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【技術】矽酮結構密封膠質量問題分(fēn)析及控制措施 (2017-9-27)
發布日期:2017年09月27日

玻璃幕牆因其美觀、節能、易維護等諸多優點而得到廣泛應用。玻璃幕牆是以密封膠粘粘結密封的玻璃幕牆單元件爲基礎裝配組合的結構外(wài)牆,玻璃單元是依靠矽酮結構密封膠與金屬框架彈性聯接在一(yī)起,結構密封膠起結構粘結作用,傳遞并承擔主體(tǐ)結構的應力,因此矽酮結構膠的耐久穩定性直接關系幕牆安全。一(yī)旦結構膠粘結失效,就會導緻整個幕牆系統的失效,甚至産生(shēng)透氣漏水、玻璃脫落等事故的發生(shēng),造成極其不良的社會影響。随着玻璃幕牆工(gōng)程的日益增多,因結構膠産品質量帶來的玻璃幕牆工(gōng)程質量的問題也愈發突出,本文從矽酮結構密封膠的角度出發,分(fēn)析玻璃幕牆典型質量問題,通過闡述建工(gōng)行業新标準JG/T475-2015《建築幕牆用矽酮結構密封膠》設置的産品質量控制項目要求,對比分(fēn)析提出相應玻璃幕牆質量控制措施。

1.建築幕牆用矽酮結構密封膠質量問題

1.1使用壽命問題

JGJ 102《玻璃幕牆工(gōng)程技術規範》中(zhōng)明确指出,玻璃幕牆的設計使用年限一(yī)般不低于25年[1]。矽酮結構密封膠作爲其主要構成材料之一(yī),且起着十分(fēn)關鍵的作用,使用壽命應至少25年。但是,目前國内市場所售矽酮結構密封膠均按照國家标準GB 16776-2005《建築用矽酮結構密封膠》進行檢測[2],控制産品質量,生(shēng)産廠家依據該标準一(yī)般隻能提供10年的質量保證,顯然不能滿足玻璃幕牆設計使用年限的最低要求。因此,結構膠作爲構成玻璃幕牆的關鍵材料,成爲了其中(zhōng)的“短闆”,即結構膠的使用壽命決定了幕牆的使用年限。此外(wài),一(yī)旦結構膠使用年限超過10年,就需要對幕牆進行維修和改建,對于現今越來越多的高層和超高層建築幕牆,維修就會特别複雜(zá),費(fèi)用也會非常高,據相關技術人員(yuán)統計,若想在100米的高空中(zhōng)去(qù)更換一(yī)塊玻璃,費(fèi)用高達數十萬。

1.2環境因素對結構膠老化的影響

矽酮結構密封膠屬于高分(fēn)子材料,在幕牆實際應用過程中(zhōng),不可避免要受到周圍環境因素的影響,如:雨水、紫外(wài)光照射、高溫、高濕、嚴寒以及沿海、鹽堿地帶鹽霧環境和因環境污染而産生(shēng)的酸霧環境等因素都會加速密封膠的老化,使其在應用過程中(zhōng)出現變色、起泡、裂紋甚至脆化、開(kāi)裂、脫粘等現象,使用壽命降低,嚴重影響幕牆工(gōng)程安全。

1.3複雜(zá)受力對結構膠老化的影響

玻璃幕牆造型愈發新穎獨特,且越來越高,新設計形式的高層建築不斷湧現也對結構密封膠的性能提出了更高的要求。結構密封膠應用于玻璃幕牆的過程中(zhōng),承受多種複雜(zá)的外(wài)力:(1)水平正反方向的風荷載,如圖1(a);(2)垂直方向的剪切力,如圖1(b);(3)因結構膠缺陷易造成應力集中(zhōng)而導緻的撕裂力;(4)循環風荷載、震動等動态荷載造成的機械疲勞應力;(5)長期玻璃自重荷載導緻結構膠産生(shēng)蠕變的應力,如圖1(c)。這些複雜(zá)外(wài)力使結構密封膠長期處于肉眼無法觀測到的動态變形狀态,加速結構密封膠的老化。

