中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
建筑幕墻是由支承結(jié)構(gòu)體系與面板組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)[1]。通常按面板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）料可將建筑幕墻劃分為玻璃幕墻、金屬板幕墻、石材幕墻和其他人造板材幕墻等。
幕墻作為建筑的外墻圍護(hù)，不承重，除了具有隔音、隔熱、防雨等使用功能外，還具有很好的裝飾性，使整棟建筑達(dá)到美觀;隨著幕墻材料的發(fā)展，建筑師可通過建筑幕墻設(shè)計(jì)達(dá)到以前難以實(shí)現(xiàn)的建筑裝飾效果，可以說，建筑幕墻是裝點(diǎn)現(xiàn)代化城市的一道亮麗的風(fēng)景線。
但是，在城市中矗立的大量幕墻中，有些經(jīng)過一段時間的使用后，面板變得臟兮兮的，嚴(yán)重影響了建筑的美觀，甚至有工程竣工不到半年，幕墻就變得淚流滿面、慘不忍睹。幕墻的污染問題已經(jīng)成為嚴(yán)重困擾業(yè)主和幕墻設(shè)計(jì)、施工單位的一道難題。本文就探討一下設(shè)計(jì)和選材對幕墻污染問題造成的影響。
1、 幕墻污染的表現(xiàn)形式
實(shí)際工程案例分析中，發(fā)現(xiàn)不僅石材幕墻，鋁板幕墻、鋁塑板幕墻甚至玻璃幕墻也有污染現(xiàn)象，而且污染的表現(xiàn)形式也不只一種，我們認(rèn)為可分為以下兩類：
1.1 滲透污染
滲透污染的表現(xiàn)為與膠縫相接觸的面板材料有類似于油狀的物質(zhì)滲入而導(dǎo)致的面板材料表面變色。該現(xiàn)象一般發(fā)生在鄰近膠縫的面板材料，多見于石材幕墻，除石材幕墻外，陶板（詞條“陶板”由行業(yè)大百科提供）、纖維水泥板等多孔幕墻材料也有工程案例發(fā)現(xiàn)有滲透污染現(xiàn)象。
圖1、圖2分別為某大廈和某酒店的石材幕墻，工程竣工不久，就發(fā)現(xiàn)有滲透污染，圖3為圖2所示的某酒店石材幕墻的近距離照片，由圖3可見與膠縫接觸的面板材料因油狀物滲入而出現(xiàn)了明顯變色。
不僅是多孔型面板材料，有些鋁板、鋁塑板幕墻工程也發(fā)生了滲透污染現(xiàn)象，個別現(xiàn)象出現(xiàn)了油狀物在面板材料表面涂層滲透鋪展，污染面積大，污染現(xiàn)象非常明顯，嚴(yán)重影響到幕墻美觀。
圖4工程為某國際會展中心，坐落在海濱，設(shè)計(jì)方融入海洋設(shè)計(jì)元素，整個建筑呈現(xiàn)“白色貝殼”狀。為達(dá)到設(shè)計(jì)效果，面板材料選用了白色的GRC板，接縫密封選用了某品牌的密封膠�？⒐r非常美觀，但是好景不長，幾個月后就出現(xiàn)了明顯的滲透污染。
圖5為某鋁板幕墻工程案例，該幕墻已竣工8年，現(xiàn)場查看鋁板表面涂層已有老化，局部出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，與膠縫接觸的面板材料出現(xiàn)了明顯的“污染帶”，即出現(xiàn)了油狀物在表面涂層滲透鋪展，污染面積大，嚴(yán)重影響到該幕墻的美觀。
1.2 垂流污染
除了滲透污染外，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)幕墻面板上有“流痕”污染現(xiàn)象，即污染物在雨水作用下在幕墻面板上出現(xiàn)垂流污染，“流痕”在膠縫上下都可觀察到。垂流污染不僅出現(xiàn)在暴露戶外的石材幕墻、鋁板幕墻，在玻璃幕墻上也可觀察到。在幕墻未進(jìn)行清洗的前提下，垂流污染會隨時間的延長，污染物的積聚而逐漸明顯。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)有樣板3個月左右就出現(xiàn)了垂流污染現(xiàn)象。垂流污染現(xiàn)象產(chǎn)生后，在淺色的石材和鋁板幕墻表現(xiàn)尤為明顯，對幕墻的整體美觀影響較大。
