Análisis y solución de fallos en el sellado de muros cortina de aluminio

Resumen:
Paneles de aluminio tienen las ventajas de un color intenso, durabilidad y aspecto y forma diversificados, y se utilizan ampliamente en proyectos de muros cortina. Durante la construcción de muros cortina de aluminio se suele utilizar sellante para sellar las juntas entre los paneles de aluminio, pero de vez en cuando se producen fallos de sellado. Hay muchas razones para el fallo de sellado de los muros cortina de aluminio, como el diseño irracional, la selección inadecuada del sellante, la mala adherencia y la construcción inadecuada. En este artículo se analizan y demuestran los fallos de estanqueidad de los muros cortina de aluminio y se proponen métodos para resolverlos.

Palabras clavemuro cortina de aluminio, sellante, fallo de sellado, fuga de agua, grietas

1. Prefacio

Los muros cortina se componen de marcos y paneles metálicos, no soportan la carga de la estructura principal y sirven de envoltura del edificio. Tienen ventajas estéticas, de ahorro energético y de fácil mantenimiento, lo que los convierte en la opción preferida para los edificios altos modernos y las estructuras con forma. Las principales formas de muros cortina arquitectónicos modernos son los muros cortina de vidrio, los muros cortina de piedra, los muros cortina metálicos y los muros cortina de chapa artificial. Los paneles de muros cortina metálicos se seleccionan entre aluminio, placas ignífugas, placas de acero inoxidable, acero con revestimiento de color, etc. Los muros cortina de aluminio tienen las siguientes características:

1. Color intenso, larga duración, aspecto y forma diversificados, que pueden combinarse perfectamente con muros cortina de vidrio y piedra mediante procesos de pulverización de pintura;
2. Peso ligero, sólo 1/5 del muro cortina de piedra y 1/3 del muro cortina de cristal, lo que reduce significativamente el peso de la fachada del edificio;
3. Bajos costes de mantenimiento y alta rentabilidad.
   Gracias a estas ventajas, muros cortina de aluminio son los preferidos por los propietarios de edificios. En la actualidad, el mercado chino de muros cortina de aluminio utiliza principalmente paneles monocapa de aleación de aluminio, paneles compuestos de aluminio y paneles alveolares de aluminio.

Con el uso a gran escala de muros cortina de aluminio, se producen cada vez más fallos de estanqueidad. Fallo de estanqueidad de muros cortina de aluminio provoca daños en los muros cortina, como fugas, que pueden causar la destrucción de los interiores del edificio y la corrosión de los anclajes de los muros cortina, lo que afecta a la seguridad del edificio. Además, los fallos de estanqueidad pueden aumentar el consumo energético del edificio. En este artículo se analizan las causas más comunes de los fallos de estanqueidad de los muros cortina de aluminio y se buscan soluciones eficaces.

2. Causas del fallo de estanqueidad en muros cortina de aluminio

Hay muchas razones para que falle el sellado en los muros cortina de aluminio, entre ellas un diseño irracional, una selección inadecuada del sellante, una adherencia deficiente y unas operaciones de construcción incorrectas.

2.1 Desajuste entre el diseño de la interfaz y la capacidad de desplazamiento del sellante

A menudo se observa que los sellantes utilizados en las interfaces de los muros cortina de aluminio presentan fenómenos de agrietamiento (figura 1), especialmente durante los cambios estacionales, cuando la diferencia de temperatura entre el día y la noche es especialmente grande. Cuando baja la temperatura, la contracción de los paneles provoca un estiramiento excesivo del sellante. Esto se debe principalmente a que la capacidad de desplazamiento del sellante no cumple los requisitos reales de uso. Al calcular la anchura del sellante de la interfaz, los diseñadores deben tener en cuenta factores como la dilatación y contracción térmica de los paneles, el desplazamiento causado por las cargas dinámicas del suelo y los errores de instalación. Generalmente se utiliza la siguiente fórmula para calcular la anchura mínima requerida para la interfaz:

Interfaz mínima width=(X100)×(Monte+Ml)+Tc

Dónde:

• X: Capacidad de desplazamiento del sellante (%)
• Monte: Desplazamiento debido a la dilatación térmica (mm)
• Ml: Desplazamiento debido a la carga dinámica (mm)
• Tc: Error de construcción (mm)

