料在 200 # 溶剂汽油、机油及 10% 浓度的盐酸、硫酸、食盐水溶液中性能较稳定,断裂延伸率均不低于 400% ,断裂强度不低于 0.4MPa ,重量损失也不大,可在此类介质中使用。而在乙酸乙酯、二甲苯类有机溶剂中强度增大,弹性降低,延伸率下降 37% 以上,重量也损失了百分之十几。因而,不推荐在此类强有机溶剂介质中应用。
   此外,参照 JC485 - 92 建筑窗用弹性密封剂水 — 紫外线辐照后定伸性能测定方法,我们对 MH - Ⅰ 型聚硫密封材料进行了人工老化后拉伸粘接性能的测定,测得其断裂延伸率 250% ,断裂强度为 0.6MPa ,为改性聚硫密封材料在户外的应用提供了参考依据。

•  试生产与工程试点

1 、生产工艺
  改性聚硫系列建筑密封材料试生产工艺如下:
甲组份生产工艺:

乙组分生产工艺:

2 、改性聚硫系列建筑密封材料试产品性能
   MH 改性聚硫系列密封材料试生产产品基本性能经测定满足下列指标。 

MH 改性聚硫系列建筑密封材料试产品性能 表七

 
项 目

MH-I 型

MH-I 型

MH-I 型

N

L

N

L

L

密度, g/cm 3 , ±0.1

1.66

1.67

1.67

可施工期, h

2~6

2~6

2~6

表干时间, h 不大于

20

18

20

18

18

渗出性,指数不大于

2.0

2.5

2.0

2.5

2.5

流变性

﹤ 2mm

光滑平整

﹤ 2mm

光滑平整

可涂刮,光滑平整

加热失重, % 不大于

1.0

1.0

1.0

低温柔性 ℃

一等品

-45

合格品

-30

耐热性 ℃

一等品

120

合格品

100

恢复率, %

不小于

一等品

90

合格品

85

拉伸

粘结

性能,

不小于

最大拉伸强度 MPa

一等品

0.40

合格品

0.30

最大伸长率, %

一等品

300

N 类 250 , L 类 300

350

合格品

200

N 类 200 , L 类 250

250

拉伸压缩循环性能,级别

一等品

8020

合格品

7010

3 、改性聚硫系列密封材料的工程试点
   首次在上海一期地铁工程中试用 MH — I 型、 MH 一Ⅱ型聚硫密封材料以来,已先后在上海、北京、天津、吉林、海南、河南、河北、湖北、广西等十余个省市的工业与民用建筑中试用,共计用量二十余吨,用户反映良好,取得了较好的社会及经济效益。
   (1) 砼结构:上海一期地铁渗漏修补,上海宝钢三期工程污水管道接口密封,北京西客站非机动车地下通廊渗漏修复、北京亚太大厦外墙板缝渗漏密封防水,河南濮阳中原油田黄河水源工程,广西桂林第四污水处理厂污水池等伸缩缝、沉降缝的密封均采用了 MH — I 型聚硫密封材料,用户反映比较满意,用量已达 10 余吨。
   (2) 光滑基面、轻型建筑:北京首都机场维修库彩色钢板的密封、北京公汽一分公司公汽维修厂玻璃采光顶、北京亚太大厦玻璃天窗、海南海口望海商城玻璃钢半球形采光顶接缝密封、吉林中国人民银行长春分行办公大楼花岗石接缝密封等,也采用了 MH — I 型聚硫密封材料,效果良好。
   (3) 防腐蚀密封:河北唐山钢铁公司某地下电缆沟、上海一期地铁工程、湖北武汉第三炼钢厂冷却水塔伸缩缝、天津蓟县盘山发电厂中和池等均选用 MH 一Ⅱ型聚硫密封材料,用量近 5 吨,用户比较满意。
   (4) 大面积涂刮密封防水:将 MH 一 III 型改性聚硫用于北京有机化工厂循环水池防水工程试点,面积约 100m 2 ,因雨季施工基层较潮湿,加入了非离子表面活性剂及稀释剂。施工后材料处于长期水浸、工业水腐蚀及冲刷条件下户外暴露两个多月,现效果良好,长期效果有待于继续观察。

六、存在的问题
   1 、双组份、单包装材料使用比较方便,避免了计量误差,但现包装比较大,用量小时易造成浪费,今后应包装多样化,最好有 1kg 小包装。
   2 、 MH 一Ⅱ型改性聚硫具有优良的耐油、耐化学药品性,今后应加强耐强溶剂及较高浓度酸碱性能的研究,以拓宽其应用领域。
   3 、 MH 一Ⅲ型改性聚硫密封材料粘度小,便于涂刷、涂刮,可用于有耐油、耐稀酸碱介质要求场合大面积涂膜防水的施工,由于该材料研究起步较晚,用量很少,今后要加强推广应用工作,使其形成生产规模。

七、结语
  1 、改性聚硫系列建筑密封材料具有很好的触变性、自流平性,能满足建筑物立面及平面的嵌缝要求。
   2 、改性聚硫系列密封材料,有可在潮湿基面具有良好粘结性及作业能力,耐长期水浸性好的 MH-I 型,有具有更优良的耐油、耐化学药品性的 MH-II 型及具有更好流动性的 MH-III 型,形成了产品的系列化,弹性体模量适中,柔软而富有弹性,有优良的抗老化性能,可满足各种工业及民用建筑的需要。其性能经国家质检中心及河南省建材工业产品质量监督检验测试中心站检验,完全符合国家建材行标 JC483 规定要求。尤以可用于潮湿基层的特性为国内首创,克服了一般高分子化学反应型材料的通病,其它性能国内居领先水平。
   3 、由于提供了合适的清洗材料、底涂料及基层处理剂、搅拌体系等配套材料,保证了材料的物理力学性能及施工质量。
   4 、改性聚硫系列密封材料已试生产 20 余吨,创产值百万元,用户反映良好,可进行定型生产。