圖6、圖7分別為某鋁板幕墻工程和某石材幕墻工程出現(xiàn)了明顯的垂流污染現(xiàn)象。圖8為玻璃幕墻的垂流污染現(xiàn)象，觀察玻璃幕墻垂流污染有時可能不如石材幕墻和鋁板幕墻那樣明顯，但選取一定的觀察角度從建筑物內(nèi)部向外看，玻璃幕墻垂流污染的流痕有時還是比較明顯的。
2、 幕墻污染的原因分析和應(yīng)對
2.1 滲透污染的原因分析和應(yīng)對
對于石材、陶板等多孔性面板材料滲透污染的原因，主要是因?yàn)槊姘宀牧吓c其使用的接縫密封膠接觸后，密封膠中的增塑劑等小分子物質(zhì)會滲入到多孔性材料內(nèi)部，造成的膠縫周圍的面板變色，形成滲透污染。
一般情況下，普通的耐候密封膠（詞條“耐候密封膠”由行業(yè)大百科提供）在配方設(shè)計(jì)上為了提高彈性和伸長率、降低硬度和模量、改善擠出性等考慮，通常會加入增塑劑;增塑劑或小分子低揮發(fā)份物質(zhì)在密封膠固化過程中不參與交聯(lián)固化反應(yīng)，石材等多孔性材料與含有增塑劑的密封膠接觸一段時間后，增塑劑有可能從膠體中滲出到石材表面污染石材。這種污染一旦造成就無法消除，對石材幕墻的外觀影響非常大。
因石材滲透污染一旦造成無法消除，為控制污染進(jìn)一步擴(kuò)散，通常采取的方法就是盡快除掉污染源，即將造成污染的接縫密封膠盡快割掉，采用無污染的專用石材密封膠重新注膠施工。
而對于另一種滲透污染現(xiàn)象，表面有涂層的鋁板、鋁塑板，因表面涂層老化后會變得疏松、起粉，從而密封膠中的增塑劑滲透至老化后的涂層中，在涂層表面形成滲透擴(kuò)散。由于這種污染主要是由于面板表面涂層不耐老化，從而涂層老化后疏松、起粉以致密封膠增塑劑在涂層擴(kuò)散，一般采用的方法是對面板重新涂裝、翻新。但是，密封膠增塑劑擴(kuò)散至粉化后涂層的污染很難清洗干凈。
2.2 垂流污染的原因分析和應(yīng)對
垂流污染產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>硅酮膠表面能低，容易吸附空氣中的灰塵，膠縫表面聚積灰塵，形成“污染源”。下雨時，膠縫表面被吸附的灰塵經(jīng)雨水沖刷后，污染膠縫附近及水平膠縫下面的基材表面。
由于垂流污染是膠縫表面吸附灰塵導(dǎo)致，因此垂流污染不僅出現(xiàn)在暴露戶外的石材幕墻，也出現(xiàn)在金屬板幕墻、玻璃幕墻等。垂流污染可以通過幕墻表面清洗的方式予以清除，但費(fèi)時費(fèi)力，尤其在高層和超高層幕墻上，幕墻板塊清洗的難度較大，成本較高，且高空作業(yè)存在安全隱患。例如今年4月份的央視大樓“大褲衩”外幕墻清洗，媒體報(bào)道清洗費(fèi)用達(dá)50萬元，耗時40天。垂流污染清洗后，僅在一定時間內(nèi)可維持幕墻的清潔美觀，一定時間期限后需再次清洗。
垂流污染產(chǎn)生的另一個原因是平臺或斜面的設(shè)計(jì)不當(dāng)，灰塵可長期在平臺或斜面聚積，形成“污染源”，同時，平臺或斜面因設(shè)計(jì)不當(dāng)形成向外的排水方式，這樣積累的灰塵被雨水沖刷下來，會在下方的面板上形成臟污流痕，造成污染，見圖12。該垂流污染雖然能清洗掉，但一旦下雨形成水流，又會繼續(xù)造成臟污流痕。
3、 幕墻污染問題的預(yù)防
3.1 設(shè)計(jì)上的預(yù)防
設(shè)計(jì)時，盡可能避免積灰平臺或斜面沖刷的雨水直接流到幕墻上，如合理的設(shè)計(jì)排水措施，或適當(dāng)采用遮雨措施，盡可能減少在幕墻上形成水流而造成臟污流痕，如圖13的挑檐設(shè)計(jì)可減少下雨時立面幕墻上形成水流。
3.2 幕墻面板材料的選擇
對于幕墻面板材料，幕墻面板材料本身應(yīng)具備較好的耐老化性能，對于表面有涂層的幕墻面板材料，表面涂層還應(yīng)具備較好的耐老化性能。這樣才可能避免因面板材料本身出現(xiàn)表面粉化、疏松或龜裂現(xiàn)象以至于密封膠增塑劑或其他污染物易在面板材料表面滲透、鋪展而造成污染。
3.3 幕墻接縫用密封膠的選擇
基于以上對幕墻污染原因分析，幕墻接縫用密封膠如選用不當(dāng)，幕墻污染的兩種形式，即滲透污染和垂流污染都有可能發(fā)生，因此，幕墻接縫用密封膠的選用不容忽視，應(yīng)選用對幕墻不會有污染的接縫密封膠。
