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硅酮結(jié)構(gòu)密封膠耐久穩(wěn)定性及玻璃幕墻質(zhì)量控制措施
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發(fā)布日期:[2015-04-02] 共閱[2483]次 |
玻璃幕墻因其美觀、節(jié)能、易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。玻璃幕墻是以密封膠粘粘結(jié)密封的玻璃幕墻單元件為基礎(chǔ)裝配組合的結(jié)構(gòu)外墻,玻璃單元是依靠硅酮結(jié)構(gòu)密封膠與金屬框架彈性聯(lián)接在一起,結(jié)構(gòu)密封膠起結(jié)構(gòu)粘結(jié)作用,傳遞并承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,因此硅酮結(jié)構(gòu)膠的耐久穩(wěn)定性直接關(guān)系幕墻安全。一旦結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)失效,就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)幕墻系統(tǒng)的失效,甚至產(chǎn)生透氣漏水、玻璃脫落等事故的發(fā)生,造成極其不良的社會(huì)影響。隨著玻璃幕墻工程的日益增多,因結(jié)構(gòu)膠帶來(lái)的玻璃幕墻工程質(zhì)量的問(wèn)題也愈發(fā)突出,本文從硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的角度出發(fā),分析玻璃幕墻典型質(zhì)量問(wèn)題,通過(guò)闡述建工行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新標(biāo)準(zhǔn)")設(shè)置的產(chǎn)品質(zhì)量控制項(xiàng)目要求,提出相應(yīng)玻璃幕墻質(zhì)量控制措施。 玻璃幕墻工程質(zhì)量問(wèn)題 建筑幕墻的維修和使用壽命問(wèn)題 《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中明確指出,玻璃幕墻的設(shè)計(jì)使用年限一般不低于25年,硅酮結(jié)構(gòu)密封膠作為其主要構(gòu)成材料之一,且起著十分關(guān)鍵的作用,使用壽命應(yīng)至少25年。但是,目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所售硅酮結(jié)構(gòu)密封膠均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》進(jìn)行檢測(cè)[1],控制產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)廠家依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)一般只能提供10年的質(zhì)量保證,顯然不能滿(mǎn)足玻璃幕墻設(shè)計(jì)使用年限的低要求。因此,結(jié)構(gòu)膠作為構(gòu)成玻璃幕墻的關(guān)鍵材料,成為了其中的“短板",即結(jié)構(gòu)膠的使用壽命決定了幕墻的使用年限。此外,一旦結(jié)構(gòu)膠使用年限超過(guò)10年,就需要對(duì)幕墻進(jìn)行維修和改建,對(duì)于現(xiàn)今越來(lái)越多的高層和超高層建筑幕墻,維修就會(huì)特別復(fù)雜,費(fèi)用也會(huì)非常高,據(jù)相關(guān)技術(shù)人員統(tǒng)計(jì),若想在100米的高空中去更換一塊玻璃,費(fèi)用高達(dá)數(shù)十萬(wàn)。建工行業(yè)已經(jīng)借鑒先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)編制了新標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》,于2014年12月通過(guò)審核,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品明確提出低25年使用壽命的要求,以保建筑幕墻工程質(zhì)量穩(wěn)定性及安全性。低25年的使用壽命與JGJ 102《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中對(duì)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)使用年限的要求相匹配[2],解決了玻璃幕墻使用一段時(shí)間后因結(jié)構(gòu)膠老化而導(dǎo)致的維修改建等問(wèn)題。 環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)膠老化的影響 硅酮結(jié)構(gòu)密封膠屬于高分子材料,在幕墻實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,不可避免要受到周?chē)h(huán)境因素的影響,如:雨水、紫外光照射、高溫、高濕、嚴(yán)寒以及沿海、鹽堿地帶鹽霧環(huán)境和因環(huán)境污染而產(chǎn)生的酸霧環(huán)境等因素都會(huì)加速密封膠的老化,使其在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)變色、起泡、裂紋甚至脆化、開(kāi)裂、脫粘等現(xiàn)象,使用壽命降低,嚴(yán)重影響幕墻工程安全。 復(fù)雜受力對(duì)結(jié)構(gòu)膠老化的影響 玻璃幕墻造型愈發(fā)新穎*,且越來(lái)越高,新設(shè)計(jì)形式的高層建筑不斷涌現(xiàn)也對(duì)結(jié)構(gòu)密封膠的性能提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)密封膠應(yīng)用于玻璃幕墻的過(guò)程中,承受多種復(fù)雜的外力: (1)水平正反方向的風(fēng)荷載; (2)垂直方向的剪切力; (3)因結(jié)構(gòu)膠缺陷易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致的撕裂力; (4)循環(huán)風(fēng)荷載、震動(dòng)等動(dòng)態(tài)荷載造成的機(jī)械疲勞應(yīng)力; (5)長(zhǎng)期玻璃自重荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)生蠕變的應(yīng)力。