Analyse des raisons de la défaillance de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium et solution

Résumé:
Panneaux en aluminium présentent les avantages d'une couleur riche, d'une durabilité, d'une apparence et d'une forme diversifiées, et sont largement utilisés dans les projets de murs-rideaux. Le mastic est souvent utilisé pour sceller les joints entre les panneaux d'aluminium pendant la construction des murs-rideaux en aluminium, mais il arrive parfois que le mastic ne fonctionne pas. De nombreuses raisons expliquent la défaillance de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium, telles qu'une conception irrationnelle, une mauvaise sélection du produit d'étanchéité, un mauvais collage et une construction inadéquate. Dans cet article, la défaillance de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium est analysée et démontrée, et des méthodes de résolution des problèmes sont proposées.

Mots clés: mur-rideau en aluminium, mastic d'étanchéité, défaut d'étanchéité, fuite d'eau, fissuration

1. Préface

Les murs-rideaux sont composés de cadres et de panneaux métalliques, ne supportent pas la charge de la structure principale et servent d'enveloppe au bâtiment. Ils présentent les avantages de l'esthétique, de l'économie d'énergie et de la facilité d'entretien, ce qui en fait le choix idéal pour les bâtiments modernes de grande hauteur et les structures en forme. Les principales formes de murs-rideaux architecturaux modernes comprennent les murs-rideaux en verre, les murs-rideaux en pierre, les murs-rideaux en métal et les murs-rideaux en plaques artificielles. Les panneaux des murs-rideaux métalliques sont choisis parmi l'aluminium, les panneaux de prévention des incendies, les plaques d'acier inoxydable, l'acier revêtu d'une couche de couleur, etc. Les murs-rideaux en aluminium présentent les caractéristiques suivantes :

1. Des couleurs riches, une longue durée de vie, un aspect et une forme diversifiés, qui peuvent être parfaitement combinés avec des murs-rideaux en verre et en pierre grâce à des procédés de pulvérisation de peinture ;
2. Poids léger, seulement 1/5 du mur-rideau en pierre et 1/3 du mur-rideau en verre, ce qui réduit considérablement le poids de la façade du bâtiment ;
3. Faibles coûts d'entretien et rentabilité élevée.
   Grâce à ces avantages, murs-rideaux en aluminium sont largement plébiscités par les propriétaires de bâtiments. Actuellement, le marché chinois des murs-rideaux en aluminium utilise principalement des panneaux en alliage d'aluminium à couche unique, des panneaux composites en aluminium et des panneaux en nid d'abeille en aluminium.

L'utilisation à grande échelle de murs-rideaux en aluminium entraîne de plus en plus de défaillances au niveau de l'étanchéité. La défaillance de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium Les défauts d'étanchéité causent des dommages aux murs-rideaux, tels que les fuites, qui peuvent entraîner la destruction de l'intérieur des bâtiments et la corrosion des ancrages des murs-rideaux, ce qui nuit à la sécurité du bâtiment. En outre, la défaillance de l'étanchéité peut augmenter la consommation d'énergie du bâtiment. Dans cet article, nous analysons les causes courantes de la défaillance de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium et trouvons des solutions efficaces.

2. Causes de la rupture de l'étanchéité des murs-rideaux en aluminium

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les murs-rideaux en aluminium ne sont pas étanches, notamment une conception irrationnelle, une mauvaise sélection du produit d'étanchéité, un mauvais collage et des opérations de construction inadéquates.

2.1 Conception de l'interface et inadéquation de la capacité de déplacement du mastic d'étanchéité

On constate souvent que les mastics utilisés dans les interfaces des murs-rideaux en aluminium présentent des phénomènes de fissuration (figure 1), en particulier lors des changements saisonniers, lorsque la différence de température entre le jour et la nuit est particulièrement importante. Lorsque la température baisse, le rétrécissement des panneaux provoque un étirement excessif du mastic. Ce phénomène est principalement dû au fait que la capacité de déplacement du mastic ne répond pas aux exigences d'utilisation réelles. Lors du calcul de la largeur du mastic d'étanchéité de l'interface, les concepteurs doivent tenir compte de facteurs tels que l'expansion et la contraction thermiques des panneaux, le déplacement causé par les charges dynamiques du sol et les erreurs d'installation. La formule suivante est généralement utilisée pour calculer la largeur minimale requise pour l'interface :

Largeur minimale de l'interface (X100)×(Mt+Ml)+Tc

Où ?