什么才是適合幕墻的接縫密封膠?筆者認(rèn)為適合幕墻的接縫用密封膠應(yīng)具備以下的特點(diǎn)：一是該密封膠本身應(yīng)具備不滲油、不吸灰的特點(diǎn)，對幕墻不會有滲透污染和垂流污染，使用后能保持幕墻的長期美觀;二是由于幕墻和幕墻接縫長期暴露在戶外中，耐老化性能應(yīng)相對較好，能保證幕墻接縫的長期密封粘結(jié)。
建筑用密封膠除硅酮密封膠外，還有聚氨酯密封膠和改性聚醚密封膠(簡稱MS膠)可以用于建筑的接縫密封，這兩種膠表面都不易吸附灰塵，可以做到?jīng)]有污染現(xiàn)象[2]。但這兩種密封膠耐老化性能不如硅酮膠，表面容易老化，出現(xiàn)裂紋，見圖14。此外，這兩種膠與玻璃的粘結(jié)不耐紫外線照射，時間長了會出現(xiàn)脫膠（詞條“脫膠”由行業(yè)大百科提供）現(xiàn)象，因而這兩種密封膠都不能用于玻璃幕墻，僅在石材幕墻工程上有一定應(yīng)用。
另一種解決方案是將現(xiàn)有的硅酮密封膠進(jìn)行配方改進(jìn)，使之具備不滲油、不吸灰的特點(diǎn)，該密封膠由于仍采用以有機(jī)硅聚合物為主體原料，因而同時具備硅酮密封膠優(yōu)異的耐老化性能。白云化工基于該研發(fā)方向開發(fā)了SS818防污染硅酮耐候密封膠[3]，SS818防污染硅酮耐候密封膠的測試結(jié)果完全滿足《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封膠》中50HM的性能要求[4]，不僅不會對石材等多孔材料造成滲透污染，而且具有優(yōu)異的防垂流污染性能，在實(shí)際幕墻樣板上戶外暴露9個月無垂流污染現(xiàn)象，見圖15。
4、 防污染硅酮耐候密封膠的應(yīng)用前景
防污染硅酮耐候密封膠具備優(yōu)異的防污染性能，其基材適用性廣泛，可用于玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻等的接縫密封。對于石材等多孔性基材，能防止增塑劑等小分子對多孔性石材的滲入污染。用于常規(guī)幕墻，可最大限度減少密封膠接縫附近的臟污垂流污染，通過減少臟污垂流污染，幕墻在正常清洗的頻次或少于正常清洗的頻次下，能最大程度保證幕墻的整體清潔美觀。因此，非常適用于對污染和臟污垂流有嚴(yán)格限制、對外墻美觀性能要求較高的多孔性天然石材（詞條“天然石材”由行業(yè)大百科提供）和外墻板塊系統(tǒng)。從另一方面來說，通過減少臟污垂流污染，可顯著減少幕墻清洗的頻次，從而減少幕墻保潔方面的維護(hù)成本。
除此之外，防污染硅酮耐候膠可具備50級位移能力，同時具有普通耐候密封膠施工簡便的特點(diǎn)，可作為高位移能力耐候密封膠使用，能滿足對位移能力要求較高的超高層、大尺寸的幕墻接縫耐候密封。
幕墻清洗，尤其是超高層建筑的幕墻清洗一直是困擾業(yè)主的難題，防污染硅酮耐候密封膠以其優(yōu)異的綜合性能，預(yù)計(jì)有很好的應(yīng)用前景。
5、 結(jié)論
1)幕墻污染嚴(yán)重影響到建筑美觀，幕墻污染雖有滲透污染和垂流污染兩種表現(xiàn)形式，兩者原因也各有不同，但密封膠是一個重要的影響因素，因而，選用合適的建筑接縫密封膠顯得較為重要。
2)聚氨酯密封膠和有機(jī)硅改性聚醚膠，這兩種密封膠用于建筑的接縫密封，膠縫表面確實(shí)不吸附灰塵，對面板污染性小，但其材料特性不耐老化，需定期維護(hù)，在幕墻上應(yīng)用受到限制。
3)通過對硅酮密封膠進(jìn)行了配方改進(jìn)，可以開發(fā)出防污染硅酮耐候密封膠，具有優(yōu)異的防污染性能，且仍具備硅酮耐候密封膠優(yōu)異的耐老化性能，是預(yù)防幕墻污染問題的首選接縫密封膠。
參考文獻(xiàn)
[1] JGJ 102-2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范
[2] 幸光新太郞、王俊. 建筑用改性硅酮密封膠發(fā)展簡介.中國建筑防水,2012,22:41,43
[3] 蔣金博、陳文浩等. 防污染硅酮耐候密封膠及其應(yīng)用，2014第十七屆中國有機(jī)硅學(xué)術(shù)交流會論文集
[4] GB/T 23261-2009 石材用建筑密封膠
中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