聚硫建筑密封胶施工规程

   改性聚硫系列建筑密封防水材料系双组份室温硫化型。具有模量低、延伸率大、弹性好、耐气候老化、耐燃油、耐腐越、耐低温、耐水等特点。可在 -45 ~ 120 ℃条件下使用,长期使用范围为 -40 ~ 110 ℃,正常情况下使用寿命可达 20 年。按用途分为 MH 一 I 型, MH 一Ⅱ型和 MH 一 III 型。根据施工流变性能,又分为 N 类和 L 类。 N 类适用于顶缝和垂直缝, N 类适用于水平缝。 MH — I 型为通用型,可在较为潮湿的基层应用, MH 一Ⅱ型为防腐耐油型,可在有防腐、耐油要求的工业地坪、污水池、中和池及工业废水池等处使用, MH 一Ⅲ型具有更优良的自流平性,可用于有防腐、耐油基面的大面积防水涂膜,可根据施工部位及介质条件要求选用不同型号和类别的改性聚硫系列材料。

一、应用范围
  1 、各种装配式建筑屋面板、墙板、地板、阳台、窗框、卫生间、地下室等部位的伸缩缝、施工缝、管道节点密封;
  2 、金属幕墙、天然石材、金属板材、玻璃钢制品、中空玻璃、普通玻璃及窗框四周的接缝密封;
   3 、游泳池、贮水池、给排水管道、地铁及地下构筑物、道路、桥梁、机场跑道等工程的伸缩缝、沉降缝的密封防水,设备基础加固、隔音减震、裂缝修补;
   4 、工厂地坪、工业水池等要求耐油、耐化学药品性的接缝密封及大面积涂膜防水、耐油涂料。

二、特性
   1 、改性聚硫系列建筑密封防水材料各型号均为双组份化学反应型,无溶剂污染、无毒、不燃,固化后无体积收缩。使用配比均为 A : B 为 10 : 1 。 N 类为双组份、单包装,固化前呈膏状, L 类为双组份、双包装,固化前为粘稠流体。 A 组份为白色, B 组份为黑色,使用前需充分混匀。如无特殊约定,产品一般为深灰色,固化后为橡胶状弹性体。
   2 、固化后的改性聚硫密封材料各型号低温柔性一级品均不大于 -45 ℃ ,合格品不大于 - 30 ℃ ,最大拉伸强度一级品不小于 0.4MPa ,合格品不小于 0.3MPa ,最大伸长率一级品不低于 300 %,合格品不低于 200 %。对进场的材料应据此进行检验。
   3 、改性聚硫系列密封防水材料的最佳施工温度为 5 ~ 35 ℃ 。温度过高或过低均影响其与基材的粘接,严禁在雨天或雪天进行户外施工。本系列材料不宜用于未硬化的砼或砂浆表面。除 MH—I 型外,其它型号如与厂家无商定,不宜直接用于基层含水率大于 9 %的部位。 MH — I 型聚硫,可在较潮湿环境下施工,可用于地下工程顶板和侧墙 (N 类 ) 的接缝密封及地下工程水平缝的柔性防水,伸缩缝、沉降缝再造。有渗漏的地下构筑物应视情况,先进行注浆堵漏或刚性速凝材料堵漏,经检查无渗漏后再进行密封材料施工。

三、推荐接缝尺寸与参考用量
   1 、接缝尺寸与参考用量见表 1 。
   2 、设计深度:接缝宽度小于 l 0mm 时,一般嵌入的密封材料深度与宽度相等。接缝宽度大于 10mm 时,密封材料嵌入的深度应为宽度的 50~70 %。

推荐接缝尺寸及参考用量 表 1

缝 宽 mm

缝 深 mm

1kg 密封材料可施工的延长率 m

1 米 需用的密封材料量 kg

10

10

6

0.16

15

10

4

0.25

20

15

2

0.50

30

15

1.3

0.75

40

20

0.76

1.32

四、材料及工具准备

1 、材料准备
   根据工程部位及接缝宽度选用 L 类 ( 自流平性 ) 或 N 类 ( 非下垂性 ) 聚硫密封材料。地下构筑物选用 MH — I 型,有耐稀酸、碱、盐及燃油等介质要求的基面选用 MH 一Ⅱ型,涂膜防腐防水选用 MH- Ⅲ型,施工前应进行粘结试验及嵌填试验。

2 、清洗剂
   快速挥发的有机材料,无毒。专门用于清洗玻璃、金属、天然石材等光滑表面,增加界面粘接力,可配套供应。

3 、背衬材料
   密封材料的三面粘结,易产生应力集中,对密封材料的耐久性不利。背衬材料的使用保证了密封材料与基层的两面粘结,同时又可控制密封材料嵌填深度。背衬材料选用以闭孔聚乙烯泡沫圆棒及衬垫片材为主的材料,对于较浅的接缝,可选用聚乙烯薄膜。

4 、底涂料
   为了提高密封材料与被粘基材的粘结强度,应视不同基材及工程要求,选用配套的底涂料。底涂料的选用应与厂家商定。

5 、基层处理剂
   过于潮湿的砼或多孔材料基面及油污基面,为保证粘结质量,提高粘结强度,可采用厂家配套提供的基层处理剂。

6 、防污条
   为防止嵌填时密封材料污染板缝两侧,保持接缝的整齐美观,需在接缝两侧粘贴防污条。防污条要求选用有一定粘结力和强度,胶结剂不向粘结面扩散的自粘带等。