• X: Capacité de déplacement du mastic (%)
• Mt: Déplacement dû à la dilatation thermique (mm)
• Ml: Déplacement dû à la charge dynamique (mm)
• Tc: Erreur de construction (mm)

Les concepteurs doivent choisir une capacité de déplacement raisonnable pour le mastic afin d'éviter les fissures dues à une capacité de déplacement insuffisante. La capacité de déplacement du mastic doit également être confirmée par un rapport d'un centre d'inspection d'une autorité nationale. Lors de la conception, il est important de veiller à ce que le mastic forme une liaison bilatérale plutôt qu'une liaison tripartite dans l'interface. Lorsqu'une liaison à trois côtés se produit, le mastic ne peut résister qu'à environ 15% de la capacité de déplacement prévue. Pour les interfaces plus profondes, des tiges de mousse PE doivent être utilisées pour remplir et contrôler l'épaisseur du mastic ; pour les joints moins profonds, une bande anti-adhésive doit être utilisée pour isoler le mastic du fond. L'utilisation de bandes antiadhésives ou de tiges de mousse PE permet d'éviter efficacement le collage sur trois faces. Dans le cas contraire, le mastic est susceptible de se déchirer lorsqu'il est soumis à des forces externes, perdant ainsi ses effets d'étanchéité et d'imperméabilisation.

Figure 1: Fissuration des mur-rideau en aluminium causée par une sélection irrationnelle du produit d'étanchéité.

2.2 Mauvaise sélection du produit d'étanchéité

Actuellement, de nombreux produits d'étanchéité sont disponibles pour l'imperméabilisation aux intempéries et à l'eau, notamment les produits d'étanchéité en polyuréthane, les produits d'étanchéité en polysulfure et les produits d'étanchéité en silicone. Dans les cas d'ingénierie, de nombreuses personnes ne prêtent pas attention aux différences entre ces produits d'étanchéité et choisissent arbitrairement de les appliquer sur les murs de la maison. murs-rideaux en aluminiumIl en résulte souvent des phénomènes de fissuration et de farinage de la surface du produit d'étanchéité (figure 2).

Figure 2: Phénomène de fissuration et de farinage du mastic.

La principale structure de chaîne du polymère de base utilisé dans les mastics de silicone est la liaison Si-O, tandis que la principale structure de chaîne du mastic de polyuréthane comprend des liaisons C-O, C-C et C-N, et la principale structure de chaîne du mastic de polysulfure comprend des liaisons C-S et S-S. Le tableau 1 compare l'énergie de liaison chimique des différents mastics avec la forte énergie ultraviolette de la lumière du soleil. Le tableau 1 compare l'énergie de liaison chimique de différents mastics avec l'énergie ultraviolette puissante de la lumière du soleil. À l'exception de la liaison Si-O, les autres énergies de liaison chimique sont inférieures à l'énergie de la lumière ultraviolette de 300 nm. Cela signifie que les produits d'étanchéité à base de silicone peuvent conserver de bonnes performances même après une exposition prolongée aux rayons ultraviolets, alors que d'autres matériaux d'étanchéité peuvent se fissurer et perdre leur fonction d'imperméabilisation au fil du temps.

Tableau 1: Comparaison de l'énergie de liaison chimique de différents produits d'étanchéité avec l'énergie des rayons ultraviolets puissants de la lumière du soleil.

Lors de la sélection des produits d'étanchéité pour les murs-rideaux en aluminium, il convient de privilégier les produits d'étanchéité à base de silicone. Toutefois, il est également nécessaire de choisir des produits dont la qualité est garantie et d'éviter les options bon marché qui ajoutent une grande quantité d'"huile blanche". Bien que l'"huile blanche" soit peu coûteuse et puisse donner un aspect brillant à la surface du mastic, elle s'évapore progressivement, entraînant le durcissement et la fissuration du gel. L'utilisation de produits d'étanchéité à base de silicone doit également tenir compte de la durée de conservation du produit. Les produits périmés peuvent provoquer des bulles dans les joints de colle, réduire les performances ou ne pas durcir.

2.3 Mauvaise adhérence

Murs-rideaux en aluminium En outre, l'adhérence entre le mastic et l'aluminium est souvent médiocre. Cela est dû aux différents traitements de surface de l'aluminium, tels que l'oxydation anodique, la pulvérisation de fluorocarbone et le revêtement par poudre. Les différents traitements et procédés des fabricants peuvent affecter la structure de la surface et les performances des panneaux d'aluminium, influençant ainsi l'adhérence du mastic. Si le projet n'effectue pas les tests d'adhérence et de compatibilité requis comme spécifié, il peut en résulter des changements chimiques entre le mastic silicone et les panneaux ou rubans en aluminium, ce qui affecte l'adhérence et l'effet d'étanchéité. Il est donc nécessaire de réaliser des tests de compatibilité et d'adhérence pour les mastics silicone et les matériaux de contact conformément à l'annexe A et B du document GB 16776-2005 "Silicone Structural Sealant for Construction" afin de garantir l'étanchéité du système.

