تحليل سبب فشل ختم الحائط الساتر المصنوع من الألومنيوم والحل

الخلاصة:
ألواح الألومنيوم تتميز بمزايا اللون الغني والمتانة والمظهر والشكل المتنوع، وتستخدم على نطاق واسع في مشاريع الحائط الساتر. غالبًا ما يستخدم مانع التسرب لإغلاق الوصلات بين ألواح الألومنيوم أثناء بناء الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم، ولكن يحدث فشل في الإغلاق من وقت لآخر. هناك العديد من الأسباب لفشل إحكام غلق الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم، مثل التصميم غير العقلاني، والاختيار غير السليم لمانع التسرب، وضعف الترابط، والبناء غير السليم. في هذه الورقة، يتم تحليل وتوضيح فشل إحكام غلق الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم، ويتم اقتراح طرق لحل المشكلة.

الكلمات المفتاحية: الحائط الساتر الألومنيومي، مانع التسرب، فشل الختم، تسرب المياه، التشقق

1. مقدمة

تتألف الجدران الساترة من إطارات وألواح معدنية، ولا تتحمل حمولة الهيكل الرئيسي، وتعمل كغلاف للمبنى. وتتمتع بمزايا جمالية وتوفير الطاقة وسهولة الصيانة، مما يجعلها الخيار المفضل للمباني الشاهقة الحديثة والهياكل ذات الأشكال المختلفة. تشمل الأشكال الرئيسية للحوائط الساترة المعمارية الحديثة الحوائط الساترة الزجاجية والحوائط الساترة الحجرية والحوائط الساترة المعدنية والحوائط الساترة ذات الألواح الاصطناعية. يتم اختيار ألواح الحوائط الساترة المعدنية من الألومنيوم، وألواح الوقاية من الحرائق، وألواح الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المطلي بالألوان، إلخ. تتميز الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم بالخصائص التالية:

1. ألوان غنية، تدوم طويلاً، ومظهر وشكل متنوع، ويمكن دمجها بشكل مثالي مع الجدران الستائر الزجاجية والحجرية من خلال عمليات رش الطلاء;
2. خفيف الوزن، فقط 1/5 من الحائط الساتر الحجري و1/3 من الحائط الساتر الزجاجي، مما يقلل بشكل كبير من وزن واجهة المبنى;
3. تكاليف صيانة منخفضة وفعالية عالية من حيث التكلفة.
   بسبب هذه المزايا, الحوائط الساترة الألومنيوم مفضلة على نطاق واسع من قبل أصحاب المباني. وفي الوقت الحالي، يستخدم السوق الصيني للحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم في الصين بشكل رئيسي ألواح الألومنيوم أحادية الطبقة المصنوعة من سبائك الألومنيوم، وألواح الألومنيوم المركبة، وألواح الألومنيوم على شكل قرص العسل.

مع الاستخدام الواسع النطاق للحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم، يحدث المزيد والمزيد من حالات فشل الختم. فشل ختم الحوائط الساترة الألومنيوم يلحق الضرر بالحوائط الساترة، مثل التسرب الذي يمكن أن يتسبب في تدمير الأجزاء الداخلية للمبنى وتآكل مثبتات الحائط الساتر، مما يؤثر على سلامة المبنى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي فشل الختم إلى زيادة استهلاك الطاقة في المبنى. في هذه الورقة، نحلل الأسباب الشائعة لفشل إحكام إغلاق الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم ونجد حلولاً فعالة.

2. أسباب فشل العزل في الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم

هناك العديد من الأسباب التي تؤدي إلى فشل الختم في الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم، بما في ذلك التصميم غير العقلاني، والاختيار غير السليم لمانع التسرب، وسوء الترابط، وعمليات البناء غير السليمة.

