3 MF898密封胶的应用设计
MF898以其卓越的性能尤其是高伸长性而广泛的使用于各类幕墙建筑,适用于各种幕墙耐候密封和各类采光顶及其它要求接缝材料具有大变位能力的建筑,特别是对高层、超高层幕墙建筑以及采光顶等对密封胶伸长率有特别要求的建筑有更强的适应能力。本文主要对具有典型代表的建筑形式:高层、超高层幕墙建筑及采光顶系统中的应用加以介绍。
幕墙在使用过程中不可避免的会受到温度、湿度、风力、建筑材料的自重等因素的影响,而产生一定的形变,而这些形变产生的
应力,除一部分被幕墙的
基材如玻璃或
金属框架等吸收外,相当一部分被直接的传到密封胶上来。这些应力会直接影响到幕墙的使用效果及寿命。同样在采光顶结构系统中,无论是单体
玻璃采光顶、群体玻璃采光顶、还是连体玻璃采光顶,在承受较为均匀分布的荷载(如重力荷载、风荷载、地震荷载、
雪荷载等)的同时,还有可能会承受不均匀的荷载,如
集中荷载、雨水荷载、
温度应力等。但是往往风荷载、雪载荷很多时候也会很不均匀,所以在设计的时候必须要考虑减少甚至消除这些载荷产生的形变,进而削弱因形变产生的应力,这通常就需要使用具有高伸长率的密封胶,它可以对外力引起的形变进行缓冲,同时还有防水、密封及
保温作用,是幕墙结构中不可缺少的辅料。所以使用中对密封胶的使用设计非常重要。
实际工程中,设计师不能够仅按美观、易加工等要求确定密封胶的宽度,而是应该选定密封胶,通过密封胶的位移能力或其他综合性能来确定接缝宽度。比如低模量胶在风荷载或自重荷载的作用下会产生大的位移,而高模量胶往往伸长率小等,设计过程中一定要综合考虑各方面因素,才能使幕墙坚固耐用。
3.1密封缝隙的宽度
密封缝隙的宽度对成功接缝的
变形量有决定性影响,接缝越宽变形量越大,对于采光顶来说,一般采光面积大、保温系数高,受环境影响较大,所以其大部分接缝变形是由于基材温度变化或热变形引起的。温度引起基材的位移量可按下式计算:
△L=α ×△T×L
式中:△L--温度位移量(mm)
α--
构件膨胀系数(×10-6/℃)
△T—构件的温度差(℃)
L—构件的长度(mm)
同时设计密封缝隙尺寸最小值时需要两个值,一个是预期接缝变形,另一个是将变形值转换成接缝宽度,也结合上面公式进行综合考虑加以预算。
3.1.1接缝变形(预期变形)
计算基材的预期变形采用下列公式:
M =(MT—T)SLL
式中:M-基材变形量.用mm表示
MT-基材可能达到的最高温度(℃)
T-基材能达到的最低温度(℃)
SL-基材的
热膨胀系数
L -材料的长度(m)
3.1.2接缝宽度
计算出预期基材变形后,即可按下面公式计算接缝宽度的最小值。
W =10OM/Sr
式中:w –以MM表示的最小接缝宽度
M –以MM表示的预期最大接缝变形
Sr一可容许的密封胶变形, 以百分比表示,可从产品数据表中查出
这个公式只用于计算最小接缝宽度,实际使用中缝隙宽度还受密封胶特性和接缝应用的影响。胶缝设计的合理与否对密封效果有至关重要的作用。按经验
搭接胶缝的宽度是厚度的2倍,但不能小于厚度,一般最小厚度为6mm,最大为12.7mm(即宽度最大25.4mm,最小6mm)。
对接胶缝主要承受
结构玻璃装配组件因温度变化伸缩产生的效应及各种变位产生的效应,见下图:

3.2 接缝的深度
接缝的预期使用和密封胶的特性决定密封的最理想的深度。
3.2.1 防水密封
