密封膠的力學(xué)性能對其實際應(yīng)用十分重要,在建筑幕墻 特別是造型獨特、高層建筑 (詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供) 幕墻中,結(jié)構(gòu)密封膠承受的作用力更加復(fù)雜,它不僅僅承受正反方向的風(fēng)荷載 作用力,還要承受剪切 、機(jī)械疲勞等各種不同的作用力。這些復(fù)雜外力使結(jié)構(gòu)密封膠長期處于肉眼無法觀測到的動態(tài)變形狀態(tài),加速結(jié)構(gòu)密封膠的老化 。中空玻璃在使用過程中還受到周圍環(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)境等因素都會加速密封膠的老化,降低其使用壽命。此外,新設(shè)計形式的高層建筑不斷涌現(xiàn)也對結(jié)構(gòu)密封膠的性能提出了更高的要求,因此需要設(shè)置相應(yīng)檢測項目以保障中空玻璃安全。對于中空玻璃結(jié)構(gòu)粘結(jié)用密封膠,以上這些因素都應(yīng)考慮;而對于中空玻璃用非結(jié)構(gòu)密封膠,其僅需承受水平荷載 (詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供) ,且有外部支撐裝置保護(hù),密封膠不受外界鹽霧、酸霧等環(huán)境影響,也沒有剪切、撕裂、疲勞等復(fù)雜受力,因此只需要進(jìn)行常溫、高溫及水-紫外光照射處理后粘結(jié)拉伸強度 的測試。
粘結(jié)拉伸 強度是評估密封膠的重要性能,依據(jù)GB50068對材料質(zhì)量要求的規(guī)定,新標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗并報告材料強度標(biāo)準(zhǔn)值、剛度模量, 表征不同產(chǎn)品的質(zhì)量水平[10]。剛度模量是密封膠粘結(jié)構(gòu)件 變形時拉應(yīng)力 與對應(yīng)變形量的比值,表征粘結(jié)材料及粘結(jié)構(gòu)件抵抗彈性變形 的能力,初始剛度模量和粘結(jié)強度設(shè)計值 是結(jié)構(gòu)按承載能力 極限狀態(tài) 設(shè)計的重要參數(shù),參照ETAG 002標(biāo)準(zhǔn),新標(biāo)準(zhǔn)附錄C規(guī)定了相應(yīng)的測試和計算方法。
新標(biāo)準(zhǔn)參照EN1279-4針對中空玻璃邊緣氣密失效特點,規(guī)定在粘結(jié)拉伸試驗曲線OAB區(qū)間(圖2),透過試件觀察不應(yīng)有可透視的破壞(圖3),這種判定方法對中空玻璃具有適用性。此外,還要求粘結(jié)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線 與AB線交點的應(yīng)力與同條件下典型應(yīng)力應(yīng)變曲線與AB線交點的差值應(yīng)≤0.02MPa(圖4),從力學(xué)性能方面對密封膠的一致性和質(zhì)量穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格的要求。
剪切性能測試是模擬剪切作用力對結(jié)構(gòu)膠 性能的影響,評價密封膠抵抗剪切破壞的能力。
抗撕裂性能是模擬撕裂口對結(jié)構(gòu)膠的影響,評估結(jié)構(gòu)密封膠在應(yīng)用過程中產(chǎn)生缺口后的抗撕裂能力。
疲勞性能是考察疲勞應(yīng)力(動態(tài)荷載)對密封膠粘結(jié)性 能的影響,進(jìn)一步反映密封膠的耐老化性 能,能夠有效地反映出密封膠抵抗循環(huán)風(fēng)荷載、震動荷載 等影響的能力。
蠕變性能模擬長期荷載下結(jié)構(gòu)膠發(fā)生應(yīng)變的情況,僅適用于評估承受永久荷載的密封膠(P型),即僅適用于無托條支撐玻璃自身重力荷載的隱框玻璃幕墻 形式。
鹽霧環(huán)境試驗和酸霧環(huán)境試驗分別利用人工模擬鹽霧環(huán)境和酸霧環(huán)境條件來考核密封膠的耐老化性能。
水-紫外光照試驗是結(jié)合紫外線輻照和暴露于水中的影響,測試密封膠的耐老化性能。對于中空玻璃用結(jié)構(gòu)密封膠,參考ETAG 002有關(guān)水-紫外光照1008h試驗項目進(jìn)行試驗,而對于中空玻璃用非結(jié)構(gòu)密封膠,光照時間設(shè)定為168h。