2.1 عدم تطابق تصميم الواجهة وقدرة الإزاحة المانعة للتسرب

غالبًا ما يجد الناس أن المواد المانعة للتسرب المستخدمة في واجهات الحائط الساتر المصنوعة من الألومنيوم تظهر عليها ظاهرة التشقق (الشكل 1)، خاصةً أثناء التغيرات الموسمية عندما يكون الفرق في درجات الحرارة بين النهار والليل كبيرًا بشكل خاص. عندما تنخفض درجة الحرارة، يتسبب انكماش الألواح في التمدد المفرط للمادة المانعة للتسرب. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن قدرة إزاحة المادة المانعة للتسرب لا تفي بمتطلبات الاستخدام الفعلي. عند حساب عرض المادة المانعة للتسرب للواجهة، يجب على المصممين مراعاة عوامل مثل التمدد والانكماش الحراري للألواح، والإزاحة الناتجة عن الأحمال الديناميكية من الأرضية، وأخطاء التركيب. تُستخدم المعادلة التالية بشكل عام لحساب الحد الأدنى للعرض المطلوب للواجهة:

الحد الأدنى لعرض الواجهة =(X100)×(جبل+مل)+Tc

أين:

• X: قدرة إزاحة مانع التسرب (%)
• جبل: الإزاحة بسبب التمدد الحراري (مم)
• مل: الإزاحة بسبب الحمل الديناميكي (مم)
• Tc: خطأ في البناء (مم)

يحتاج المصممون إلى اختيار قدرة إزاحة معقولة لمانع التسرب لتجنب التشقق الناجم عن عدم كفاية قدرة الإزاحة. كما يجب أن تكون قدرة الإزاحة لمانع التسرب مدعومة بتقرير من مركز فحص تابع لهيئة وطنية. في التصميم، من المهم التأكد من أن المادة المانعة للتسرب تشكل رابطة من جانبين بدلاً من رابطة ثلاثية الجوانب في الواجهة. عند حدوث رابطة ثلاثية الجوانب، يمكن أن يتحمل مانع التسرب حوالي 15% فقط من قدرة الإزاحة المصممة. بالنسبة للواجهات الأعمق، يجب استخدام قضبان رغوة البولي إيثيلين البولي إيثيلين لملء مانع التسرب والتحكم في سمك المادة المانعة للتسرب؛ أما بالنسبة للوصلات الضحلة، فيجب استخدام شريط لاصق مضاد للالتصاق لعزل المادة المانعة للتسرب من الأسفل. يمكن أن يؤدي استخدام شريط مضاد للالتصاق أو قضبان رغوة البولي إيثيلين البولي إيثيلين إلى تجنب الترابط ثلاثي الجوانب بشكل فعال. وإلا، فإن المادة المانعة للتسرب تكون عرضة للتمزق عند تعرضها لقوى خارجية، مما يفقدها تأثيرات العزل والعزل المائي.

الشكل 1: تكسير الحائط الساتر الألومنيوم بسبب الاختيار غير الرشيد للمادة المانعة للتسرب.

2.2 الاختيار غير الصحيح لمانع التسرب

يوجد حاليًا العديد من المنتجات المانعة للتسرب المتاحة لمقاومة العوامل الجوية والعزل المائي، بما في ذلك مانع التسرب من البولي يوريثين ومانع التسرب من البولي كبريتيد ومانع التسرب من السيليكون. في الحالات الهندسية، لا ينتبه العديد من الأشخاص إلى الاختلافات بين هذه المواد المانعة للتسرب ويختارون تطبيقها بشكل تعسفي على الحوائط الساترة الألومنيومغالبًا ما يؤدي إلى تشقق سطح المادة المانعة للتسرب وظاهرة الطباشير (الشكل 2).

الشكل 2: تشقق مانع التسرب وظاهرة الطباشير.

إن بنية السلسلة الرئيسية للبوليمر الأساسي المستخدم في مانع التسرب السيليكوني هي رابطة Si-O، بينما تتضمن بنية السلسلة الرئيسية لمانع التسرب البولي يوريثان روابط C-O وC-C وC-N، وتتضمن بنية السلسلة الرئيسية لمانع التسرب البولي كبريتيد روابط C-S وS-S. يقارن الجدول 1 طاقة الرابطة الكيميائية لمواد منع التسرب المختلفة مع الطاقة فوق البنفسجية القوية في ضوء الشمس. وباستثناء رابطة Si-O، فإن طاقات الروابط الكيميائية الأخرى أقل من طاقة الأشعة فوق البنفسجية 300 نانومتر. وهذا يعني أن المواد المانعة للتسرب المصنوعة من السيليكون يمكن أن تحافظ على أداء جيد حتى بعد التعرض الطويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية، في حين أن مواد العزل الأخرى قد تتشقق وتفقد وظيفة العزل المائي بمرور الوقت.

