Abstrakt:
Aluminium-Paneele haben die Vorteile einer satten Farbe, einer langen Lebensdauer und eines abwechslungsreichen Aussehens und einer vielfältigen Form und werden häufig bei Vorhangfassadenprojekten verwendet. Zur Abdichtung der Fugen zwischen den Aluminiumpaneelen beim Bau von Aluminiumfassaden wird häufig Dichtungsmasse verwendet, doch kommt es von Zeit zu Zeit zu Dichtungsfehlern. Es gibt viele Gründe für das Versagen der Abdichtung von Aluminium-Fassaden, wie z.B. unvernünftiges Design, unsachgemäße Auswahl des Dichtungsmittels, schlechte Verklebung und unsachgemäße Konstruktion. In diesem Beitrag wird das Versagen der Abdichtung von Aluminiumvorhangfassaden analysiert und demonstriert, und es werden Problemlösungsmethoden vorgeschlagen.
Schlüsselwörter: Aluminiumfassade, Dichtungsmasse, Dichtungsfehler, Wasseraustritt, Rissbildung
1. Vorwort
Vorhangfassaden bestehen aus Metallrahmen und Paneelen, tragen nicht die Last der Hauptstruktur und dienen als Gebäudehülle. Sie haben die Vorteile der Ästhetik, der Energieeinsparung und der einfachen Wartung, was sie zur ersten Wahl für moderne Hochhäuser und geformte Strukturen macht. Zu den wichtigsten Formen moderner architektonischer Vorhangfassaden gehören Glasfassaden, Steinfassaden, Metallfassaden und künstliche Plattenfassaden. Metallfassaden werden aus Aluminium, Brandschutzplatten, rostfreiem Stahlblech, farbbeschichtetem Stahl usw. hergestellt. Vorhangfassaden aus Aluminium haben die folgenden Eigenschaften:
- Satte Farben, langlebig, abwechslungsreiches Aussehen und Formen, die sich durch Farbspritzverfahren perfekt mit Glas- und Steinfassaden kombinieren lassen;
- Geringes Gewicht, nur 1/5 der Steinfassade und 1/3 der Glasfassade, wodurch das Gewicht der Gebäudefassade erheblich reduziert wird;
- Geringe Wartungskosten und hohe Wirtschaftlichkeit.
Aufgrund dieser Vorteile, Aluminium-Vorhangfassaden sind bei den Bauherren sehr beliebt. Derzeit werden auf dem chinesischen Markt für Aluminiumfassaden hauptsächlich einschichtige Aluminiumplatten, Aluminiumverbundplatten und Aluminiumwabenplatten verwendet.
Mit der großflächigen Verwendung von Aluminiumfassaden treten immer mehr Dichtungsfehler auf. Versagen der Abdichtung von Aluminium-Vorhangfassaden führt zu Schäden an den Vorhangfassaden, wie z. B. Leckagen, die zur Zerstörung der Innenräume und zur Korrosion der Vorhangfassadenverankerungen führen können, wodurch die Sicherheit des Gebäudes beeinträchtigt wird. Außerdem kann ein Versagen der Abdichtung den Energieverbrauch des Gebäudes erhöhen. In diesem Beitrag analysieren wir die häufigsten Ursachen für das Versagen von Dichtungen bei Aluminiumfassaden und suchen nach wirksamen Lösungen.
2. Ursachen für das Versagen von Dichtungen in Aluminium-Vorhangwänden
Es gibt viele Gründe für das Versagen von Abdichtungen in Aluminiumfassaden, wie z. B. eine unvernünftige Konstruktion, die falsche Auswahl des Dichtstoffs, eine schlechte Verklebung und unsachgemäße Bauarbeiten.