1.4密封膠産品質量問題

國内密封膠市場混亂,市場競争逐漸激化,一(yī)些密封膠企業爲追逐暴利,不顧及社會責任,采用不正當的競争手段,以犧牲産品質量爲代價,制造超低價格的産品。甚至不惜以高填充、選用劣質原料等坑害用戶的手段,降低産品價格,更甚者以僞劣産品假冒名牌,擾亂了市場并嚴重危害行業的健康發展。主要表現有以下(xià)幾個方面:

(1)密封膠中(zhōng)填充白(bái)油、裂解矽油等劣質增塑劑。

白(bái)油是石油潤滑油餾分(fēn)高壓加氫精制而成的無色、無味白(bái)色油狀長鏈烷烴,沸點低且易揮發,微量使用可以改善密封膠的表面光澤。密封膠中(zhōng)填充了白(bái)油,不僅使密封膠的成本大(dà)大(dà)降低,同時使密封膠的外(wài)觀、擠出性能有很大(dà)改善,用戶使用過程中(zhōng)暫時不能發現質量問題。随着時間的推移,密封膠中(zhōng)白(bái)油逐漸揮發,緻使密封膠自身變硬、變脆,甚至出現開(kāi)裂現象;同時白(bái)油與丁基密封膠的極性相近,根據相似相溶原理,丁基密封膠遇到白(bái)油時,就會被其溶脹、溶解,造成中(zhōng)空玻璃流油、出霧、脫粘等現象[3]。

裂解矽油是回收已固化過的矽酮密封膠經高溫裂解提取所得的矽油,其揮發份高,化學成份複雜(zá),含有多種極性物(wù)質,如果添加到矽酮結構封膠中(zhōng),不但與主體(tǐ)矽橡膠相容性不好、易揮發,使矽酮結構密封膠變硬變脆,還會與丁基或型材發生(shēng)不良反應,導緻密封膠脫粘失效,存在嚴重安全隐患。

(2) 密封膠自身耐老化能力差。部分(fēn)廠家的密封膠初始時各項性能都能達到國家(行業)标準要求,經過一(yī)段時間的風吹、雨淋、日曬老化後,密封膠的各項性能有大(dà)幅度的衰減,密封膠會變硬、變脆,在建築工(gōng)程上使用後會出現嚴重的開(kāi)裂、漏水問題。

(3)假冒名牌、以次充好。部分(fēn)廠家及工(gōng)程承建商(shāng)爲了追求高額利潤,在制作工(gōng)程的中(zhōng)間過程使用劣質密封膠仿冒名牌産品、以次充好,給幕牆工(gōng)程造成嚴重的質量隐患。部分(fēn)企業靠低價競争铤而走險,最終結果是使建築工(gōng)程的質量嚴重下(xià)降,使玻璃幕牆成爲城市上空的“不定時炸彈”變爲現實,給人們的人身安全留下(xià)嚴重的隐患。

2.标準對比分(fēn)析及質量控制措施

針對以上問題,采用科學嚴格的産品标準要求是一(yī)項重要措施。相關的矽酮結構膠标準,目前主要有中(zhōng)國GB16776-2005《建築用矽酮結構密封膠》、美國ASTM C1184-2005《矽酮結構密封膠》、歐洲ETAG 002-2012《結構密封膠裝配套件(SSGK)的歐洲技術認證指南(nán)》 [4],此外(wài)歐洲還有EN15434:2006(2010)《建築用玻璃-結構用或抗紫外(wài)線密封膠産品标準(用于結構密封裝配或外(wài)露密封中(zhōng)空玻璃單元)》[5],其中(zhōng)ETAG002與EN15434有關矽酮結構密封膠的要求基本相同,标準的試驗項目對比情況見表1。

表1.矽酮結構密封膠标準試驗項目對比

試驗項目

ETAG 002

JG/T475

GB 16776

ASTM C 1184

硬度,Shore A

報告

20~60

20~60

20~60

顔色

報告

外(wài)觀要求

氣泡

無氣泡

無氣泡

彈性恢複率,%

伸長變化率<5

伸長變化率<5

彈性模量,MPa

報告

報告

擠出性,s

報告

10

10

10

适用期,min

報告

20

20

表幹時間,h

報告

3

3

3

下(xià)垂度

垂直放(fàng)置,mm

報告

3

3

4.8

水平放(fàng)置

報告

無變形

無變形

無變形

收縮性,%

10

質量變化≤6%

熱重分(fēn)析

報告

報告

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