2018年9月16日，超強臺風(fēng)“山竹”襲擊了深圳、珠海、廣州、香港等地，風(fēng)力14級以上，陣風(fēng)高達17級以上(65m/s)，并伴有大暴雨，多棟住宅門窗、玻璃幕墻遭受破壞，甚至出現(xiàn)玻璃墜落現(xiàn)象[1-2]。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠作為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)裝配粘結(jié)的關(guān)鍵材料，是否能夠承受超強臺風(fēng)的襲擊，能否保證建筑幕墻安全的問題再次受到了各界的關(guān)注。為考察硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對經(jīng)受臺風(fēng)襲擊的玻璃幕墻的影響，鄭州中原思藍德高科股份有限公司對受臺風(fēng)影響最嚴重的深圳、珠海兩地部分玻璃幕墻工程（詞條“玻璃幕墻工程”由行業(yè)大百科提供）進行了跟蹤調(diào)研。并對典型工程用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠以及國內(nèi)外多個品牌硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進行了自然老化跟蹤測試及對比分析，提出建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）硅酮結(jié)構(gòu)密封膠合理選材的建議，以提升我國幕墻工程的質(zhì)量安全。
1. 臺風(fēng)過后建筑幕墻工程調(diào)研情況
工程基本情況：共調(diào)研玻璃幕墻工程19項，其中滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG002質(zhì)保25年硅酮結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品(簡稱“質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠”)的工程6個(見表1)。所用密封膠：結(jié)構(gòu)密封膠均為“思藍德”牌硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。
臺風(fēng)過后幕墻情況：19項幕墻工程全部完好無損,沒有因結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量問題造成板塊脫粘或脫落現(xiàn)象。尤其是珠海橫琴某某某金融大廈、橫琴某某金融中心兩個在建項目工程，臺風(fēng)來臨時工程正處于玻璃板塊安裝階段，超強臺風(fēng)使得板塊受力狀態(tài)多變——承受拉伸、剪切、疲勞、蠕變等多種復(fù)雜受力，板塊損壞的風(fēng)險很大，在遭受了“山竹”強臺風(fēng)及暴雨襲擊之后，無一例玻璃板塊受損脫粘或脫落現(xiàn)象，充分驗證了質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠在惡劣環(huán)境條件下具有高強的抗風(fēng)壓能力，優(yōu)異的耐疲勞和抗蠕變性能，在強臺風(fēng)的作用下仍然能夠保證幕墻的安全。
為了更好地考察質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠的實際應(yīng)用情況，對比質(zhì)保10年結(jié)構(gòu)膠的性能優(yōu)勢，在我國不同地區(qū)對典型工程用質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠以及國內(nèi)外多個品牌質(zhì)保10年結(jié)構(gòu)膠進行了自然老化跟蹤測試的研究。
2.典型玻璃幕墻工程用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠跟蹤研究
2.1工程及跟蹤測試基本情況
該玻璃幕墻工程所在地深圳屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，夏長冬短，日照充足，雨量充沛，自然環(huán)境條件詳見表2。年日照時數(shù)平均為1889.3h，年降水量平均為2042.2mm，年平均有4次臺風(fēng)。作為沿海地區(qū)日照雨水充足的自然條件以及多發(fā)臺風(fēng)的環(huán)境對硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的耐老化性能帶來嚴峻的考驗。
該工程始建于2010年，幕墻結(jié)構(gòu)粘結(jié)裝配采用“思藍德”質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠，自2012年開始對該工程用質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠開展長期自然老化跟蹤檢測工作。2016年2月，由業(yè)主代表、施工方代表、行業(yè)知名專家代表對該項檢測工作進行現(xiàn)場監(jiān)督，驗證該項跟蹤檢測工作的真實性和可靠性。2017年，業(yè)主方將該工程正在使用的一塊玻璃板塊拆卸，割取結(jié)構(gòu)密封膠進行了性能檢測，考察了實際工程應(yīng)用過程中結(jié)構(gòu)密封膠的性能保持情況(“動態(tài)”跟蹤測試)。2018年臺風(fēng)“山竹”過后，再次對結(jié)構(gòu)膠取樣進行性能檢測，驗證經(jīng)受超強臺風(fēng)后質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠的穩(wěn)定性。