2.1 Unterschiedliche Schnittstellengestaltung und Verdrängungskapazität des Dichtstoffs
Es wird häufig festgestellt, dass Dichtstoffe, die an den Schnittstellen von Aluminiumfassaden verwendet werden, Risse aufweisen (Abbildung 1), insbesondere bei jahreszeitlichen Veränderungen, wenn der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht besonders groß ist. Wenn die Temperatur sinkt, führt die Schrumpfung der Paneele zu einer übermäßigen Dehnung des Dichtstoffs. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Verdrängungskapazität des Dichtstoffs nicht den tatsächlichen Nutzungsanforderungen entspricht. Bei der Berechnung der Dichtstoffbreite an der Schnittstelle sollten die Konstrukteure Faktoren wie die Wärmeausdehnung und -kontraktion der Platten, die durch dynamische Belastungen des Bodens verursachte Verschiebung und Installationsfehler berücksichtigen. Die folgende Formel wird im Allgemeinen verwendet, um die erforderliche Mindestbreite für die Schnittstelle zu berechnen:
Minimale Schnittstelle width=(X100)×(Mt.+Ml)+Tc
Wo:
- X: Verdrängungskapazität des Dichtmittels (%)
- Mt.: Verschiebung aufgrund von Wärmeausdehnung (mm)
- Ml: Verschiebung durch dynamische Belastung (mm)
- Tc: Konstruktionsfehler (mm)
Die Konstrukteure müssen eine angemessene Verdrängungskapazität für den Dichtstoff wählen, um Risse aufgrund einer unzureichenden Verdrängungskapazität zu vermeiden. Die Verdrängungskapazität des Dichtstoffs sollte auch durch einen Bericht einer nationalen behördlichen Prüfstelle belegt werden. Bei der Konstruktion ist darauf zu achten, dass der Dichtstoff eine zweiseitige Bindung und keine dreiseitige Bindung an der Schnittstelle bildet. Bei einer dreiseitigen Verklebung kann der Dichtstoff nur etwa 15% der vorgesehenen Verlagerungskapazität standhalten. Bei tieferen Fugen sollten PE-Schaumstoffstäbchen verwendet werden, um die Dicke des Dichtstoffs zu füllen und zu kontrollieren; bei flacheren Fugen sollte ein Antihaftband verwendet werden, um den Dichtstoff vom Boden zu isolieren. Durch die Verwendung von Antihaftband oder PE-Schaumstoffstäben kann eine dreiseitige Verklebung wirksam vermieden werden. Andernfalls reißt die Dichtungsmasse, wenn sie äußeren Kräften ausgesetzt ist, und verliert ihre Dichtungs- und Abdichtungswirkung.
Abbildung 1: Knacken von Aluminium-Vorhangfassade durch eine unvernünftige Auswahl des Dichtungsmittels.
2.2 Unsachgemäße Auswahl des Dichtmittels
Gegenwärtig gibt es viele Dichtungsprodukte für den Wetterschutz und die Abdichtung, darunter Polyurethan-Dichtstoffe, Polysulfid-Dichtstoffe und Silikondichtstoffe. In technischen Fällen achten viele Menschen nicht auf die Unterschiede zwischen diesen Dichtungsmitteln und entscheiden sich willkürlich für die Anwendung auf Aluminium-VorhangfassadenDies führt häufig zu Rissen in der Dichtstoffoberfläche und zu Kreidungserscheinungen (Abbildung 2).
Abbildung 2: Rissbildung im Dichtstoff und Kreidungserscheinungen.
Die Hauptkettenstruktur des in Silikondichtstoffen verwendeten Basispolymers ist die Si-O-Bindung, während die Hauptkettenstruktur von Polyurethandichtstoffen C-O-, C-C- und C-N-Bindungen und die Hauptkettenstruktur von Polysulfiddichtstoffen C-S- und S-S-Bindungen umfasst. In Tabelle 1 wird die chemische Bindungsenergie der verschiedenen Dichtstoffe mit der starken ultravioletten Energie des Sonnenlichts verglichen. Mit Ausnahme der Si-O-Bindung sind die anderen chemischen Bindungsenergien niedriger als die Energie von 300nm ultraviolettem Licht. Dies bedeutet, dass Silikondichtstoffe auch nach langfristiger Einwirkung von ultravioletter Strahlung eine gute Leistung beibehalten können, während andere Dichtungsmaterialien im Laufe der Zeit reißen und ihre Abdichtungsfunktion verlieren können.