彈性恢復(fù)率 反映密封膠產(chǎn)生的變形能夠恢復(fù)的程度,中空玻璃密封膠應(yīng)當(dāng)具有一定的彈性,在受到應(yīng)力產(chǎn)生一定變形后能夠很好地恢復(fù)。參照ETAG 002標(biāo)準(zhǔn)要求,彈性恢復(fù) 率的變形位移采用25%進(jìn)行測試。該項指標(biāo)僅適用于WH和WP型。對于W型產(chǎn)品,因有外部支撐裝置,能夠阻止密封膠的變形,所以對密封膠的變形恢復(fù)能力不做要求。
3 新標(biāo)準(zhǔn)的獨特性
新標(biāo)準(zhǔn)針對中空玻璃單元在門窗幕墻上安裝使用狀態(tài)的不同,對中空玻璃彈性密封膠設(shè)置了相應(yīng)不同的檢測項目,對密封膠的質(zhì)量控制更加有針對性,更好地滿足門窗幕墻中空玻璃粘結(jié)設(shè)計選材和合理應(yīng)用。
對承受永久荷載的密封膠(P型)及隱框粘結(jié)裝配用硅酮密封膠(H型),在力學(xué)性能判定方面采用的新的判定方法,即用力學(xué)性能的保持率的方法來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度與初始條件的拉伸強度相比,要求比值(即性能保持率)≥0.75。該項要求旨在控制結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品的耐久性,即要求結(jié)構(gòu)膠在長期使用過程中經(jīng)受各種老化因素的影響,仍然能夠保持較好的性能,具有較長使用壽命。
新標(biāo)準(zhǔn)首次依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度 (詞條“可靠度”由行業(yè)大百科提供) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了密封膠粘結(jié)強度 標(biāo)準(zhǔn)值,參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了粘結(jié)強度設(shè)計值、初始剛度模量等與工程應(yīng)用直接相關(guān)的產(chǎn)品性能,不僅有益于密封膠廠家開發(fā)工程要求的性能級別不同和模量不同的密封膠,而且為滿足工程選材提供了技術(shù)依據(jù)。
4 結(jié)論
JG/T 471-2015標(biāo)準(zhǔn)借鑒國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)編制,檢驗項目涉及密封膠產(chǎn)品質(zhì)量控制、一致性鑒定、力學(xué)性能、環(huán)境老化的影響以及密封性能等方面,以壽命25年為目標(biāo),嚴(yán)格控制產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性,同時對其耐久性和粘結(jié)可靠性提出了嚴(yán)格要求。針對中空玻璃單元在門窗幕墻上安裝使用狀態(tài)的不同設(shè)置了相應(yīng)的檢測項目,對中空玻璃彈性密封膠膠的質(zhì)量控制更加有針對性,更好地滿足門窗幕墻中空玻璃粘結(jié)設(shè)計選材和合理應(yīng)用,與建筑門窗幕墻工程技術(shù)規(guī)范相協(xié)調(diào),能夠有效地控制中空玻璃密封膠的產(chǎn)品質(zhì)量,有效抑制假冒偽劣產(chǎn)品,避免中空玻璃因密封膠失效導(dǎo)致的結(jié)露、滲水、甚至玻璃脫粘等現(xiàn)象的發(fā)生,保證建筑中空玻璃密封粘接 (詞條“粘接”由行業(yè)大百科提供) 可靠性和節(jié)能密封耐久性。
參考文獻(xiàn)
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[10] GB 50068-2001 ,建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].
[11]GB/T 11944-2012,中空玻璃[S].
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專家介紹 崔洪
鋁門窗幕墻委員會專家組
工作單位: 鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司
技術(shù)職稱: 高級工程師
專業(yè): 密封膠課題調(diào)研,實驗室研究及工業(yè)化生產(chǎn)
專長: *