Samenvatting:
Aluminium panelen hebben de voordelen van rijke kleur, duurzaamheid en gevarieerd uiterlijk en vorm, en worden veel gebruikt in gevelprojecten. Kit wordt vaak gebruikt om de voegen tussen aluminium panelen af te dichten tijdens de constructie van aluminium gevelwanden, maar afdichtingsfalen komt af en toe voor. Er zijn veel redenen voor het afdichtingsfalen van aluminium gevelwanden, zoals onredelijk ontwerp, onjuiste keuze van kit, slechte hechting en onjuiste constructie. In dit artikel wordt het afdichtingsfalen van aluminium gevelwanden geanalyseerd en gedemonstreerd, en worden oplossingsmethoden voorgesteld.
Trefwoorden: aluminium gevelwand, kit, afdichtingsfalen, waterlekkage, scheuren
1. Voorwoord
Gevelwanden bestaan uit metalen frames en panelen, dragen niet de belasting van de hoofdstructuur, en dienen als gebouwschil. Ze hebben de voordelen van esthetiek, energiebesparing en gemakkelijke onderhoud, waardoor ze de keuze zijn voor moderne hoogbouw en gevormde structuren. De belangrijkste vormen van moderne architecturale gevelwanden omvatten glazen gevelwanden, steen gevelwanden, metalen gevelwanden en kunstmatige plaatgevelwanden. Metaalgevelpanelen worden gekozen uit aluminium, brandpreventieborden, roestvrijstalen platen, gekleurde staalplaten, enz. Aluminium gevelwanden hebben de volgende kenmerken:
- Rijke kleur, langdurig, gevarieerd uiterlijk en vorm, die perfect kunnen worden gecombineerd met glazen en stenen gevelwanden via verfspuitprocessen;
- Lichtgewicht, slechts 1/5 van de steen gevelwand en 1/3 van de glazen gevelwand, wat het gewicht van de gebouwgevel aanzienlijk vermindert;
- Lage onderhoudskosten en hoge kosteneffectiviteit.
Vanwege deze voordelen, aluminium gevelwanden worden breed gewaardeerd door gebouweigenaren. Momenteel gebruikt de markt voor aluminium gevelwanden in Nederland voornamelijk aluminium legering enkelvoudige aluminium panelen, aluminium composietpanelen en aluminium honingraatpanelen.
Met het grootschalig gebruik van aluminium gevelwanden komen steeds meer afdichtingsfouten voor. Afdichtingsfout van aluminium gevelwanden brengt schade toe aan de gevelwanden, zoals lekkage, wat kan leiden tot vernietiging van gebouwinterieurs en corrosie van gevelankers, en de veiligheid van het gebouw beïnvloedt. Daarnaast kan afdichtingsfalen het energieverbruik van het gebouw verhogen. In dit artikel analyseren we de veelvoorkomende oorzaken van afdichtingsfouten van aluminium gevelwanden en vinden we effectieve oplossingen.
2. Oorzaken van afdichtingsfouten in aluminium gevelwanden
Er zijn veel redenen voor afdichtingsfouten in aluminium gevelwanden, waaronder onredelijk ontwerp, onjuiste keuze van kit, slechte hechting en onjuiste constructieoperaties.
2.1 Interfaceontwerp en mismatch in de verplaatsingscapaciteit van de kit
Men merkt vaak dat de gebruikte kit op de interface van aluminium gevelwanden scheurvorming vertoont (Figuur 1), vooral tijdens seizoensveranderingen wanneer het temperatuurverschil tussen dag en nacht bijzonder groot is. Wanneer de temperatuur daalt, veroorzaakt de krimp van de panelen een overmatige rek van de kit. Dit komt vooral doordat de verplaatsingscapaciteit van de kit niet voldoet aan de werkelijke gebruiksvereisten. Bij het berekenen van de breedte van de kit op de interface moeten ontwerpers rekening houden met factoren zoals thermische uitzetting en krimp van de panelen, verplaatsing veroorzaakt door dynamische belastingen van de vloer, en installatiefouten. De volgende formule wordt meestal gebruikt om de minimale breedte voor de interface te berekenen:
Minimale interfacebreedte=(X100)×(Mt+Ml)+Tc
Waar:
- X: Afschuifcapaciteit van afdichtmiddel (%)
- Mt: Verplaatsing door thermische uitzetting (mm)
- Ml: Verplaatsing door dynamische belasting (mm)
- Tc: Constructiefout (mm)
Ontwerpers moeten een redelijke verplaatsingscapaciteit voor het afdichtmiddel kiezen om barsten veroorzaakt door onvoldoende verplaatsingscapaciteit te voorkomen. De verplaatsingscapaciteit van het afdichtmiddel moet ook worden ondersteund door een rapport van een inspectiecentrum van een nationale autoriteit. Bij het ontwerp is het belangrijk om ervoor te zorgen dat het afdichtmiddel een tweezijdige hechting vormt in plaats van een driezijdige hechting op de interface. Wanneer een driezijdige hechting optreedt, kan het afdichtmiddel slechts ongeveer 15% van de ontworpen verplaatsingscapaciteit weerstaan. Voor diepere interfaces moeten PE-schuimstaven worden gebruikt om de dikte van het afdichtmiddel te vullen en te controleren; voor ondiepere voegen moet anti-hechtband worden gebruikt om het afdichtmiddel van de onderkant te isoleren. Het gebruik van anti-hechtband of PE-schuimstaven kan effectief voorkomen dat er een driezijdige hechting ontstaat. Anders is het afdichtmiddel gevoelig voor scheuren bij externe krachten, waardoor de afdichting en waterdichtheid verloren gaan.