Tabelle 1: Vergleich der chemischen Bindungsenergie verschiedener Dichtstoffe mit der Energie der starken ultravioletten Strahlen des Sonnenlichts.
| Chemische Bindung | Bindungsenergie (kJ/mol) | UV-Energie (300nm) (kJ/mol) |
|---|---|---|
| Si-O | 452 | 398 |
| C-O | 358 | 398 |
| C-C | 348 | 398 |
| C-N | 305 | 398 |
| C-S | 260 | 398 |
| S-S | 226 | 398 |
Bei der Auswahl von Dichtungsmitteln für die Abdichtung von Aluminiumvorhangfassaden sollten Silikondichtstoffe bevorzugt werden. Es ist jedoch auch notwendig, Produkte mit garantierter Qualität zu wählen und billige Optionen zu vermeiden, die eine große Menge an "Weißöl" hinzufügen. Weißöl" ist zwar preiswert und kann die Oberfläche des Dichtstoffs glänzend erscheinen lassen, aber es verdunstet allmählich, wodurch das Gel aushärtet und Risse bekommt. Bei der Verwendung von Silikondichtstoffen sollte auch auf die Haltbarkeit des Produkts geachtet werden. Abgelaufene Produkte können dazu führen, dass die Klebenaht Blasen wirft, die Leistung nachlässt oder das Produkt nicht aushärtet.
2.3 Schlechte Bindung
Vorhangfassaden aus Aluminium auch häufig eine schlechte Haftung zwischen Dichtstoff und Aluminium. Dies ist auf die unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen von Aluminium zurückzuführen, wie z. B. anodische Oxidation, Fluorcarbon-Spritzen und Pulverbeschichtung. Unterschiedliche Behandlungen und Herstellungsverfahren können die Oberflächenstruktur und -leistung der Aluminiumplatten beeinflussen und damit auch die Haftung des Dichtstoffs. Wenn im Rahmen des Projekts die erforderlichen Haftungs- und Kompatibilitätstests nicht wie vorgeschrieben durchgeführt werden, kann es zu chemischen Veränderungen zwischen dem Silikondichtstoff und den Aluminiumplatten oder -bändern kommen, die die Haftung und die Dichtwirkung beeinträchtigen. Daher ist es notwendig, Kompatibilitäts- und Haftungstests für Silikondichtstoffe und Kontaktmaterialien gemäß GB 16776-2005 "Silicone Structural Sealant for Construction" Anhang A und B durchzuführen, um die Systemabdichtung sicherzustellen.
Um eine gute Verbindung zwischen dem Dichtstoff und dem Aluminiumpaneel zu gewährleisten, müssen die folgenden Schritte auf der Baustelle genau eingehalten werden:
- Verwenden Sie die im Haftprüfungsbericht empfohlenen Reinigungsmittel. Alkoholische Lösungsmittel können Verunreinigungen auf Polyester-Pulverbeschichtungsmaterialien nicht wirksam entfernen.
- Reinigen Sie in zwei Schritten mit einem weißen, sauberen, weichen, saugfähigen und fusselfreien Baumwolltuch. Wischen Sie zuerst mit einem lösungsmittelgetränkten Baumwolltuch und dann mit einem zweiten sauberen Baumwolltuch nach.
- Der Dichtstoff sollte so aufgetragen werden, dass er die gesamte Schnittstelle ausfüllt und fest auf der Substratoberfläche haftet, die mit dem Dichtstoff verklebt werden soll.
2.4 Sonstige unsachgemäße Bauarbeiten
Um Kratzer während der Verarbeitung und des Transports von Aluminiumelementen zu vermeiden, wird in der Regel eine PE-Schutzfolie auf die Oberfläche aufgebracht. Daher muss die PE-Schutzfolie nach der Montage von Aluminiumplatten vor dem Auftragen des Klebers gereinigt werden. Wenn die PE-Schutzfolie vor dem Verkleben nicht gereinigt wird, haftet der Dichtstoff nur an der PE-Schutzfolie. Bei ständiger Dehnung und Kompression der Plattenverbindungen kommt es zu einer Ablösung von Dichtstoff und Untergrund.