Los diseñadores deben elegir una capacidad de desplazamiento razonable para el sellante a fin de evitar la formación de grietas causadas por una capacidad de desplazamiento insuficiente. La capacidad de desplazamiento del sellante también debe estar avalada por un informe de un centro de inspección de las autoridades nacionales. En el diseño, es importante garantizar que el sellante forme una unión de dos caras en lugar de una unión de tres caras en la interfaz. Cuando se produce una unión de tres lados, el sellante sólo puede soportar alrededor de 15% de la capacidad de desplazamiento diseñada. Para interfaces más profundas, se deben utilizar varillas de espuma de PE para rellenar y controlar el espesor del sellante; para juntas menos profundas, se debe utilizar cinta antiadhesiva para aislar el sellante del fondo. El uso de cinta antiadherente o de varillas de espuma de PE puede evitar eficazmente la adhesión por tres lados. De lo contrario, el sellante es propenso a desgarrarse cuando se ve sometido a fuerzas externas, perdiendo sus efectos de sellado e impermeabilización.

Figura 1: Cracking de muro cortina de aluminio causada por una selección irracional del sellante.

2.2 Selección inadecuada del sellante

En la actualidad, hay muchos productos sellantes disponibles para la impermeabilización y la protección contra la intemperie, como el sellante de poliuretano, el sellante de polisulfuro y el sellante de silicona. En casos de ingeniería, muchas personas no prestan atención a las diferencias entre estos selladores y eligen arbitrariamente aplicarlos en muros cortina de aluminio, lo que a menudo da lugar a fenómenos de agrietamiento y caleo de la superficie del sellante (Figura 2).

Figura 2: Fenómeno de agrietamiento y caleo del sellador.

La principal estructura de cadena del polímero base utilizado en el sellante de silicona es el enlace Si-O, mientras que la principal estructura de cadena del sellante de poliuretano incluye enlaces C-O, C-C y C-N, y la principal estructura de cadena del sellante de polisulfuro incluye enlaces C-S y S-S. La Tabla 1 compara la energía de enlace químico de diferentes sellantes con la energía ultravioleta intensa de la luz solar. Excepto en el caso del enlace Si-O, las energías de los demás enlaces químicos son inferiores a la energía de la luz ultravioleta de 300 nm. Esto significa que los sellantes de silicona pueden mantener un buen rendimiento incluso después de una exposición prolongada a la radiación ultravioleta, mientras que otros materiales de sellado pueden agrietarse y perder su función impermeabilizante con el tiempo.

Cuadro 1: Comparación de la energía de enlace químico de diferentes sellantes con la energía de los rayos ultravioleta intensos de la luz solar.

En la selección de sellantes para el sellado de muros cortina de aluminio, deben preferirse los sellantes de silicona. Sin embargo, también es necesario elegir productos de calidad garantizada y evitar las opciones baratas que añaden una gran cantidad de "aceite blanco". Aunque el "aceite blanco" es barato y puede hacer que la superficie del sellante parezca brillante, se evapora gradualmente, haciendo que el gel se endurezca y se agriete. El uso de selladores de silicona también debe prestar atención a la vida útil del producto. Los productos caducados pueden provocar burbujas en las juntas adhesivas, reducir el rendimiento o no curar.

2.3 Adhesión deficiente

Muros cortina de aluminio también suelen experimentar una adherencia deficiente entre el sellante y el aluminio. Esto se debe a los diferentes tratamientos superficiales del aluminio, como la oxidación anódica, la pulverización de fluorocarbono y el recubrimiento en polvo. Los diferentes tratamientos y procesos de los fabricantes pueden afectar a la estructura de la superficie y al rendimiento de los paneles de aluminio, influyendo así en la adherencia del sellante. Si el proyecto no lleva a cabo los ensayos de adhesión y compatibilidad requeridos según lo especificado, el resultado pueden ser cambios químicos entre el sellante de silicona y los paneles o cintas de aluminio, afectando a la adhesión y al efecto de sellado. Por lo tanto, es necesario realizar ensayos de compatibilidad y adhesión para los sellantes de silicona y los materiales de contacto de acuerdo con GB 16776-2005 "Sellante estructural de silicona para la construcción" Apéndices A y B para garantizar el sellado del sistema.

