装配式建筑拼装接缝材料的试验研究

潘金炎，董泽，张国永，王立

（浙江省建筑科学设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

装配式建筑采用工厂生产的预制构件在现场装配而成，其优点是工业化水平高、建造速度快、受气候条件制约小、便于全天候施工、减少施工现场湿作业量和工地扬尘，减少材料消耗和建筑垃圾等。装配式建筑中的预制构件主要包括预制柱、叠合梁、叠合板、预制外挂墙板、预制楼梯、预制阳台板等，其中，叠合板是预制混凝土板上部在现场后浇混凝土而形成的整体受弯构件，它综合了传统装配式和现浇式楼板的优点，在装配式建筑中的应用十分广泛。在叠合板的安装过程中会产生大量的的拼装接缝，这些接缝如果处理不当，会出现漏浆、开裂等现象，给建筑物带来不良影响[1]。

传统水泥砂浆是刚性材料，其韧性难以满足构件热胀冷缩或受力错动时产生的变形。研究表明，在传统水泥砂浆中掺入可再分散乳胶粉可以在水泥水化物周围形成稳定的聚合物网络，提高砂浆的韧性、拉伸粘结强度等性能[2]。橡胶粉作为填料加入水泥砂浆，可以进一步提高砂浆的韧性和延展性，降低其弹性模量[3]。因此，本文采用乳胶粉、水泥、橡胶粉、石英砂等制备了一种用于叠合板拼缝的接缝胶泥，使其满足叠合板对接缝材料的变形、粘结、耐久等性能的要求，防止因载荷、热胀冷缩等原因造成接缝位置开裂。

1 试验

1.1 原材料

水泥：P·O42.5，浙江钱潮控股集团股份有限公司；可再分散乳胶粉：2种乳胶粉代号分别为乳胶粉A、乳胶粉B，日本合成化学工业株式会社；橡胶粉：粒径80目，江阴市安强橡胶有限公司；石英砂：粒径100～200目，市售；减水剂：北京德昌伟业公司；消泡剂：南京全希化工有限公司；拌合水：自来水。

1.2 试件制备

根据配合比准确称量水泥、乳胶粉、填料、添加剂等，在砂浆搅拌机中搅拌均匀后加入拌合水，继续搅拌2 min。将制备好的接缝胶泥按照GB/T 13477.8—2017《建筑密封材料试验方法 第8部分：拉伸粘结性的测定》中的制样方法制备试件，将试件在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的标准试验条件下养护28 d后进行测试。

1.3 性能测试方法

按照GB/T 13477.8—2017中的规定对试件进行拉伸粘结试验，并计算试件拉伸粘结强度、断裂伸长率。

按照GB/T 13477.10—2017《建筑密封材料试验方法 第10部分：定伸粘结性的测定》中的规定进行定伸粘结性测试。将试件置入拉力机夹具内，以5 mm/min的拉伸速度将试件拉至原宽度的一定比例后，用定位垫块固定好并保持24 h，观察试件粘结或内聚破坏情况。

将试件按GB/T 13477.13—2017《建筑密封材料试验方法第13部分：冷拉-热压后粘结性的测定》中的规定，对试件按以下顺序进行3个循环处理后进行定伸粘结性测试：（1）在（70±2）℃干燥箱内存放 3 d；（2）在（23±2）℃蒸馏水中存放 1 d；（3）在（70±2）℃干燥箱内存放 2 d；（4）在（23±2）℃蒸馏水中存放1 d。

2 试验结果与讨论

2.1 乳胶粉种类和掺量对接缝胶泥性能的影响

采用了2种乳胶粉对其进行改性试验，并考察其掺量对接缝胶泥性能的影响。各组试件的配合比和性能测试结果见表1。

表1 胶粉掺量对试件性能的影响

从表1可以看出：

（1）与未掺乳胶粉的试件相比，掺入乳胶粉A或乳胶粉B均大大提高了接缝胶泥的28 d拉伸粘结强度，且掺量越大，胶泥的拉伸粘结强度越高。掺量为20%时，胶泥的拉伸粘结强度较未掺乳胶粉分别提高了42.3%、45.4%；随着掺量的增加，胶泥拉伸粘结强度的提高幅度降低。对比乳胶粉A和乳胶粉B可知，掺量较少时，掺入乳胶粉B对胶泥拉伸粘结强度的提升作用较大，掺入量较多时（当乳胶粉与水泥质量比超过0.4时），乳胶粉A对胶泥拉伸粘结强度的提升作用较大，说明随着掺量的增加，乳胶粉A对胶泥的改善作用更明显。

（2）乳胶粉A和乳胶粉B的掺入均使胶泥具有一定的延展性，并且随着乳胶粉掺量的增多，胶泥的28 d断裂伸长率增大。但是，与拉伸粘结强度的试验相比，乳胶粉A更有利于胶泥断裂伸长率的提高。

