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台风过后既有幕墙调研及硅酮结构胶自然老化研究
类别:技术交流   日期:2019-8-15  来源:  点击率:1200  打印 关闭



    2018年9月16日,超强台风“山竹”袭击了深圳、珠海、广州、香港等,风力14级以上,阵风高达17级以上(65m/s),并伴有大暴雨,多栋住宅门窗、玻璃幕墙遭受破坏,甚至出现玻璃坠落现象[1-2]。硅酮结构密封胶作为玻璃幕墙结构装配粘结的关键材料,是否能够承受超强台风的袭击,能否保证建筑幕墙安全的问题再次受到了各界的关注。为考察硅酮结构密封胶对经受台风袭击的玻璃幕墙的影响,郑州中原思蓝德高科股份有限公司对受台风影响最严重的深圳、珠海两地部分玻璃幕墙工程进行了跟踪调研。并对典型工程用硅酮结构密封胶以及国内外多个品牌硅酮结构密封胶进行了自然老化跟踪测试及对比分析,提出建筑幕墙硅酮结构密封胶合理选材的建议,以提升我国幕墙工程的质量安全。
 

  1. 台风过后建筑幕墙工程调研情况

  工程基本情况:共调研玻璃幕墙工程19项,其中满足欧洲标准ETAG002质保25年硅酮结构密封胶产品(简称“质保25年结构胶”)的工程6个(见表1)。所用密封胶:结构密封胶均为“思蓝德”牌硅酮结构密封胶。

  
    台风过后幕墙情况:19项幕墙工程全部完好无损,没有因结构胶质量问题造成板块脱粘或脱落现象。尤其是珠海横琴某某某金融大厦、横琴某某金融中心两个在建项目工程,台风来临时工程正处于玻璃板块安装阶段,超强台风使得板块受力状态多变——承受拉伸、剪切、疲劳、蠕变等多种复杂受力,板块损坏的风险很大,在遭受了“山竹”强台风及暴雨袭击之后,无一例玻璃板块受损脱粘或脱落现象,充分验证了质保25年结构胶在恶劣环境条件下具有高强的抗风压能力,优异的耐疲劳和抗蠕变性能,在强台风的作用下仍然能够保证幕墙的安全。


  为了更好地考察质保25年结构胶的实际应用情况,对比质保10年结构胶的性能优势,在我国不同地区对典型工程用质保25年结构胶以及国内外多个品牌质保10年结构胶进行了自然老化跟踪测试的研究。


  2.典型玻璃幕墙工程用硅酮结构密封胶跟踪研究


  2.1工程及跟踪测试基本情况

  该玻璃幕墙工程所在地深圳属南亚热带季风气候,夏长冬短,日照充足,雨量充沛,自然环境条件详见表2。年日照时数平均为1889.3h,年降水量平均为2042.2mm,年平均有4次台风。作为沿海地区日照雨水充足的自然条件以及多发台风的环境对硅酮结构密封胶的耐老化性能带来严峻的考验。

 
    该工程始建于2010年,幕墙结构粘结装配采用“思蓝德”质保25年结构胶,自2012年开始对该工程用质保25年结构胶开展长期自然老化跟踪检测工作。2016年2月,由业主代表、施工方代表、行业知名专家代表对该项检测工作进行现场监督,验证该项跟踪检测工作的真实性和可靠性。2017年,业主方将该工程正在使用的一块玻璃板块拆卸,割取结构密封胶进行了性能检测,考察了实际工程应用过程中结构密封胶的性能保持情况(“动态”跟踪测试)。2018年台风“山竹”过后,再次对结构胶取样进行性能检测,验证经受超强台风后质保25年结构胶的稳定性。


  2.2 跟踪测试试样及制作


  选取国内市场国内外6个知名品牌硅酮结构密封胶产品,具体信息见表3。


  试样制作方法:对选取的各品牌密封胶,按规定数量(满足跟踪年限需要)制作符合标准ETAG002或JG/T 475-2015要求的“工”型试样(见图1)。试样制作完毕后,放置在标准条件(温度23±2℃、相对湿度50±5%)下养护28 d。

  (注:图中标注尺寸单位为mm;1-玻璃基材;2-铝基材;3-硅酮结构密封胶所用基材:玻璃为浮法玻璃,铝基材为阳极氧化铝型材。)