7 、工具准备

工具准备见表 2 。

工具及用途 表 2

用 途

工 具

拌料、混合

敞口平底料槽、手电钻、搅拌棒 ( 厂家可供 )

修整、清除

铲刀、砂轮 ( 电动 ) 、锤子

清 理

钢丝刷、毛刷、溶剂、棉丝、吹尘设备

涂底涂与嵌填

毛刷、油漆罐、腻子刀

五、施工
1 、施工顺序如下:

2 、基层检查与处理

( 1 )砼基层
   砼在浇灌预制或运输过程中,在纵、横向接缝边缘的浮砂层、起砂部位、碰损与掉角处,用铲刀或砂轮去除,并清除杂物与灰尘。接缝边缘有较大损伤及掉角处应进行修补。有脱模剂部位,用砂轮或钢丝刷清除。过于潮湿基层应于燥或与厂方商定处理方案。

(2) 金属基层
   金属表面附着油脂及有机物,应用溶剂全面清除。有饰面层的金属,应先用棉丝蘸清洁剂擦拭,选用合适的底涂料或进行粘接试验后确定底涂料。聚硫密封材料一般对饰面层无破坏作用。

(3) 玻璃等其它基层
   玻璃、玻璃钢、天然石材、陶瓷制品等的处理同金属基层。

3 、嵌背衬材料
(1) 在填塞较深的接缝时,泡沫聚乙烯背衬棒的直径宜大于缝宽的 20 ~ 30 %;在浅的接缝填塞时宜选用衬垫片或聚乙烯薄膜,其宽度应略小于接缝宽度。
(2) 对预制砼板、加气板、预制砼管道等,由于在安装就位时接缝尺寸偏差较大,背衬材料应备有多种规格以供选用。

4 、防污条
   防污条粘贴时应注意与接缝两面的距离,密封材料刮平后,应立即揭去防污条,以免破坏已施工的密封材料,防污条的采用应视设计要求而定。

5 、基层处理剂与底涂料
   为了保证聚硫密封材料在过于潮湿的砼或多孔材料基面及油污基面的粘结强度和密封防水效果,可选用配套供应的基层处理剂与底涂料。基层处理剂为双组份化学反应固化型,使用前按 1 : l 重量比混匀,然后用毛刷仔细涂刷一道在欲嵌填聚硫密封材料的界面上。待基层处理剂干燥后再用毛刷涂一道底涂,约 1h 后即可嵌填聚硫密封材料。

6 .嵌填密封材料
(1) 混料:分机械混合与人工混合。建筑密封工程最好使用机械混合,可采用低速高剪切力搅拌器,如沥青搅拌器,也可用手电钻,厂家可配套供应搅拌棒。用量少时则可采用人工混合,将密封材料 A 、 B 料倒在敞口平底料槽中或金属平板上,用刮刀混匀,应准确计量均匀拌合。每次拌合量大宜过大并在规定适用期内用完。
(2) 嵌填:将混合均匀的密封材料用刮刀或挤出枪填入缝中。应先将少量材料批刮在缝两侧,分次将密封材料嵌填在缝内,用力压实,并在缝壁粘结牢固。嵌填时密封材料不得与缝壁留有空隙,并防止裹入空气,接头应采用斜槎,嵌填应饱满,防止形成气泡和孔洞。
   交叉部分的填充,要特别注意不要混入气泡,按图 1 所示方法进行。

(3) 刮平修整
   为使聚硫密封材料表面厚薄均匀、密实、平整、不留有孔隙,在适用期内,用腻子刀向一个方向刮平一次,但不宜来回刮。

(4) 涂刮
   对于有耐油、防腐、防水要求的基面进行大面积涂膜防水施工时,宜采用 MH 一Ⅲ型聚硫,用橡胶刮板或棕刷涂抹一至二道,第二道要待头一道表干后进行。

(5) 养护
   密封材料嵌填后,即揭去防污条,处于表干状态时不可触碰。固化前要注意防止附着灰尘、损伤、污染。不允许在密封件或弹性涂层上钻孔、打眼。施工现场清扫要待密封材料表干后进行,做装修层或砂浆保护层时,须待材料固化后进行。

六、现场清理

1 、密封施工作业结束后的清洁
   被密封材料污染的操作工具、密封构件,可用蘸丙酮的棉纱擦洗干净。手上的污物,可先用棉纱擦掉,少量残存的污渍,可用棉纱蘸去油剂或丙酮除去,再用肥皂和清水冲洗干净,注意用护肤脂护理。

2 、施工现场的清理
   密封材料施工完毕,应将空罐、空桶、防污条、棉纱等杂物集中起来,倒入工业垃圾箱严禁火烧。

3 、密封材料的保管
   施工后剩余的密封材料(未混合)应贮于室内,避免日晒、雨淋。密封材料自生产之日起,贮存期为半年。混合后的密封材料,应在有效适用期内用完。

七、施工管理
1 、材料管理
   密封材料进场后,先要检查包装有无损坏,如有损坏需更换包装,并检查包装桶的密封情况,然后贮于室内,包装桶严禁倒置。

2 、施工管理
   施工前 10 天,由施工技术人员会同施工现场工人在现场选定一、二条接缝,进行试验性施工,待养护 7 天后,观察密封材料的粘结性,固化状态、填充形状、表面压平抹光情况,进行施工技术交底。需要底涂料的要做底涂选择试验。

3 、施工记录
   施工记录可参考下表:

作业日报

                                   温度

———年———月———日                     天气————湿度————

现场名称————                      总承包单位————分包单位 ————

施工单位

接缝尺寸、长度或面积

施工数量

使用材料

品种 材料号 数量

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 、安全卫生管理

( 1 )施工前进行安全卫生教育,并在施工作业班组选定一名安全卫生员,要将作业程序、注意事项、危险区域、禁止进入等事项,告诉操作工人,并要求严格执行。
( 2 )按照高空作业规章制度制定切实可行的安全措施,明确安全作业。
( 3 )改性聚硫系列密封防水材料为无溶剂非易燃品,但施工中使用有机溶剂清理时,应注意防火、防毒。
[ 应用实例 3]

机场跑道密封胶的应用

1 前言
机场是国家重要的大型基础设施,目前我国在用的机场 142 个。“十五”期间,我国民航机场建设将达到 160 多个;至 2010 年,会超过 200 个。机场建设综合性强,技术要求高,机场的建设极大地带动了相关高新技术、产品及材料的应用和发展。以往,国内机场停机坪道面,滑行跑道的混凝土伸缩缝、变形缝的密封大多采用沥青、焦油 PU 、 PVC 胶泥等低档密封材料,这些材料虽然价廉,但耐候性,抗位移变形能力差,使用寿命短,因此不仅维修频繁,影响机场的正常运行,甚至有时会影响飞机的安全。而国外发达国家大多采用高性能弹性密封胶,较好地满足了使用要求。
本文研制生产的机场跑道密封胶是一种聚硫橡胶基、自流平型双组分弹性密封胶,适用于机场停机坪、跑道混凝土接缝的密封。其基料 - 液体聚硫橡胶的分子结构中含有饱和 C — H 键和 ( S — S) χ 键,因而具有优良的耐油性能,具有良好的耐候和耐老化性能。在研制过程中,完全按照最新版的美国联邦规范 SS - S - 200E 规定的项目、性能和方法进行试验和测试,并相应参照了美国、日本有关的技术资料和产品说明书。
2 实验
2.1 机场跑道密封胶的制备
2.1.1 机场跑道密封胶 A 组分的制备
按配方准确称取基料 - 液体聚硫橡胶、填料等配料,放入高粘度行星式搅拌釜中,抽真空搅拌一定时问后,挤出包装。
2.1.2 机场跑道密封胶 B 组分的制备
按配方准确称取固化剂、增塑剂等配料,放人高粘度行星式搅拌釜中,抽真空搅拌一定时间后,挤出包装。
2.2 性能测试
机场跑道密封胶 A 、 B 两组分配比为 l : 1 , A 组分为基膏, B 组分为硫化膏。实验标准条件为 2 3 ℃ ± 2 ℃ ,相对湿度 45 %~ 55 %。硫化试样在标准条件下养护 7 天后测试性能,性能检验结果见表 1 。

表 1 机场跑道密封胶性能检验结果

序号

项目

测试条件

检验结果

1

加速老化试验

密闭 A 、 B 组分分别入 4 9 ℃± 1 ℃ 的热老化箱中 21d

无凝固、分离和不易分散的结块

2

自流平实验,㎜

A 型

模具

将密封胶从小于 9 0 °的角度注入模具 , 在标准条件下水平放置 24h, 测径向长度上不同横截面的高度差 .