（3）当乳胶粉掺量较少时，接缝胶泥与基材的粘结性不好，容易出现胶泥从基材表面脱落的“失粘”现象[如图1（a）所示]；当乳胶粉掺量较多时，接缝胶泥与基材的粘结强度较高，经定伸粘结试验后未从基材表面脱落，而是发生内聚破坏[如图1（b）所示]；当乳胶粉与水泥的质量比达到1∶1时，胶泥抵抗内聚破坏的能力大大增强，经定伸粘结试验后胶泥不出现明显破坏。

出现上述现象的原因是：乳胶粉的掺入，在胶泥内部形成了具有较大韧性的柔性膜，提高了胶泥的断裂伸长率；胶泥的拉伸粘结强度的提高，一方面，是因为乳胶粉形成的柔性膜在胶泥和基材表面形成了柔性连接，增强了两者之间的粘结强度；另一方面，是因为乳胶粉的掺入提高了胶泥的含气量，改善了胶泥在基材表面的润湿性[4]。

图1 试件失粘和内聚破坏的典型照片

一般而言，接缝材料的应变ε可以通过式（1）[6]计算得到：

式中：ε——接缝材料应变，%；L——构件宽度，mm；α——构件材料热膨胀系数，℃-1；△T——温度变化范围，℃；W——接缝宽度，mm；δ——接缝施工误差，一般取2 mm[5]。

经计算可知接缝材料的应变为13.83%。在实际应用中，为安全考虑，接缝材料变形要求应不低于25%。根据试验结果可知，当乳胶粉与水泥的质量比为1∶1时所得的接缝胶泥满足接缝材料位移应变量要求。

2.2 填料对接缝胶泥性能的影响

从上述试验结果可知，乳胶粉的掺入提高了接缝胶泥的拉伸粘结强度和伸长率，但是乳胶粉的价格较高，提高了接缝胶泥的成本，不利于实际应用。橡胶粉是由废旧轮胎等通过粉碎筛选制成，是一种工业废料再生产品，价格低廉。在水泥砂浆或混凝土中加入橡胶粉能提高其极限应变，增强其韧性[6]，因此，本试验采用橡胶粉作为填料并替代部分石英砂，以改善胶泥的性能。表2为橡胶粉掺量对接缝胶泥性能的影响。

表2 橡胶粉掺量对接缝材料性能的影响

由表2可见，橡胶粉的掺入虽然降低了胶泥的拉伸粘结强度，但提高了胶泥的断裂伸长率，使接缝胶泥在乳胶粉用量较少的情况下就可以满足叠合板接缝位移量的要求。橡胶粉的掺入也改善了接缝胶泥抵抗内聚破坏的能力，在橡胶粉与水泥的质量比为0.3时，所得胶泥经定伸粘结试验后未出现破坏现象。

叠合板接缝材料在实际使用中要长期承受外界温度变化，因此需要其具有一定的耐久性。本试验按照GB/T 13477.13—2017的规定对试件 J12、J13、J14、J15 分别进行了冷拉-热压后定伸粘结性测试，测试结果，4个试件均未出现明显破坏，满足耐久性要求。

3 叠合板拼缝处理工艺

为了考察接缝胶泥（本文命名为JK-C型接缝胶泥）的施工工艺和实际应用效果，试验选择了杭州市某装配式建筑工程进行了小范围试用。施工工艺为：（1）将叠合板接缝两侧清理干净，要求无明水、油污、粉尘等；（2）将JK-C型接缝胶泥粉料加适量水后搅拌均匀；（3）将配制好的接缝胶泥涂抹或刮抹至楼板接缝中，在底部切角处振捣、抹平，在上部切角表面抹2 mm厚，并在两侧外延30 mm（如图2所示）；（4）自然养护3 d后观察胶泥表面状况，进行下一步施工。

图2 接缝胶泥施工示意

试用表明，接缝胶泥施工方便，无需特殊养护，可操作性强。养护结束后，胶泥表面无裂缝、鼓包，接缝处未出现开裂现象。

4 结语

（1）采用可再分散乳胶粉、水泥、橡胶粉、石英砂等制备了一种接缝胶泥，该胶泥可满足装配式建筑中叠合板接缝材料对拉伸粘结强度、定伸粘结性、耐久性等指标的要求。

（2）可再分散乳乳胶粉的掺入，提高了胶泥的拉伸粘结强度和断裂伸长率，并且随着乳胶粉掺量的增多，胶泥的相关性能进一步得到提高。

（3）为了减少乳胶粉用量，降低成本，采用橡胶粉作为填料替代部分石英砂制备接缝胶泥。橡胶粉的掺入对胶泥的拉伸粘结强度略有影响，但提高了胶泥的断裂伸长率和抵抗内聚破坏的能力，使胶泥在拉伸25%时的定伸粘结试验中未发生破坏。

（4）所制备的JK-C型接缝胶泥可满足叠合板拼缝处理要求，该胶泥具有附着力强、断裂伸长率高、施工适用性好等优点。