Abbildung 3:
(a) Nicht gereinigter Schutzfilm der Aluminiumplatte, was zu Ablösungen führt;
(b) Beschädigung der Schaumstoffstäbe durch Blasenbildung der Dichtungsmasse;
(c) Zu dünne Dimensionierung des Dichtstoffs, was zu Rissen führt.
Beim Schlichten von Dichtstoffen werden in der Regel PE-Schaumstoffstäbchen verwendet, um die Schlichtedicke zu kontrollieren. Bei der Installation des PE-Schaumstoffstabs muss verhindert werden, dass er mit scharfen Gegenständen (z. B. Messern, Schabern, Nieten usw.) durchstochen wird, um eine Blasenbildung des Dichtstoffs während des Aushärtungsprozesses zu vermeiden (z. B. Abbildung 3(b)). Die Konstruktionsdicke des Dichtstoffs sollte auf etwa 6 mm kontrolliert werden. Wenn die Klebstoffeinspritzung zu dünn ist (2~3mm), kann es leicht zu Spannungskonzentrationen kommen, die zu Rissen in der Dichtungsmasse führen (wie in Abbildung 3(c)). Gleichzeitig sollte die Dichtungsmasse nicht zu dick sein, da dies die Verdrängungskapazität der Dichtungsmasse erheblich verringern kann. Im Allgemeinen sollte die Konstruktionsdicke des Dichtstoffs 50% bis 100% der tatsächlichen Fugenbreite betragen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumplatten ist groß. Wenn der Temperaturunterschied groß ist, kann die thermische Ausdehnung und Kontraktion der Aluminiumplatten leicht dazu führen, dass sich die Oberfläche des Dichtstoffs wölbt, bevor er vollständig ausgehärtet ist, insbesondere in Querfugen (Abbildung 4). Dieses Phänomen des "Trommelns" tritt auf, weil der Dichtstoff innen fest ist, und beeinträchtigt nicht die Dichtwirkung, sondern vor allem die Ästhetik der Fugen. Die Lösung für dieses Phänomen kann darin bestehen, den Dichtstoff in zwei Arbeitsgängen aufzutragen oder zu einer Zeit, in der die Umgebungstemperatur konstanter ist.
Abbildung 4: Trommelphänomen bei der Abdichtung von Aluminium-Vorhangfassaden.
Wenn der Dichtstoff reißt und es nicht einfach ist, die Klebefugen zu reinigen, kann die in Abbildung 5 gezeigte Reparaturschnittstelle verwendet werden:
- Die Größe A beträgt mindestens 6 mm.
- Die Größe B beträgt mindestens 3 mm.
- Um die neu aufgebaute Dichtungsmasse von der defekten Dichtungsmasse zu trennen, muss ein Anti-Klebeband verwendet werden, damit sich die reparierte Dichtungsmasse mit der Schnittstelle bewegen kann.
Abbildung 5: Schematischer Entwurf einer Dichtstoffreparaturschnittstelle.
Schlussfolgerung
Vorhangfassaden aus Aluminium haben die Vorteile von satten Farben, langer Haltbarkeit, abwechslungsreichem Aussehen und Form, geringen Wartungskosten und hoher Kosteneffizienz. Sie werden häufig für Fassadenprojekte verwendet. Allerdings ist das Versagen der Dichtungen ein großes Problem, mit dem Aluminiumfassaden heute konfrontiert sind. Die Analyse in diesem Papier zeigt, dass die Fugengestaltung, die Auswahl des Dichtungsmittels, die Bauqualität und die Umwelt die Schlüsselfaktoren sind, die eine perfekte Abdichtung von Aluminium-Vorhangfassaden. Vor dem Auftragen des Dichtstoffs sollten Haftungstests durchgeführt werden, und das Baupersonal sollte sich an den Standardbauprozess halten. Nach Abschluss der Bauarbeiten sollten vor Ort Probenahmen und Schneideversuche durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Dichtstoff die Anforderungen der Konstruktionszeichnungen erfüllt und sich gut mit dem Untergrund verbindet, so dass das gesamte Aluminium-Fassadensystem gut abgedichtet ist.