0.1

B 型

模具

将密封胶注入模具刮平 , 轻摇试样 60s, 在标准条件下水平放置 24h, 测模具两端横截面的高度差

0.1

3

耐人工老化试验

外观

氙灯人工候化处理 : 黑板温度 6 5 ℃± 5%, 喷水周期为 48min 光照 /12min 喷水 , 计 168h

无开裂、损耗和起泡现象

体积变化率, %

0 . 7

4

耐燃烧实验

在 26 0 ℃± 11 ℃ 的温度下加热试样 120s

无燃烧、变硬、脱落及失去弹性

5

流变性试验

93 ℃ ± 2 ℃ ,5h

无尺寸变化、下垂、开裂

6

适用期, min

23 ℃ ± 2 ℃ ,RH:45 ~ 55%

30

7

表干时间, h

23 ℃ ± 2 ℃ ,RH:45 ~ 55%

1.0

8

耐油质量变化率, %

49 ℃ ± 1 2 ℃ , 航空煤油 ,24h

1.8

9

高温体积变化率, %

70 ℃ ± 1 ℃ ,168h

3.2

10

低温抗拉粘接性

-29 ℃ ± 1 ℃ , 放置 4h, 定伸 150%,2h, 再恢复到原始尺寸为一循环 , 共三次

粘接和内聚破坏为 0

11

耐紫外线照射粘接性

50 ℃ ± 2 ℃ , 紫外线照射 168h 后 , -29 ℃ ± 1 ℃ , 放置 4h, 定伸 150%,2h, 再恢复到原始尺寸为一循环 , 共三次

粘接和内聚破坏为 0

12

耐油粘接和耐久性

49 ℃ ± 1 ℃ 航空煤油 ,24h, -29 ℃ ± 1 ℃ 放置4h, 定伸 150%,2h, 再恢复到原始尺寸为一循环 , 共三次

粘接和内聚破坏为 0

3 结果与讨论
3.1 适用期的确定
适用期表征双组分密封胶混合后可使用的时间。在实际应用中,一般根据用户的要求或施工环境条件,对适用期进行延长或缩短。为方便实验操作和实际生产中质量控制的需要,本实验适用期的测定采用 GB 16776 — 97 第 6.5 项方法。
3.2 密封胶的粘接性能
长时间高低温交替浸油以及在低温 (-29 ℃± 1 ℃ ) 条件下循环拉伸,对密封胶的粘结性能破坏很大。许多密封胶进行此项检验时不合格。提高密封胶粘接性能的方法:一是选择合适的增粘体系,二是密封胶配方体系各组分的合理搭配。在实际使用中,还可以选择打底涂的方法来提高密封胶对基材的粘接力。
3.3 密封胶的贮存性能
机场跑道密封胶在不高于 38 ℃ ,避免阳光直射和露天放置的条件下,贮存期为 9 个月。而国外同类产品说明书标明的贮存期为 6 个月。密封胶的贮存性能与产品的配方和生产工艺有直接的关系。
3.4 密封胶种类的选用
(1) 聚硫、硅酮、聚氨酯类密封胶都可以用于混凝土接缝的密封,但综合考虑性能和价格等因素,目前国内主要采用聚硫类密封胶。这是因为除价格因素外,与硅酮类相比,聚硫类具有优异的耐油和耐溶剂性能;与聚氨酯类相比,技术较成熟,产品性能和质量也较稳定。
(2) 采用双组分形式可以很方便地根据用户不同的施工环境或要求,通过调整 A 、 B 两组分的配比,以满足适用期和快速固化的目的。密封胶可以机涂和手涂使用。
4 结论
(1) 机场跑道密封胶具有优良的耐油性能,良好的耐候和耐老化性能,对水泥、混凝土等材料具有良好的粘结性能,可承受 15 %~ 25 %的位移变形,储存期长,使用寿命长,是机场混凝土接缝密封的理想材料。
(2) 衡量一个产品性能质量的优劣主要看其采用标准的先进程度,美国联邦规范 SS - S - 200E 规定的实验项目和方法要求较为严格,目前国际上同类产品大都采用此规范。
(3) 机场跑道密封胶经国家建材局建筑防水材料产品质量监督检验中心按照 SS - S - 200E 规范检验合格,目前已投产使用。
[ 应用实例 4]

聚硫密封胶的施工工艺


  
聚硫密封胶、硅酮密封胶和聚氨酯密封胶是目前广泛应用的三类高弹性密封粘合材料。与硅酮密封胶、聚氨酯密封胶相比,聚硫密封胶表现出独特的物化性能: 1) 优良的气密性能。聚硫密封胶以液态聚硫橡胶为主,在橡胶分子链中嵌段一定量的极性基团 ( — SS — ) ,受其影响,分子链间形成较强的分子间作用力,这种作用力可有效降低空气向内部的扩散,因此聚硫密封胶具有良好的气密性。 2) 良好的耐油、耐溶剂性能。同样地,聚硫橡胶分子结构中极性基团 ( — SS — ) 结构具有良好的耐油、耐溶剂特性,与固化剂反应后形成致密的分子膜,这类膜具备耐油、耐溶剂特点。 3) 使用寿命长。聚疏密封胶的使用寿命长达 30 年之久,高于聚氨酯的 15 ~ 20 年,也高于硅酮密封胶的 20 ~ 30 年。此外,聚硫密封胶还具有极低的透水性、良好的耐候性等优点。随着工业化进程的不断加快,聚硫密封胶已广泛应用于建筑、中空玻璃应用、道路、装饰幕墙、汽车制造、航空航天、石油石化等领域。

1 、双组分聚硫密封胶的配方组成及固化机理
   早期的聚硫密封胶一般为多组分,以聚硫橡胶、增塑剂、补强剂为基胶,用硫化剂与增塑剂配制成硫化组分,通常用硫化促进剂或延迟剂制作第三组分,甚至还有第四组分着色剂等。随着研究的不断深入,出现了双组分 ( 基胶和硫化剂 ) 、单组分 ( 含潜固化剂 ) 密封胶。单组分产品使用方便,但是其工艺复杂,质量难以控制,并且硫化速度慢,物理机械性能也有局限,所以聚硫密封胶目前使用最多的是双组分室温固化型。这类密封胶配制时,将聚硫橡胶、增塑剂、补强剂、增粘剂、着色剂等加工成一个组分,将硫化剂和硫化调节剂加工成另外一个组分。两个组分按特定比例混合均匀后,即可供工程上使用。经过几个小时或几天后,密封胶即可固化成橡胶状弹性体,与基材粘结良好,并可随着缝隙尺寸的变化而伸缩。

1 . 1 双组分聚硫密封胶的组成

1 . 1 . 1 聚硫橡胶
   双组分聚硫密封胶的主要原料为液态聚硫橡胶。液态聚硫橡胶通常是通过二氯有机化合物与多硫化钠通过缩合反应形成高分子量的聚硫橡胶,然后通过硫氢化钠等脱硫降解形成。一般反应过程如下:

m Cl — R — Cl+ m Nα 2 S → ~~~~ (RS n ) m ~~~ +2mNaCl

~~~ RSSR ~~~ +NaSH+Na 2 SO 3 → ~~~ RSH+ ~~~ RSNa+Na 2 S 2 O 3

  现在市场上聚硫橡胶的分子量、粘度及第三官能度方面有所区别。第三官能度主要对橡胶交联能力产生一定的影响。根据实验,橡胶分子量对密封胶拉伸强度和最大伸长率的影响变化趋势如图 1 及图 2 。
   由图 1 和图 2 可以看出,橡胶分子量的变化对密封胶的拉伸强度和最大伸长率的影响趋势如下:橡胶分子量较小,密封胶拉伸强度较大,最大伸长率较小;橡胶分子量较大,密封胶的拉伸强度较小,最大伸长率较大。形成这种情况的原因与橡胶的交联性能有一定的关系:分子量小则交联致密,拉伸强度较大而最大伸长率较小;分子量大则交联点减少,拉伸强度较小而最大伸长率较大。根据产品用途和所需材料的性能要求,选用特定分子量的液态聚硫橡胶,可制成从高模量到低模量的一系列不同拉伸强度和最大伸长率的密封胶,以满足不同领域的需求。

1 . 1 . 2 橡胶助剂
   聚硫密封胶所使用的橡胶助剂包括:增塑剂、补强剂、增粘剂、紫外线吸收剂等,根据用途还可以添加阻燃剂、着色剂等。

1 . 1 . 2 . 1 增塑剂
   增塑剂的主要作用是增加密封胶的柔软性、耐低温性能。有报道指出增塑剂对密封胶的耐老化性能也有重要的影响。双组分聚硫密封胶在研制过程中添加适当的增塑剂以达到良好的延伸性,对密封胶的耐低温性能也有一定的影响。常用于聚硫密封胶的增塑剂有二甲基硅油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、五氯联苯、氯化石蜡等。

1 . 1 . 2 . 2 增粘剂
   聚硫密封胶由聚硫橡胶构成,橡胶分子中不含极性活性基团,对砂浆混凝土基材粘附力较低,闪此会使应用受到影响。为了增加密封胶对基层的粘附性能,在配方中需增加,一定量的增粘树脂、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂。常用的增粘树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂和聚醋酸乙烯树脂等,添加量相当于橡胶量的 5 %~ 15 %左右。用量过大或者过小容易影响整体的粘结性能及延伸性能。硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂具有双向粘结性,以硅烷偶联剂为例,其通用分子结构为: R — Si — (OH) 3 (R :有机基团,通常由环氧基、氨基、双键等组成 ) 。
   分子中有机基团与非极性材料反应,羟基与极性材料形成分子间氢键及分子间力。因此,偶联剂的应用有利于增加密封胶在光洁的玻璃、石材上的粘附力。

1 . 1 . 3 填料
   不同的填料对密封胶的性能有不同的影响。通常来说,填料按性能可分为惰性填料及补强填料,惰性填料对密封胶拉伸强度和伸长率不具有明显的影响,如石英粉、碳酸钙等;补强填料对密封胶的拉伸强度和最大伸长率具有明显的影响,如炭黑、白炭黑等。考虑到聚硫密封胶的拉伸性能及耐疲劳性能,可以适当添加一些补强填料,如表面经硅烷偶联剂改性的白炭黑或炭黑;惰性填料可选择石英粉、碳酸钙粉末等。

1 . 2 双组分聚硫密封胶的固化机理
   双组分聚硫密封胶以液态聚硫橡胶为主要粘结材料。聚硫橡胶具有较活泼的端硫醇基 ( — SH) ,在常温条件下可以和金庸化合物、金属过氧化物、无机氧化物、有机过氧化物等材料发生化学反应,经交联后形成高分子量的弹性体。其反应过程如下:

2 — R — SH+MO 2 → ~~~ R — SS — R ~~~ +MO+H 2 O

(M 为 Mn 、 Zn 、 Pb 等 )

  目前,过氧化锌、活性二氧化锰、二氧化铅是双组分聚疏密封胶的常用固化剂。过氧化锌和过氧化铅为白色粉末状颗粒,活性二氧化锰为棕黑色粉末,通常由高锰酸钾和硫酸锰反应制得。提出单组分聚硫密封胶是由固化剂在湿气中先分解出活性氧原子 [O] ,然后这种氧原子与聚硫橡胶发生反应。
   根据产品使用特性,需调节反应速度以满足实际工程需要,因此可以适当添加少量促进剂或阻滞剂来调节反应速度以满足相关技术要求。促进剂一般可以使用秋兰姆类、胍类产品,阻滞剂可以使用硬脂酸、硬脂酸盐、月桂酸类产品。

2 、双组分聚硫密封胶的施工工艺与性能特点

2 . 1 施工工艺流程

2 . 1 . 1 详细了解产品特性
   充分了解密封胶的产品特性有利于有效使用密封胶。产品特性是指产品的适用性、反应配比等相关问题。在工程应用中,有些建筑伸缩缝密封失败,一部分是密封胶性能不好造成的,另外一部分是对材料适用性不了解引起的。

2 . 1 . 2 清理基层
   清理伸缩缝中的油污、粉尘,有利于发挥密封胶对基层的粘附性。对于多孔性基层及酥松的基层,需使用底涂料作预处理。

2 . 1 . 3 填塞泡沫棒、贴隔离胶带
   填塞泡沫棒的主要目的是降低密封胶的用量,以降低成本;贴隔离胶带的作用是防止密封胶污染基层。

2 . 1 . 4 混胶
   按产品出厂要求配比混合两个组分,并根据外界温度要求和工艺要求适当凋节两个组分的反应速度。