Lors de la construction sur site, les étapes suivantes doivent être strictement respectées afin de garantir une bonne adhérence entre le mastic et le panneau d'aluminium :

1. Utiliser les solvants de nettoyage recommandés dans le rapport d'essai de collage. Les solvants à base d'alcool peuvent ne pas éliminer efficacement les polluants sur les matériaux de revêtement en poudre de polyester.
2. Utilisez une méthode de nettoyage en deux étapes avec un chiffon en coton blanc, propre, doux, absorbant et ne peluchant pas. Utilisez d'abord un morceau de tissu en coton imprégné de solvant pour essuyer, puis un deuxième morceau de tissu en coton propre pour essuyer.
3. Le mastic doit être appliqué de manière à remplir toute l'interface et à adhérer fermement à la surface du substrat qui doit être collée avec le mastic.

2.4 Autres opérations de construction inappropriées

Pour éviter les rayures pendant le traitement et le transport des unités d'aluminium, une couche de film protecteur en PE est généralement appliquée sur la surface. Par conséquent, après l'installation des panneaux d'aluminium, le film protecteur en PE doit être nettoyé avant l'application de la colle. Si le film de protection PE n'est pas nettoyé avant le collage, le mastic n'adhérera qu'au film de protection PE. En cas d'étirement et de compression continus des joints de feuilles, un phénomène de décollement du mastic et du substrat se produira.

Figure 3:
(a) Le film protecteur de la plaque d'aluminium n'a pas été nettoyé, ce qui a entraîné un décollement ;
(b) Dommages causés à la tige de mousse par le cloquage du mastic d'étanchéité ;
(c) La taille du mastic est trop fine, ce qui provoque des fissures.

Dans le processus de dimensionnement du mastic, des bâtonnets de mousse PE sont généralement utilisés pour contrôler l'épaisseur du dimensionnement. Lors de l'installation du bâtonnet de mousse PE, il est nécessaire d'éviter qu'il soit percé par des objets pointus (couteaux, grattoirs, rivets, etc.) afin d'éviter la formation de cloques pendant le processus de durcissement (figure 3(b)). L'épaisseur de construction du mastic doit être contrôlée à environ 6 mm. Si l'injection de colle est trop fine (2~3 mm), il est facile de provoquer une concentration de contraintes, ce qui entraîne une fissuration du mastic (voir figure 3(c)). En même temps, le dimensionnement du mastic ne doit pas être trop épais, car cela peut réduire de manière significative la capacité de déplacement du mastic. En règle générale, l'épaisseur de construction du mastic doit être comprise entre 501 et 1001 tonnes de la largeur réelle du joint.

Le coefficient de dilatation thermique des panneaux d'aluminium est important. Lorsque la différence de température est importante, la dilatation et la contraction thermiques des panneaux d'aluminium peuvent facilement faire gonfler la surface du mastic avant qu'il ne soit complètement durci, en particulier dans les joints transversaux (figure 4). Ce phénomène de "tambourinage" se produit parce que le mastic est solide à l'intérieur et n'affecte pas l'effet d'étanchéité ; il a surtout un impact sur l'esthétique des joints. Pour ce phénomène, la solution peut consister à appliquer le mastic en deux fois ou à un moment où la température ambiante est plus constante.

Figure 4: Phénomène de tambourage du mastic d'étanchéité des murs-rideaux en aluminium.

Lorsque le mastic se fissure et qu'il n'est pas facile de nettoyer les joints de colle, l'interface de réparation présentée à la figure 5 peut être utilisée :

1. La taille A est d'au moins 6 mm.
2. La taille B est d'au moins 3 mm.
3. Un ruban antiadhésif doit être utilisé pour séparer le nouveau mastic d'étanchéité du mastic défectueux, afin que le mastic réparé puisse se déplacer avec l'interface.

Figure 5: Conception schématique de l'interface de réparation du mastic.

Conclusion

Les murs-rideaux en aluminium présentent les avantages suivants : couleurs riches, durabilité à long terme, diversité d'aspect et de forme, faibles coûts d'entretien et rentabilité élevée. Ils sont largement utilisés dans les projets de murs-rideaux. Cependant, la défaillance des joints est un problème majeur auquel sont confrontés les murs-rideaux en aluminium aujourd'hui. L'analyse présentée dans ce document montre que la conception des joints, la sélection des mastics, la qualité de la construction et l'environnement sont les facteurs clés qui influencent l'étanchéité parfaite des murs-rideaux en aluminium. murs-rideaux en aluminium. Des tests d'adhérence doivent être effectués avant l'application du mastic, et le personnel de construction doit opérer conformément au processus de construction standard. Une fois la construction achevée, il convient de procéder à des échantillonnages et à des essais de coupe sur site pour s'assurer que le mastic répond aux exigences des dessins de conception et qu'il adhère bien au substrat, garantissant ainsi une bonne étanchéité de l'ensemble du système de mur-rideau en aluminium.