 
    2.3 试样放置场地


  将已制作养护好试样分别放置在3个场地:(1)实际应用的工程现场(工程楼顶平台,见图2);(2)深圳地区(亚热带季风气候,见图3);(3)郑州地区(温带季风气候,见图4)。



  2.4 跟踪检测周期及取样


  计划进行50年自然老化跟踪检测,每年取样2次,每次取回试样在标准条件下静置(24±4)h,进行力学性能等检测。


  2.5检测方法及结果表示


  根据ETAG002或JG/T 475标准规定进行拉伸粘结性测试[3-4]。试验温度:23℃±2℃,拉伸速度为5mm/min。结果表示:粘结拉伸强度、伸长率。


  3.结果分析


  3.1工程楼顶平台自然老化试验结果


  自2013年2月以来,已持续68个月对该工程楼顶平台放置的硅酮结构密封胶老化情况进行跟踪,并对所取试样进行了性能测试,历次的测试结果见表4,性能测试结果趋势见图5。

 




  由以上图表可以看出,质保25年结构密封胶初始拉伸粘结强度为1。10MPa,通过68个月的持续自然老化,一直保持在0。96~1。14MPa之间上下浮动,相对标准偏差6。7%,产品拉伸粘结强度基本保持不变;初始断裂伸长率为265%,在初期因深层后固化而略有增加,5个月后增加到400%以上(450%),之后一直保持在370%~413%之间上下浮动,相对标准偏差7。1%,断裂伸长率历次测试结果无明显差异,产品弹性基本保持稳定。可见,经过68个月的自然老化,该项工程用质保25年结构密封胶力学性能保持稳定不变,具有优异的耐久稳定性。


  值得关注的是,表4中序号7(老化时间36个月)的数据为一次多方专家代表(业主代表、施工方代表、行业专家代表)现场共同监督验证的检测结果数据,此次检测拉伸粘结强度(0.99MPa)和断裂伸长率(378%)与以往跟踪检测数据相比较,无明显差异,验证了该项自然老化跟踪检测工作的真实性和可靠性。另外,序号10(老化时间68个月)的数据为台风“山竹”过后进行取样验证的数据,此次检测拉伸粘结强度(1.10MPa)和断裂伸长率(334%)与以往跟踪检测数据相比较,无明显差异,证明经受超强台风袭击后质保25年结构胶仍然能够保持良好的力学性能。


  3.2深圳地区自然老化试验结果

 
 工程用质保25年结构胶在深圳地区进行了持续76个月的自然老化跟踪试验,历次测试结果见表5,自然老化后力学性能的变化趋势见图6。



  由以上图表可以看出,质保25年结构密封胶初始拉伸粘结强度为1.10MPa,通过76个月的持续大气自然老化,一直保持在0.93MPa~1.14MPa之间上下浮动,相对标准偏差仅6.4%,拉伸粘结强度历年来结果无明显差异,基本保持不变;初始断裂伸长率为265%,在初期因深层后固化而略有增加,3.5个月后增加到380%左右,基本上一直保持在330%~436%之间上下浮动,相对标准偏差9.3%,断裂伸长率历年来结果无明显差异,趋于稳定。可见,经过76个月深圳地区(亚热带季风气候)的自然老化,工程用质保25年结构胶力学性能保持稳定不变,具有优异的耐久稳定性。


  3.3郑州地区不同品牌硅酮结构胶自然老化试验结果

 
   不同品牌硅酮结构密封胶在郑州地区同样自然条件下同期进行了持续72个月的自然老化跟踪试验(由于试样数量原因,一些厂家产品跟踪了48个月),历次测试结果见表6,自然老化后力学性能的变化趋势见图7。




  由以上图表可以看出,“思藍德”质保25年硅酮结构密封胶初始拉伸粘结强度为1.10MPa,通过72个月的持续大气自然老化,一直保持在0.94MPa~1.13MPa之间上下浮动,相对标准偏差仅5.9%,拉伸粘结强度历次结果无明显差异,基本保持不变;初始断裂伸长率为265%,在初期因深层后固化而略有增加,6个月后增加到380%左右,之后一直保持在333%~447%之间上下浮动,相对标准偏差8.7%,断裂伸长率历次结果无明显差异,趋于稳定。可见,经过72个月郑州地区(温带季风气候)的自然老化,“思藍德”质保25年结构密封胶力学性能保持稳定不变,具有优异的耐久稳定性。