Figuur 1: Scheurvorming van aluminium gevelwand veroorzaakt door onredelijke selectie van afdichtmiddel.
2.2 Onjuiste selectie van afdichtmiddel
Momenteel zijn er veel afdichtmiddelen beschikbaar voor weerbestendigheid en waterdichting, waaronder polyurethaanafsluitmiddel, polysulfide afdichtmiddel en siliconen afdichtmiddel. In technische gevallen letten veel mensen niet op de verschillen tussen deze afdichtmiddelen en kiezen ze willekeurig om ze toe te passen op aluminium gevelwanden, wat vaak resulteert in scheurvorming en afbladdering van het afdichtmiddel (Figuur 2).
Figuur 2: Scheurvorming en afbladdering van afdichtmiddel.
De hoofdketenstructuur van het basismateriaal dat in siliconen afdichtmiddel wordt gebruikt, is de Si-O-binding, terwijl de hoofdketenstructuur van polyurethaanafsluitmiddel C-O, C-C en C-N bindingen bevat, en de hoofdketenstructuur van polysulfide afdichtmiddel C-S en S-S bindingen bevat. Tabel 1 vergelijkt de chemische bindingsenergie van verschillende afdichtmiddelen met de sterke ultraviolette energie in zonlicht. Behalve de Si-O-binding zijn de andere chemische bindingsenergieën lager dan de energie van ultraviolet licht van 300 nm. Dit betekent dat siliconen afdichtmiddelen goede prestaties kunnen behouden, zelfs na langdurige blootstelling aan ultraviolette straling, terwijl andere afdichtingsmaterialen na verloop van tijd kunnen scheuren en hun waterdichtingsfunctie verliezen.
Tabel 1: Vergelijking van chemische bindingsenergie van verschillende afdichtmiddelen met de energie van sterke ultraviolette stralen in zonlicht.
| Chemische binding | Bindingsenergie (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 |
Bij de selectie van afdichtmiddelen voor het afdichten van aluminium gevels, moeten siliconen afdichtmiddelen de voorkeur krijgen. Het is echter ook noodzakelijk om producten met gegarandeerde kwaliteit te kiezen en goedkope opties te vermijden die een grote hoeveelheid ‘witte olie’ toevoegen. Hoewel ‘witte olie’ goedkoop is en het oppervlak van het afdichtmiddel glanzend kan maken, verdampt het geleidelijk, waardoor het gelmateriaal uithardt en barst. Bij het gebruik van siliconen afdichtmiddelen moet ook rekening worden gehouden met de houdbaarheid van het product. Verlopen producten kunnen leiden tot bellen in de lijmvoegen, verminderde prestaties of niet uitharden.
2.3 Slechte hechting
Aluminium gevelwanden hebben ook vaak last van slechte hechting tussen het afdichtmiddel en aluminium. Dit komt door de verschillende oppervlaktebehandelingen van aluminium, zoals anodische oxidatie, fluorcarbon sprayen en poedercoating. Verschillende behandelingen en productieprocessen kunnen de oppervlakte structuur en prestaties van de aluminium panelen beïnvloeden, waardoor de hechting van het afdichtmiddel wordt beïnvloed. Als het project niet de vereiste hechting- en compatibiliteitstests uitvoert zoals gespecificeerd, kan dit leiden tot chemische veranderingen tussen het siliconen afdichtmiddel en aluminium panelen of tapes, wat de hechting en het afdichtingseffect beïnvloedt. Daarom is het noodzakelijk om compatibiliteits- en hechtingstests uit te voeren voor siliconen afdichtmiddelen en contactmaterialen volgens GB 16776-2005 ‘Silicone Structureel Afdichtmiddel voor Bouw’ Bijlage A en B om systeemafdichting te waarborgen.
Tijdens de bouw ter plaatse moeten de volgende stappen strikt worden gevolgd om een goede hechting tussen het afdichtmiddel en het aluminium paneel te garanderen:
- Gebruik de reinigingsmiddelen die worden aanbevolen in het hechtingstestrapport. Alcoholoplossingen verwijderen mogelijk niet effectief verontreinigingen op polyester poedercoatingmaterialen.