2 . 1 . 5 填缝、修整
   用油灰刀将密封胶填入伸缩缝中,也可以将密封胶灌入胶枪后手动或使用注胶机等气动辅助设备填缝。填缝过程中注意避免裹入空气。

2 . 1 . 6 密封胶养护
   一般来说,密封胶经过 24h 后即可正常硫化,完全硫化 ( 固化 ) 时间大约 7d 时间。密封胶硫化前需要养护,避免人为损坏。

2 . 1 . 7 检查、验收
   仔细检查伸缩缝接缝处是否有漏胶、密封不完全等问题,发现问题需按实际情况及时解决。

2 . 2 双组分聚硫密封胶的性能特点与应用

1) 具有良好的耐油、耐溶剂性能,良好的耐寒性能及耐候性能。
2) 适用于多种基层材料如砂浆、混凝土、玻璃、陶瓷等。
3) 具备优良的气密性、良好的防水密封性。
4) 常温固化,固化速度可以调节,施工作业性好。
5) 对环境无污染。

  双组分聚硫密封胶因其特有的性能,可广泛应用于建筑伸缩变形缝的密封,污水处理池、水库等长期浸水工程的密封及桥梁、高速公路、机场道路等的密封。

[ 应用实例 5]

机场跑道接缝密封材料

1 、前言

  机场跑道接缝密封剂和衬垫材料应具备的性能;通过对自流平型室温硫化密封剂灌注工艺性能的研究,提出密封剂的灌注深度与接缝宽度的最佳比为 1:2 ,灌注深度最小不低于 6 mm ,密封剂顶部与道面的距离为 3 ~ 7 mm 。机场跑道及辅助道面一般由高强度水泥混凝土铺砌而成,其工艺缝、伸缩缝及意外造成的裂缝均需用嵌缝密封剂密封,否则会因石子嵌入、积水等原因造成接缝应力应变性能变化而使接缝边缘混凝土损坏。另外,雨雪水进入道面下基础,会造成基础和土体含水量过大,降低基础和土体的强度及稳定性,产生不均匀沉降和冻胀,使道面板块断裂、鼓起错台或在轮载的反复作用下出现结构性破损,影响飞机及地面车辆行驶的平稳性。
   国内机场跑道接缝密封剂由最早的热熔沥青、聚氯乙烯胶泥、热熔聚氨酯发展到现在的冷施工聚氨酯密封剂、冷施工聚硫密封剂、改性聚硫密封剂等先进材料,对机场道面接缝的密封效果和寿命有了很大的提高。但国内机场跑道接缝密封剂的施工工艺却一直沿用 1994 年建设部颁布的 JTJ012 — 94 《公路水泥混凝土道面设计规范》中的一些规定,但该规范提及的嵌缝材料均属淘汰产品的沥青、聚氯乙烯胶泥等热熔性嵌缝材料及常温施工式填缝料聚氨酯焦油、氯丁橡胶类、乳化沥青橡胶等,很显然该规范已不能完全适用于新型材料的施工。
   机场道面的接缝既是施工的需要,也是为了控制板内收缩应力和翘曲应力引起的裂缝。机场道面接缝分类很多,按接缝的功能可分为缩缝、胀缝、施工缝、传力杆接缝和拉杆缝;按接缝的形状划分,可分为企口缝、平缝及波纹缝等。接缝的类型不同,宽度及深度也不同。国内机场道面各类接缝的宽度一般在 0. 5 ~ 1.5 cm 的范围内;道肩胀缝及与已有建筑物相接处的平缝型胀缝的缝宽一般为 2.0 ~ 2.5cm ,有些甚至达 3.0 ~ 5.0 cm 。对于不同缝宽的接缝进行密封,应选择不同规格的衬垫材料和密封工艺。
   本文根据多年研究的自流平型室温硫化密封剂的性能及多个样板工程和机场道面接缝施工工程的经验,借鉴国外机场跑道接缝的设计及接缝密封剂的施工工艺,阐述了新一代自流平型机场跑道接缝密封剂的密封工艺。

2 密封材料的选择
2 . 1 接缝密封剂的选择
   根据机场跑道的环境要求,接缝密封剂应具备以下性能。
(1) 在夏季高温天气,密封剂不能热降解、发黏、失去弹性、伸长变形,不能丧失对接缝侧壁的可靠粘接能力。
(2) 在寒冷的气候下,随着板块收缩接缝变宽,密封剂不能失去弹性伸长变形和对接缝侧壁的可靠粘接能力。
(3) 在雨水的浸泡下,密封剂不能产生可见水解现象 ( 发黏 ) 和失去对接缝的可靠粘接能力。
(4) 在喷气燃料浸泡下,密封剂不能溶胀、溶解。
(5) 密封剂能经受飞机和扫雪车高温喷气射流的冲击,不被冲出接缝外并保持良好的弹性。
(6) 有良好的耐自然老化能力。
(7) 为环保型,不能污染环境和有害人体健康。

2 . 2 衬垫的选择
   垫条是用来调节密封剂的灌注深度,防止密封剂渗漏到接缝底部,影响密封效果;同时也避免密封剂与接缝的底部粘接,使密封材料受到多余应力的作用,导致密封剂破坏。垫条的选择一般遵循以下几条原则:
(1) 垫条一般选择聚乙烯或聚丙烯泡沫材料。聚乙烯或聚丙烯泡沫条与跑道接缝密封剂粘接性差,这样可以避免密封材料形成三面粘接,在接缝伸缩移动时密封剂可自由伸缩,避免受到剪切应力的破坏作用,影响密封剂的使用寿命。同时,也可以减少密封失效后进行重新修复时清缝的工作量。
(2) 垫条用闭孔型泡沫条。开孔型泡沫条易吸收和贮存水分,而自流平型室温硫化密封剂灌注后到完全固化需要一定的时间,这期间,密封剂易渗入开孔型泡沫条的泡孔中形成漏胶。另外,泡孔中的水分也容易影响密封剂的固化,水分的逸出甚至会引起密封剂鼓泡。
(3) 垫条应有一定的强度,以免嵌入压缩时,将泡孔弄破,过早失去弹性,产生漏胶。
(4) 不同的缝宽应选择不同直径的垫条,垫条嵌入缝内的压缩量大致为 20 %~ 25 %。若垫条的压缩量太小,垫条与接缝表面不能紧密接触,易漏胶;垫条的压缩量太大,嵌入时困难,还将导致一些泡孔破裂,泡孔中的气体进入密封剂中形成气泡或密封剂渗入到泡孔中形成漏胶。

3 密封工艺设计
  