الجدول 1: مقارنة طاقة الترابط الكيميائي للمواد المانعة للتسرب المختلفة مع طاقة الأشعة فوق البنفسجية القوية في ضوء الشمس.

عند اختيار المواد المانعة للتسرب لإحكام إغلاق الحائط الساتر المصنوع من الألومنيوم، يجب تفضيل مانعات التسرب المصنوعة من السيليكون. ومع ذلك، من الضروري أيضًا اختيار المنتجات ذات الجودة المضمونة وتجنب الخيارات الرخيصة التي تضيف كمية كبيرة من "الزيت الأبيض". على الرغم من أن "الزيت الأبيض" غير مكلف ويمكن أن يجعل سطح المادة المانعة للتسرب يبدو لامعًا، إلا أنه يتبخر تدريجيًا، مما يؤدي إلى تصلب الجل وتشققه. يجب الانتباه أيضاً عند استخدام مانعات التسرب المصنوعة من السيليكون إلى العمر الافتراضي للمنتج. قد تؤدي المنتجات منتهية الصلاحية إلى ظهور فقاعات في التماس اللاصق أو انخفاض الأداء أو عدم المعالجة.

2.3 ضعف الترابط

الحوائط الساترة الألومنيوم غالبًا ما تعاني أيضًا من ضعف الترابط بين المادة المانعة للتسرب والألومنيوم. ويرجع ذلك إلى المعالجات السطحية المختلفة للألمنيوم، مثل الأكسدة الأنودية والرش بالفلوروكربون والطلاء بالمسحوق. يمكن أن تؤثر المعالجات المختلفة وعمليات المصنعين المختلفة على بنية السطح وأداء ألواح الألمنيوم، وبالتالي التأثير على ترابط المادة المانعة للتسرب. إذا لم يقم المشروع بإجراء اختبارات الترابط والتوافق المطلوبة كما هو محدد، فقد تكون النتيجة تغيرات كيميائية بين مانع التسرب السيليكوني وألواح أو أشرطة الألومنيوم مما يؤثر على الالتصاق وتأثير الختم. ولذلك، من الضروري إجراء اختبارات التوافق والالتصاق لمانعات التسرب السيليكونية والمواد الملامسة وفقًا للملحق أ و ب "مانع التسرب الإنشائي السيليكوني للإنشاءات" GB 16776-2005 لضمان إحكام إغلاق النظام.

أثناء الإنشاء في الموقع، ولضمان الترابط الجيد بين المادة المانعة للتسرب ولوح الألومنيوم، يجب اتباع الخطوات التالية بدقة:

1. استخدم مذيبات التنظيف الموصى بها في تقرير اختبار الترابط. قد لا تزيل المذيبات الكحولية الملوثات الموجودة على مواد طلاء مسحوق البوليستر بفعالية.
2. استخدم طريقة التنظيف على خطوتين باستخدام قطعة قماش قطنية بيضاء ونظيفة وناعمة وممتصة وغير ملوثة للوبر. أولاً، استخدم قطعة واحدة من القماش القطني المشبع بالمذيبات للمسح، ثم استخدم قطعة ثانية من القماش القطني النظيف للمسح.
3. يجب وضع المادة المانعة للتسرب لملء السطح البيني بالكامل والالتصاق بإحكام بسطح الركيزة التي تحتاج إلى الالتصاق بالمادة المانعة للتسرب.

2.4 عمليات البناء غير السليمة الأخرى

لتجنب حدوث خدوش أثناء معالجة ونقل وحدات الألومنيوم، عادةً ما يتم وضع طبقة من طبقة البولي إيثيلين الواقية على السطح. ولذلك، بعد تركيب ألواح الألومنيوم، يجب تنظيف الطبقة الواقية من البولي إيثيلين PE قبل وضع الغراء. إذا لم يتم تنظيف الطبقة الواقية المصنوعة من البولي إيثيلين PE قبل اللصق، فإن المادة المانعة للتسرب ستلتصق فقط بالطبقة الواقية المصنوعة من البولي إيثيلين PE. مع التمدد والضغط المستمر لفواصل الألواح، ستحدث ظاهرة انفصال المادة المانعة للتسرب والركيزة.

الشكل 3:
(أ) عدم تنظيف طبقة الألومنيوم الواقية للوحة الألومنيوم مما تسبب في نزع الترابط;
(ب) تلف قضيب الرغوة الناجم عن ظهور تقرحات في المادة المانعة للتسرب;
(ج) أن يكون حجم المادة المانعة للتسرب رقيقًا جدًا، مما يسبب التشقق.