這些復(fù)雜外力使結(jié)構(gòu)密封膠長(zhǎng)期處于肉眼無(wú)法觀測(cè)到的動(dòng)態(tài)變形狀態(tài),加速結(jié)構(gòu)密封膠的老化。 密封膠產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題 國(guó)內(nèi)密封膠市場(chǎng)混亂,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸激化,一些密封膠企業(yè)為追逐暴利,不顧及社會(huì)責(zé)任,采用不正當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)手段,以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià),制造*的產(chǎn)品。甚至不惜以高填充、選用劣質(zhì)原料等坑害用戶(hù)的手段,降低產(chǎn)品價(jià)格,更甚者以偽劣產(chǎn)品假冒,擾亂了市場(chǎng)并嚴(yán)重危害行業(yè)的健康發(fā)展。主要表現(xiàn)有以下幾個(gè)方面: (1)密封膠中填充白油、裂解硅油等劣質(zhì)增塑劑。 白油是石油潤(rùn)滑油餾分高壓加氫精制而成的無(wú)色、無(wú)味白色油狀長(zhǎng)鏈烷烴,沸點(diǎn)低且易揮發(fā),微量使用可以改善密封膠的表面光澤。密封膠中填充了白油,不僅使密封膠的成本大大降低,同時(shí)使密封膠的外觀、擠出性能有很大改善,用戶(hù)使用過(guò)程中暫時(shí)不能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。隨著時(shí)間的推移,密封膠中白油逐漸揮發(fā),致使密封膠自身變硬、變脆,甚至出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象;同時(shí)白油與丁基密封膠的極性相近,根據(jù)相似相溶原理,丁基密封膠遇到白油時(shí),就會(huì)被其溶脹、溶解,造成中空玻璃流油、出霧、脫粘等現(xiàn)象[3]。 裂解硅油是回收已固化過(guò)的硅酮密封膠經(jīng)高溫裂解提取所得的硅油,其揮發(fā)份高,化學(xué)成份復(fù)雜,含有多種極性物質(zhì),如果添加到硅酮結(jié)構(gòu)封膠中,不但與主體硅橡膠相容性不好、易揮發(fā),使硅酮結(jié)構(gòu)密封膠變硬變脆,還會(huì)與丁基或型材發(fā)生不良反應(yīng),導(dǎo)致密封膠脫粘失效,存在嚴(yán)重安全隱患。 (2) 密封膠自身耐老化能力差。部分廠家的密封膠初始時(shí)各項(xiàng)性能都能達(dá)到國(guó)家(行業(yè))標(biāo)準(zhǔn)要求,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的風(fēng)吹、雨淋、日曬老化后,密封膠的各項(xiàng)性能有大幅度的衰減,密封膠會(huì)變硬、變脆,在建筑工程上使用后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的開(kāi)裂、漏水問(wèn)題。 (3)假冒、以次充好。部分廠家及工程承建商為了追求高額利潤(rùn),在制作工程的中間過(guò)程使用劣質(zhì)密封膠仿冒產(chǎn)品、以次充好,給幕墻工程造成嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。部分企業(yè)靠低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)鋌而走險(xiǎn),終結(jié)果是使建筑工程的質(zhì)量嚴(yán)重下降,給人們的人身安全留下嚴(yán)重的隱患。 質(zhì)量控制措施 針對(duì)以上問(wèn)題,采用科學(xué)嚴(yán)格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求是一項(xiàng)重要措施。需要科學(xué)設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目,尤其是關(guān)于硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化性能的試驗(yàn)方法,進(jìn)一步完善我國(guó)硅酮結(jié)構(gòu)膠標(biāo)準(zhǔn),實(shí)行強(qiáng)制政策提高行業(yè)準(zhǔn)入制度,以提高硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的耐久穩(wěn)定性,保證其擁有較長(zhǎng)的使用壽命。 相關(guān)的硅酮結(jié)構(gòu)膠標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外早是美國(guó)ASTM C1184《硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》,我國(guó)參考了ASTM標(biāo)準(zhǔn)制定了GB16776-1997《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》,后進(jìn)行了部分修改,頒布了2005版。歐洲于1999年頒布了ETAG 002《結(jié)構(gòu)密封膠裝配系統(tǒng)(SSGS)的歐洲技術(shù)認(rèn)證指南》,并于2012年修訂[4]。