- Gebruik een tweestaps reinigingsmethode met een witte, schone, zachte, absorberende en niet-pluisende katoenen doek. Gebruik eerst een stuk met oplosmiddel geïmpregneerde katoenen doek om af te vegen, en daarna een tweede stuk schone katoenen doek.
- Het afdichtmiddel moet worden aangebracht om de gehele interface te vullen en stevig te hechten aan het ondergrondoppervlak dat met het afdichtmiddel moet worden verbonden.
2.4 Andere Onjuiste Constructieactiviteiten
Om krassen tijdens de verwerking en het transport van aluminium eenheden te voorkomen, wordt meestal een laag PE-beschermfolie op het oppervlak aangebracht. Daarom moet na de installatie van aluminium panelen de PE-beschermfolie worden gereinigd voordat lijm wordt aangebracht. Als de PE-beschermfolie niet wordt verwijderd voordat de lijm wordt aangebracht, zal de kit alleen hechten aan de PE-beschermfolie. Bij voortdurende rek en compressie van de plaatvoegen kan een loslaatverschijnsel van de kit en het substraat optreden.
Figuur 3:
(a) Aluminium plaat beschermfolie niet verwijderd, veroorzaakt loslating;
(b) Beschadiging van schuimstaaf veroorzaakt door blaarvorming van de kit;
(c) Te dunne kitlaag, veroorzaakt scheuren.
In het proces van het aanbrengen van de kit worden meestal PE-schuimstaven gebruikt om de dikte van de kit te controleren. Bij het installeren van de PE-schuimstaaf moet worden voorkomen dat deze wordt doorboord door scherpe voorwerpen (bijvoorbeeld messen, schrapers, klinknagels, enz.) om blaarvorming van de kit tijdens het uithardingsproces te voorkomen (bijvoorbeeld Figuur 3(b)). De constructiedikte van de kit moet ongeveer 6 mm bedragen. Als de lijminjectie te dun is (2~3 mm), kan dit gemakkelijk leiden tot spanningsconcentratie, wat scheuren in de kit veroorzaakt (zoals Figuur 3(c)). Tegelijkertijd mag de kitlaag niet te dik zijn, omdat dit de verplaatsingscapaciteit van de kit aanzienlijk kan verminderen. Over het algemeen moet de constructiedikte van de kit 50% tot 100% van de werkelijke voegbreedte bedragen.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van aluminium panelen is groot. Wanneer het temperatuurverschil significant is, kunnen de thermische uitzetting en krimp van de aluminium panelen gemakkelijk leiden tot het opbollen van het oppervlak van de kit voordat deze volledig is uitgehard, vooral bij dwarsvoegen (Figuur 4). Dit “drummen” fenomeen treedt op omdat de kit binnenin vast is en de afdichting niet beïnvloedt; het heeft vooral invloed op de esthetiek van de voegen. Voor dit fenomeen kan de oplossing zijn om de kit in twee toepassingen aan te brengen of tijdens een periode waarin de omgevingstemperatuur constanter is.
Figuur 4: Drummingsverschijnsel bij aluminium gevelbekleding kit.
Wanneer de kit scheurt en het niet gemakkelijk is om de lijmvoegen schoon te maken, kan het reparatie-interfacesontwerp zoals weergegeven in Figuur 5 worden gebruikt:
- Grootte A is minimaal 6 mm.
- Grootte B is minimaal 3 mm.
- Antiklevrij tape moet worden gebruikt om de nieuw aangebrachte kit te scheiden van de defecte kit, zodat de gerepareerde kit mee kan bewegen met de interface.
Figuur 5: Schematisch ontwerp van reparatie-interface voor kit.
Conclusie
Aluminium gevelbekleding heeft de voordelen van rijke kleuren, langdurige duurzaamheid, gevarieerd uiterlijk en vorm, lage onderhoudskosten en hoge kosteneffectiviteit. Ze worden veel gebruikt in gevelprojecten. Echter, afdichtingsfalen is een groot probleem waar aluminium gevelbekleding vandaag de dag mee te maken heeft. Door de analyse in dit artikel zijn joint-ontwerp, kitkeuze, bouwkwaliteit en omgeving de belangrijkste factoren die de perfecte afdichting beïnvloeden. aluminium gevelwandenHechtproeven moeten worden uitgevoerd voordat de kit wordt aangebracht, en het bouwpersoneel moet volgens het standaard bouwproces werken. Na voltooiing van de bouw moeten ter plaatse monsters worden genomen en snijproeven worden uitgevoerd om te verzekeren dat de kit voldoet aan de eisen van de ontwerptekeningen en goed hecht op het substraat, zodat het hele aluminium gevelbekledingssysteem goed is afgedicht.