في عملية تحجيم المادة المانعة للتسرب، عادةً ما يتم استخدام قضبان رغوة البولي إيثيلين البولي إيثيلين للتحكم في سمك التحجيم. عند تركيب عصا رغوة البولي إيثيلين البولي إيثيلين الرغوية، من الضروري منع ثقبها بأدوات حادة (مثل السكاكين والكاشطات والمسامير وما إلى ذلك) لتجنب ظهور تقرحات مانع التسرب أثناء عملية المعالجة (على سبيل المثال، الشكل 3 (ب)). يجب التحكم في سمك بناء المادة المانعة للتسرب عند حوالي 6 مم. إذا كان حقن الصمغ رقيقًا جدًا (2 ~ 3 مم)، فمن السهل أن يتسبب في تركيز الضغط، مما يؤدي إلى تشقق المادة المانعة للتسرب (مثل الشكل 3 (ج)). في الوقت نفسه، يجب ألا يكون حجم المادة المانعة للتسرب سميكًا جدًا، حيث يمكن أن يقلل ذلك بشكل كبير من قدرة إزاحة المادة المانعة للتسرب. بشكل عام، يجب أن يكون سمك بناء المادة المانعة للتسرب من 50% إلى 100% من عرض المفصل الفعلي.

معامل التمدد الحراري لألواح الألومنيوم كبير. عندما يكون الفرق في درجة الحرارة كبيرًا، يمكن أن يؤدي التمدد والانكماش الحراري لألواح الألومنيوم بسهولة إلى انتفاخ سطح المادة المانعة للتسرب قبل معالجتها بالكامل، خاصةً في الوصلات المستعرضة (الشكل 4). تحدث ظاهرة "التطبيل" هذه لأن المادة المانعة للتسرب تكون صلبة من الداخل ولا تؤثر على تأثير الختم؛ فهي تؤثر بشكل أساسي على جماليات الوصلات. بالنسبة لهذه الظاهرة، يمكن أن يكون الحل لهذه الظاهرة هو تطبيق المادة المانعة للتسرب في تطبيقين أو خلال وقت تكون فيه درجة الحرارة المحيطة أكثر ثباتًا.

الشكل 4: ظاهرة تطبيل الحائط الساتر المصنوع من الألومنيوم.

عندما تتشقق المادة المانعة للتسرب ولا يكون من السهل تنظيف وصلات الغراء، يمكن استخدام تصميم واجهة الإصلاح الموضحة في الشكل 5:

1. مقاس A لا يقل عن 6 مم.
2. مقاس B لا يقل عن 3 مم.
3. يجب استخدام شريط لاصق مضاد للالتصاق لفصل المادة المانعة للتسرب التي تم إنشاؤها حديثًا عن المادة المانعة للتسرب الفاشلة، بحيث يمكن للمادة المانعة للتسرب التي تم إصلاحها أن تتحرك مع الواجهة.

الشكل 5: تصميم تخطيطي لواجهة إصلاح مانع التسرب.

الخاتمة

تتميز الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم بمزايا الألوان الغنية والمتانة طويلة الأمد والمظهر والشكل المتنوع وتكاليف الصيانة المنخفضة والفعالية العالية من حيث التكلفة. وهي تستخدم على نطاق واسع في مشاريع الحائط الساتر. ومع ذلك، فإن فشل الختم هو مشكلة رئيسية تواجهها الحوائط الساترة المصنوعة من الألومنيوم اليوم. من خلال التحليل الوارد في هذه الورقة، فإن تصميم الوصلات، واختيار مانع التسرب، وجودة البناء، والبيئة هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على الإغلاق المثالي ل الحوائط الساترة الألومنيوم. يجب إجراء اختبارات الالتصاق قبل تطبيق المادة المانعة للتسرب، ويجب أن يعمل موظفو البناء وفقًا لعملية البناء القياسية. بعد اكتمال البناء، يجب إجراء تجارب أخذ العينات والقطع في الموقع للتأكد من أن المادة المانعة للتسرب تفي بمتطلبات رسومات التصميم وترتبط جيدًا بالركيزة، مما يضمن أن نظام الحائط الساتر المصنوع من الألومنيوم بالكامل محكم الإغلاق.