Durante la construcción in situ, para garantizar una buena adherencia entre el sellante y el panel de aluminio, deben seguirse estrictamente los siguientes pasos:

1. Utilice los disolventes de limpieza recomendados en el informe del ensayo de adherencia. Es posible que los disolventes alcohólicos no eliminen eficazmente los contaminantes de los materiales de revestimiento en polvo de poliéster.
2. Utilice un método de limpieza en dos pasos con un paño de algodón blanco, limpio, suave, absorbente y que no suelte pelusa. Primero, utilice un trozo de paño de algodón impregnado en disolvente para limpiar y, a continuación, utilice un segundo trozo de paño de algodón limpio para limpiar.
3. El sellante debe aplicarse para rellenar toda la interfaz y adherirse firmemente a la superficie del sustrato que debe adherirse con el sellante.

2.4 Otras operaciones de construcción inadecuadas

Para evitar arañazos durante el procesamiento y el transporte de las unidades de aluminio, suele aplicarse a la superficie una capa de película protectora de PE. Por lo tanto, tras la instalación de los paneles de aluminio, es necesario limpiar la película protectora de PE antes de aplicar el pegamento. Si la lámina protectora de PE no se limpia antes del encolado, el sellante sólo se adherirá a la lámina protectora de PE. Con el estiramiento y la compresión continuos de las juntas de las láminas, se producirá un fenómeno de despegue del sellante y el sustrato.

Figura 3:
(a) Película protectora de la placa de aluminio no limpiada, causando despegamiento;
(b) Daños en la varilla de espuma causados por la formación de ampollas en el sellador;
(c) Tamaño del sellante demasiado fino, causando grietas.

En el proceso de encolado del sellante, se suelen utilizar varillas de espuma de PE para controlar el grosor del encolado. Al instalar la varilla de espuma de PE, es necesario evitar que sea perforada por objetos afilados (por ejemplo, cuchillos, raspadores, remaches, etc.) para evitar que el sellante se ampolle durante el proceso de curado (por ejemplo, Figura 3(b)). El espesor de construcción del sellante debe controlarse a unos 6 mm. Si la inyección de cola es demasiado fina (2~3mm), es fácil que se produzca una concentración de tensiones, con el consiguiente agrietamiento del sellante (como en la Figura 3(c)). Al mismo tiempo, el dimensionamiento del sellante no debe ser demasiado grueso, ya que esto puede reducir significativamente la capacidad de desplazamiento del sellante. Generalmente, el espesor de construcción del sellante debe ser de 50% a 100% de la anchura real de la junta.

El coeficiente de dilatación térmica de los paneles de aluminio es grande. Cuando la diferencia de temperatura es significativa, la dilatación y contracción térmica de los paneles de aluminio puede provocar fácilmente que la superficie del sellante se abombe antes de que esté completamente curado, especialmente en las juntas transversales (Figura 4). Este fenómeno de "abombamiento" se produce porque el sellante es sólido en el interior y no afecta al efecto de sellado; afecta principalmente a la estética de las juntas. Para este fenómeno, la solución puede ser aplicar el sellante en dos aplicaciones o durante un tiempo en el que la temperatura ambiente sea más constante.

Figura 4: Fenómeno de tamborileo del sellador del muro cortina de aluminio.

Cuando el sellante se agrieta y no es fácil limpiar las juntas de pegamento, se puede utilizar el diseño de interfaz de reparación que se muestra en la figura 5:

1. El tamaño A es de al menos 6 mm.
2. El tamaño B es de al menos 3 mm.
3. Debe utilizarse cinta antiadherente para separar el sellante recién construido del sellante fallido, de modo que el sellante reparado pueda moverse con la interfaz.

Gráfico 5: Diseño esquemático de la interfaz de reparación de sellantes.

Conclusión

Los muros cortina de aluminio tienen las ventajas de un color intenso, una larga durabilidad, un aspecto y una forma diversificados, bajos costes de mantenimiento y una gran rentabilidad. Su uso está muy extendido en los proyectos de muros cortina. Sin embargo, el fallo de estanqueidad es uno de los principales problemas a los que se enfrentan los muros cortina de aluminio en la actualidad. Mediante el análisis de este artículo, el diseño de las juntas, la selección del sellante, la calidad de la construcción y el entorno son los factores clave que afectan al perfecto sellado de los muros cortina de aluminio. muros cortina de aluminio. Deben realizarse pruebas de adherencia antes de aplicar el sellante, y el personal de construcción debe actuar de acuerdo con el proceso de construcción estándar. Una vez finalizada la construcción, deben realizarse experimentos de muestreo y corte in situ para garantizar que el sellante cumple los requisitos de los planos de diseño y se adhiere bien al sustrato, asegurando que todo el sistema de muro cortina de aluminio está bien sellado.