  国内1#试样,拉伸粘结强度稍有降低,伸长率明显降低。粘结强度在初始的6个月稍有增大(从初始1.13MPa增至1.26 MPa),到12个月时恢复到初始值左右(1.13 MPa),之后缓慢降低,48个月时为 0.85 MPa;但伸长率明显降低,初始时142%,到12个月以后急剧降低至72%,降低了近50%。


  国内2#试样,拉伸粘结强度和断裂伸长率均有明显降低。拉伸粘结强度从初始的0.96 MPa降低到48个月时的0.55MPa;伸长率初始时229%,6个月内急剧降低至54%,之后缓慢降低,48个月时仅仅只有22%,已变硬变脆。


  国内3#试样,拉伸粘结强度保持良好,伸长率有所降低。拉伸粘结强度在48个月内一直保持在1.34MPa~1.48MPa之间上下浮动,历次结果无明显差异;伸长率初始时154%,6个月内降低至115%左右,之后趋于稳定。


  国外1#试样,拉伸粘结强度保持良好,伸长率明显降低。拉伸粘结强度在48个月内一直保持在0.83MPa~1.05MPa之间上下浮动,历次结果无明显差异;伸长率初始时282%,3个月时急剧降低至150%左右,之后趋于稳定。


  国外2#试样,拉伸粘结强度保持良好,伸长率明显降低。拉伸粘结强度在48个月内一直保持在1.01MPa~1.24MPa之间上下浮动,历次结果无明显差异;伸长率初始时113%,6个月时急剧降低至70%左右,之后趋于稳定。


  3.4“动态”跟踪测试


  为进一步测试工程所用结构胶实际应用多年后的老化状况,2017年,将该工程北立面7楼夹胶玻璃拆卸(见图8),取出该玻璃板块所用灰色质保25年结构胶样品进行性能检测,与初始应用到该工程时的性能进行对比,检测结果见表7。


 


  从表7中可以看出,该工程所用灰色质保25年结构密封胶经过6年实际应用后,最大拉伸强度及伸长率均与初始时相比基本保持不变,性能稳定。


  综合以上分析,可以看出,随着自然老化时间的增长,中国市场国内外不同品牌的硅酮结构胶的粘结拉伸强度和伸长率表现出不同程度的变化。符合欧洲标准ETAG002及建工行业标准JG/T475质保25年的“思藍德”硅酮结构胶拉伸粘结强度基本保持不变,伸长率在老化初期略有增加,3个月后基本趋于稳定。可见,国内市场所售硅酮结构密封胶,不同品牌质量水平差异较大,质保25年结构胶具有良好的力学和弹性保持能力,能够更好的保证幕墙的安全和使用寿命。


  4.结论


  (1)国内市场所售硅酮结构密封胶,不同品牌产品质量水平及自然老化性能差异较大,随着自然老化时间的增长,中国市场国内外不同品牌的硅酮结构胶满足的标准不同,其拉伸粘结强度和伸长率表现出不同程度的变化。国内外不同品牌满足GB16776质保10年硅酮结构胶的伸长率均有明显降低,部分样品拉伸强度明显衰减;满足欧洲标准ETAG002及建工行业标准JG/T475的 “思蓝德”质保25年硅酮结构密封胶力学性能稳定不变,具有良好的力学和弹性保持能力,具有优异的耐自然环境老化性能及耐久稳定性,能够更好的保证幕墙的安全和使用寿命。


  (2)在强台风的作用下,高标准、高质量的硅酮结构胶依然能够保证幕墙的安全,但是一些性能差甚至不符合相关标准要求的硅酮结构胶具有导致玻璃板块整片脱落的风险。因此,在沿海台风多发地区,门窗幕墙工程更应当选用高标准、高质量的结构密封胶产品,以确保幕墙安全。


  参考文献

  [1]本刊综合.当“山竹”来袭,你的建筑还坚挺吗?[J].城市开发,2018(18):84-87.

  [2] 今年登陆我国最强台风“山竹”肆虐广东深圳[J/OL].[3] JG/T 475-2015,建筑幕墙用硅酮结构密封胶[S].

  [4] ETAG 002, Guideline for European Technical Approval for Structural Sealant Glazing kits: Part 1 Supported and Unsupported Systems [S]. 2012

  作者:程鹏 崔洪来源:2019年会论文集








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