此外歐洲還有EN15434:2006(2010)《建筑用玻璃-結(jié)構(gòu)用或抗紫外線密封膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(用于結(jié)構(gòu)密封裝配或外露密封中空玻璃單元)》[5],其中ETAG002與EN15434有關(guān)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的要求基本相同,針對(duì)環(huán)境、復(fù)雜受力、質(zhì)量控制等影響因素提出相應(yīng)檢測(cè)項(xiàng)目,對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)膠的耐久穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格要求,大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量水平。新標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》借鑒先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)ETAG002-2012編制,明確指出建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品低25年使用壽命的要求,同時(shí)提出更加科學(xué)、嚴(yán)格的要求,能夠?yàn)榻ㄖ粔|(zhì)量問(wèn)題提供控制措施。 環(huán)境因素對(duì)密封膠加速老化方面 新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了水-紫外光照試驗(yàn)、鹽霧環(huán)境試驗(yàn)、酸霧環(huán)境試驗(yàn)、幕墻清潔劑試驗(yàn)等檢測(cè)項(xiàng)目,綜合考慮各種環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)密封膠老化的影響。 水-紫外光照試驗(yàn)是結(jié)合紫外線輻照和暴露于水中的影響,測(cè)試密封膠的耐老化性能,水-紫外輻照試驗(yàn)的時(shí)間1008h,遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(300h),且對(duì)水質(zhì)及紫外光強(qiáng)度提出了更高的要求。鹽霧環(huán)境試驗(yàn)和酸霧環(huán)境試驗(yàn)分別利用人工模擬鹽霧環(huán)境和酸霧環(huán)境條件來(lái)考核密封膠的耐老化性能。 力學(xué)因素對(duì)密封膠加速老化方面 除國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸性能要求外,新標(biāo)準(zhǔn)增加設(shè)置了剪切、撕裂、機(jī)械疲勞、蠕變檢測(cè)項(xiàng)目,全面考慮了結(jié)構(gòu)密封膠在實(shí)際使用過(guò)程中所受到的各種復(fù)雜外力。 密封膠產(chǎn)品的一致性鑒定方面 新標(biāo)準(zhǔn)增加設(shè)置了熱重分析、紅外光譜分析、密度、硬度等控制項(xiàng)目,保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和*性。密度關(guān)系到密封膠的用量和配比,以及產(chǎn)品的一致性。硬度太大或太小也會(huì)對(duì)密封膠的使用產(chǎn)生一些不良影響,同時(shí)硬度大小也能反映出產(chǎn)品是否一致。熱重分析可以定量分析密封膠中低沸點(diǎn)物質(zhì)的含量,紅外光譜可以定性地判斷出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),確定物質(zhì)組成。利用熱重分析和紅外光譜分析可以保證產(chǎn)品的一致性,杜絕假冒偽劣產(chǎn)品的應(yīng)用,同時(shí)有效地判斷硅酮密封膠中是否摻有劣質(zhì)增塑劑. 對(duì)密封膠老化后力學(xué)性能的判定方法 新標(biāo)準(zhǔn)用力學(xué)性能的保持率的方法來(lái)衡量密封膠性能的優(yōu)劣。不同溫度條件下的拉伸粘結(jié)性,鹽霧環(huán)境后的拉伸粘結(jié)性、酸霧環(huán)境后的拉伸粘結(jié)性、水紫外線光照后的拉伸粘結(jié)性、撕裂性能、疲勞性能都是采用處理后的拉伸強(qiáng)度與初始條件的拉伸強(qiáng)度相比,要求比值(即性能保持率)≥0.75。該項(xiàng)要求旨在控制結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品的耐久性,即要求結(jié)構(gòu)膠在長(zhǎng)期使用過(guò)程中經(jīng)受各種老化因素的影響,仍然能夠保持較好的性能,具有較長(zhǎng)使用壽命。 結(jié)論 結(jié)構(gòu)膠在玻璃幕墻工程中具有重要的作用,其耐久穩(wěn)定性直接關(guān)系到玻璃幕墻的安全,應(yīng)當(dāng)借鑒先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),完善我國(guó)硅酮結(jié)構(gòu)膠標(biāo)準(zhǔn),實(shí)行強(qiáng)制政策提高行業(yè)準(zhǔn)入制度,以保證硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在使用中擁有較長(zhǎng)的壽命。目前,建工行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》借鑒先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)編制,在給予硅酮結(jié)構(gòu)密封膠25年質(zhì)量保證的基礎(chǔ)上制定,與幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限相一致,檢測(cè)方法全面,設(shè)定的項(xiàng)目和判定方法更加科學(xué)、合理、更符合硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,能夠嚴(yán)格控制硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的耐久穩(wěn)定性,保證建筑幕墻工程質(zhì)量穩(wěn)定性及安全性。 |
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