机场道面接缝的密封结构如图 1 所示。密封剂的灌注深度、密封剂顶面距道面的距离直接影响密封的效果和密封剂的寿命。

Fig . 1 Sealing configuration of airport pavement joint

图 1 机场跑道接缝密封结构示意图

3 . 1 密封剂灌注深度的设计
3 . 1 . 1 国内外对密封剂灌注深度的规定
   国内对密封剂的灌注深度大部分参照《公路混凝土道面设计规范》中对沥青、聚氯乙烯胶泥等嵌缝材料灌注深度的要求,一般要求 30 mm 。对目前新型的嵌缝材料,这样的要求显然不合适。国外的一些标准、专利和手册对密封剂的灌注深度也作了规定,对于冷作业自流平型密封剂, BS 6093 《建筑接缝和接缝设计》指出,当密封剂的宽深比为 2:1 时,密封剂的性能达到最佳状态;美国密封防水研究所应用手册《密封剂的应用》提出,密封剂灌注的宽深比为 2:1 时,密封剂的综合性能最佳。

3 . 1 . 2 理论分析
   密封发生失效主要包括 3 个方面:一是密封剂与混凝土表面脱粘,二是密封剂自身发生内聚破坏,三是密封剂老化龟裂失效。影响密封剂失效的因素主要有:密封剂的物理化学性能、接缝的表面状况、粘接面积、温度变化、紫外线、介质等。其中密封剂的性能、粘接面积及温度变化与密封剂灌注深度的设计有直接的关系。
   混凝土板内在不同深度板温是不同的。混凝土板块白天顶层温度最高,底层温度最低,而且各层达到最高温度的时刻从上到下依次推迟一段时间;晚上也有类似的滞后现象。在我国北方昼夜温差较大,温度变化的梯度也较大。温度变化使密封剂与混凝土粘接界面处及密封剂内部产生内应力,因此密封剂的灌注深度越大,由于温度变化产生的内应力也增大,这些应力也易造成密封剂与接缝侧壁的粘接破坏,使密封提前失效。
   密封剂与混凝土的粘接强度和断裂伸长率的关系见图 2 和图 3 。由图 2 、 3 可以看出,相同的缝宽,密封剂灌注深度越大,密封剂与混凝土的粘接拉伸强度和拉伸断裂伸长率越小。这可能是因为随着粘接面积的增大,密封剂与混凝土界面部位的缺陷增加,界面处的内应力也增加,这些应力易造成密封剂与混凝土之间的粘接破坏。

Fig . 2 Effect of sealant depth on adhesive tensile strength

图 2 HMl99 密封剂灌注深度对拉伸强度的影响 

Fig . 3 Effect of sealant depth on adhesive breaking elongation

图 3 密封剂灌注深度对断裂伸长率的影响

  由图 2 、 3 还可以看出,在满足密封及密封寿命的前提下,密封剂的灌注深度宜小不宜大。但灌注深度也不能太浅,否则密封剂易被石子或其他利物戳穿。

3 . 1 . 3 密封剂灌注深度的设计内容
   借鉴国外标准对密封剂灌注深度与接缝宽度比为 1/2 及最小灌注深度不低于 6.4 mm 的规定,对于自流平密封的施工推荐如下工艺:接缝宽度为 8 ~ 15 mm 时,密封剂的灌注深度为 6. 4 ~ 12 mm ,最小灌注深度不低于 6.4 mm ;当接缝宽度大于 15mm 时,密封剂的灌注深度与接缝宽度比为 1/2 ,但最大灌注深度不宜超过 12.7 mm 。

3 . 2 密封剂顶部与道面的距离设计
   密封剂灌注到接缝内,密封剂的顶部应低于道面,以防止飞机轮胎或汽车轮胎破坏密封剂。国内一般规定密封剂顶部要低于道面 0 ~ 3 ㎜ ,国外的标准及密封剂生产商规定密封剂低于道面 5 ~ 10mm 。因为夏季气温高时,混凝土板块膨胀,接缝变小,密封剂受挤压,表面凸起,很可能高出道面,导致道面不平整或飞机、汽车轮胎破坏密封剂,造成密封失效。接缝缩小与密封受挤压凸起的关系见图 4 。

Fig . 4 Relationship betwee joint contraction rate and sealant projection height

图 4 接缝收缩率与密封剂凸起高度的关系

接缝宽度 12mm ,密封剂深度 12mm

  由图 4 可以看出,在密封剂在不受阻的情况下,密封剂凸起的高度与接缝的收缩率基本上呈线形关系,在当接缝的收缩率为 50 %时,密封剂向上变形的高度为 4.1mm 。但在实际工程中,密封剂的底部及接缝的长度方向上,密封剂的变形一般都要受阻,只有在向上的方向上可以自由变形,因此密封剂向上变形量更大。其次由于施工季节的不同,混凝土板块收缩量不同,接缝的宽度也有所不同。综合考虑,推荐密封剂顶部与道面的距离为 3 ~ 7mm 。

4 结论
(1) 自流平性机场跑道密封剂应具有耐自然老化、燃油浸泡、高温喷气冲击及环保等性能。
(2) 接缝垫条应是闭孔型聚乙烯或聚丙烯泡沫条,垫条嵌入的压缩率为 20 %~ 25 %。
(3) 接缝宽度为 8 ~ 12 mm 时,密封剂的灌注深度为 6.4 ~ 12mm ,最小不低于 6.4mm 。接缝宽度大于 15 mm 时,密封剂的灌注深度与接缝宽度比为 1/2 ,但最大灌注深度不宜超过 12.7 mm 。
(4) 密封剂顶部与道面的距离为 3 ~ 7 mm 。

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