一般密封宽度是深度的2倍。当密封胶由于接缝变形被拉仲或压缩时,密封胶的体积不发生变化,只是作了调整,如果密封胶过深,接缝变形时引起凹面或凸面过大,导致粘结线应力过高使密封失效,如果密封线过浅,就可能在接缝变形时有拉断。一般情况防水密封厚度应不大于15 mm,也不小于6mm,一般的原则是:宽度≥6mm,粘结面≥6mm。宽度与厚度比应至少为2∶1,厚度不要超过12mm。
3.2.2 结构密封
接缝必须使基材粘在一起,克服基材间的位移差别,因此接缝必须足够深,以使基材间有足够的强度,不使他们分开。密封胶接触宽度提供相应的强度。
用下列公式计算
结构胶接触宽度。
W=PLD/2LS3
式中:w一密封宽度,以m表示
P一玻璃上的总压力. kPa表示
L一玻璃长度或玻璃最长边,以M表示
D一玻璃宽度或玻璃最短边. 以m表示
S-密封胶最大允许应力.以kPa表示
为达到良好的耐久密封性,要求密封胶
粘接在胶缝相对的两侧面上,严禁三面粘着,并选用适当的宽厚比,设计必须充分考虑接缝的自由运动位移并设置适应位移和环境要求的密封。实际施工时选用的最小宽度为≥6 mm,最小厚度≥4mm。为避免三面粘附,必须使用垫杆,对无法使用垫杆的部位,可使用无粘性胶带。一般的:结构胶宽度≥6mm,结构胶深度≥6mm,结构胶宽度≥结构胶深度,结构胶宽度与深度比必须在1∶1~3∶1之间,具体设计应遵循
JGJ102-2003规范要求。
3.3 错接胶缝
隐框
玻璃幕墙结构玻璃装配胶缝属错接胶缝,它要承受风荷载、自重、温度变化、
地震作用产生的效应,为适应这些效应,胶缝的宽度和厚度均要有相应的尺寸规定。通常胶缝宽度按风荷载和自重效应计算,胶缝厚度按温度变化和地震
作用效应计算。然后根据两者之间的构造宽度和厚度比确定采用的实际宽度和厚度。胶缝宽度和厚度的采用应按下述原则确定:
a. 在风荷载和自重效应计算中选用一个大值作为采用宽度,当采用宽度少于6mm,按6mm采用;
b. 在温度变化和地震作用计算中选用一个大值作为采用厚度,当厚度小于6 mm时,按6mm采用;
c.当采用厚度小于采用宽度一半时,以宽度的一半作为厚度;
d.当采用宽度小于采用厚度时,应以该厚度作为采用宽度
一般的
玻璃幕墙工程中密封胶的设计按
JGJ102-2003的规定执行,但对于高性能
硅酮密封胶MF898,使用设计时基于
JGJ102-2003,还要结合具体的工程情况。有业内专家对于超高性能的硅酮密封胶的胶缝强度设计时,按标准(国家标准,行业标准,地方标准,建设部备案的国际、国外标准,经技术监督局备案的企业标准)的参数除以K2值后采用,由于现在对于超高性能
硅酮结构密封胶尚未制定国家标准、行业标准、地方标准;也未检索到国际标准和国外标准,所以在使用时胶缝设计采用标准规定的参数来确定
强度设计值更为妥当。
4 小结
建筑玻璃采光顶的性能虽然与普通玻璃幕墙相似,但不能完全等同,采光顶主要增加了局部集中荷载,如雨荷载、雪荷载、温度应力、
主体结构位移等,这些问题在采光顶中要较普通玻璃幕墙突出。由于这些难以克服的问题,所以在选用密封胶时一定要选择具有强的变位能力、
高弹性恢复率、优异的耐候性及良好的粘接性,才能保证内部基材相对位移较多的采光顶系统有较长的使用寿命。
建筑密封胶的应用在建筑工程中资金投入所占比例很小,但对建筑主体的防水、密封,最终达到结构安全、耐久等有着不可忽视的重要性。目前我国幕墙工程量大、形式多变、结构复杂,在设计和施工中提出了不少新问题。所以在密封胶的选择和使用上应该慎重,不仅要根据需要选择性能与要求匹配的产品,同时也要避免因节约成本而选择质量不过关的产品。

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