2.2 跟蹤測試試樣及制作
選取國內(nèi)市場國內(nèi)外6個知名品牌硅酮結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品，具體信息見表3。
試樣制作方法：對選取的各品牌密封膠，按規(guī)定數(shù)量(滿足跟蹤年限需要)制作符合標(biāo)準(zhǔn)ETAG002或JG/T 475-2015要求的“工”型試樣(見圖1)。試樣制作完畢后，放置在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度23±2℃、相對濕度50±5%)下養(yǎng)護28 d。
(注：圖中標(biāo)注尺寸單位為mm;1-玻璃基材（詞條“基材”由行業(yè)大百科提供）;2-鋁基材;3-硅酮結(jié)構(gòu)密封膠所用基材：玻璃為浮法玻璃，鋁基材為陽極氧化鋁型材。)
2.3 試樣放置場地
將已制作養(yǎng)護好試樣分別放置在3個場地：(1)實際應(yīng)用的工程現(xiàn)場(工程樓頂平臺，見圖2);(2)深圳地區(qū)(亞熱帶季風(fēng)氣候，見圖3);(3)鄭州地區(qū)(溫帶季風(fēng)氣候，見圖4)。
2.4 跟蹤檢測周期及取樣
計劃進行50年自然老化跟蹤檢測，每年取樣2次，每次取回試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下靜置(24±4)h，進行力學(xué)性能等檢測。
2.5檢測方法及結(jié)果表示
根據(jù)ETAG002或JG/T 475標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行拉伸粘結(jié)性測試[3-4]。試驗溫度：23℃±2℃，拉伸速度為5mm/min。結(jié)果表示：粘結(jié)拉伸強度、伸長率。
3.結(jié)果分析
3.1工程樓頂平臺自然老化試驗結(jié)果
自2013年2月以來，已持續(xù)68個月對該工程樓頂平臺放置的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化情況進行跟蹤，并對所取試樣進行了性能測試，歷次的測試結(jié)果見表4，性能測試結(jié)果趨勢見圖5。
由以上圖表可以看出，質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)密封膠初始拉伸粘結(jié)強度（詞條“粘結(jié)強度”由行業(yè)大百科提供）為1.10MPa，通過68個月的持續(xù)自然老化，一直保持在0.96~1.14MPa之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差6.7%，產(chǎn)品拉伸粘結(jié)強度基本保持不變;初始斷裂伸長率（詞條“斷裂伸長率”由行業(yè)大百科提供）為265%，在初期因深層后固化而略有增加，5個月后增加到400%以上(450%)，之后一直保持在370%~413%之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差7.1%，斷裂（詞條“斷裂”由行業(yè)大百科提供）伸長率歷次測試結(jié)果無明顯差異，產(chǎn)品彈性基本保持穩(wěn)定。可見，經(jīng)過68個月的自然老化，該項工程用質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)密封膠力學(xué)性能保持穩(wěn)定不變，具有優(yōu)異的耐久穩(wěn)定性。
值得關(guān)注的是，表4中序號7(老化時間36個月)的數(shù)據(jù)為一次多方專家代表(業(yè)主代表、施工方代表、行業(yè)專家代表)現(xiàn)場共同監(jiān)督驗證的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，此次檢測拉伸粘結(jié)強度(0.99MPa)和斷裂伸長率(378%)與以往跟蹤檢測數(shù)據(jù)相比較，無明顯差異，驗證了該項自然老化跟蹤檢測工作的真實性和可靠性。另外，序號10(老化時間68個月)的數(shù)據(jù)為臺風(fēng)“山竹”過后進行取樣驗證的數(shù)據(jù)，此次檢測拉伸粘結(jié)強度(1.10MPa)和斷裂伸長率(334%)與以往跟蹤檢測數(shù)據(jù)相比較，無明顯差異，證明經(jīng)受超強臺風(fēng)襲擊后質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠仍然能夠保持良好的力學(xué)性能。
3.2深圳地區(qū)自然老化試驗結(jié)果
工程用質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠在深圳地區(qū)進行了持續(xù)76個月的自然老化跟蹤試驗，歷次測試結(jié)果見表5，自然老化后力學(xué)性能的變化趨勢見圖6。
由以上圖表可以看出，質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)密封膠初始拉伸粘結(jié)強度為1.10MPa，通過76個月的持續(xù)大氣自然老化，一直保持在0.93MPa~1.14MPa之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差僅6.4%，拉伸粘結(jié)強度歷年來結(jié)果無明顯差異，基本保持不變;初始斷裂伸長率為265%，在初期因深層后固化而略有增加，3.5個月后增加到380%左右，基本上一直保持在330%~436%之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差9.3%，斷裂伸長率歷年來結(jié)果無明顯差異，趨于穩(wěn)定。可見，經(jīng)過76個月深圳地區(qū)(亞熱帶季風(fēng)氣候)的自然老化，工程用質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠力學(xué)性能保持穩(wěn)定不變，具有優(yōu)異的耐久穩(wěn)定性。
3.3鄭州地區(qū)不同品牌硅酮結(jié)構(gòu)膠自然老化試驗結(jié)果
不同品牌硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在鄭州地區(qū)同樣自然條件下同期進行了持續(xù)72個月的自然老化跟蹤試驗(由于試樣數(shù)量原因，一些廠家產(chǎn)品跟蹤了48個月)，歷次測試結(jié)果見表6，自然老化后力學(xué)性能的變化趨勢見圖7。
由以上圖表可以看出，“思藍德”質(zhì)保25年硅酮結(jié)構(gòu)密封膠初始拉伸粘結(jié)強度為1.10MPa，通過72個月的持續(xù)大氣自然老化，一直保持在0.94MPa~1.13MPa之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差僅5.9%，拉伸粘結(jié)強度歷次結(jié)果無明顯差異，基本保持不變;初始斷裂伸長率為265%，在初期因深層后固化而略有增加，6個月后增加到380%左右，之后一直保持在333%~447%之間上下浮動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差8.7%，斷裂伸長率歷次結(jié)果無明顯差異，趨于穩(wěn)定。可見，經(jīng)過72個月鄭州地區(qū)(溫帶季風(fēng)氣候)的自然老化，“思藍德”質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)密封膠力學(xué)性能保持穩(wěn)定不變，具有優(yōu)異的耐久穩(wěn)定性。
國內(nèi)1#試樣，拉伸粘結(jié)強度稍有降低，伸長率明顯降低。粘結(jié)強度在初始的6個月稍有增大(從初始1.13MPa增至1.26 MPa)，到12個月時恢復(fù)到初始值左右(1.13 MPa)，之后緩慢降低，48個月時為 0.85 MPa;但伸長率明顯降低，初始時142%，到12個月以后急劇降低至72%，降低了近50%。
國內(nèi)2#試樣，拉伸粘結(jié)強度和斷裂伸長率均有明顯降低。拉伸粘結(jié)強度從初始的0.96 MPa降低到48個月時的0.55MPa;伸長率初始時229%，6個月內(nèi)急劇降低至54%，之后緩慢降低，48個月時僅僅只有22%，已變硬變脆。
國內(nèi)3#試樣，拉伸粘結(jié)強度保持良好，伸長率有所降低。拉伸粘結(jié)強度在48個月內(nèi)一直保持在1.34MPa~1.48MPa之間上下浮動，歷次結(jié)果無明顯差異;伸長率初始時154%，6個月內(nèi)降低至115%左右，之后趨于穩(wěn)定。
國外1#試樣，拉伸粘結(jié)強度保持良好，伸長率明顯降低。拉伸粘結(jié)強度在48個月內(nèi)一直保持在0.83MPa~1.05MPa之間上下浮動，歷次結(jié)果無明顯差異;伸長率初始時282%，3個月時急劇降低至150%左右，之后趨于穩(wěn)定。
國外2#試樣，拉伸粘結(jié)強度保持良好，伸長率明顯降低。拉伸粘結(jié)強度在48個月內(nèi)一直保持在1.01MPa~1.24MPa之間上下浮動，歷次結(jié)果無明顯差異;伸長率初始時113%，6個月時急劇降低至70%左右，之后趨于穩(wěn)定。
3.4“動態(tài)”跟蹤測試
為進一步測試工程所用結(jié)構(gòu)膠實際應(yīng)用多年后的老化狀況，2017年，將該工程北立面7樓夾膠玻璃拆卸(見圖8)，取出該玻璃板塊所用灰色質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠樣品進行性能檢測，與初始應(yīng)用到該工程時的性能進行對比，檢測結(jié)果見表7。
從表7中可以看出，該工程所用灰色質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)密封膠經(jīng)過6年實際應(yīng)用后，最大拉伸強度及伸長率均與初始時相比基本保持不變，性能穩(wěn)定。
綜合以上分析，可以看出，隨著自然老化時間的增長，中國市場國內(nèi)外不同品牌的硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)拉伸強度和伸長率表現(xiàn)出不同程度的變化。符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG002及建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T475質(zhì)保25年的“思藍德”硅酮結(jié)構(gòu)膠拉伸粘結(jié)強度基本保持不變，伸長率在老化初期略有增加，3個月后基本趨于穩(wěn)定。可見，國內(nèi)市場所售硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，不同品牌質(zhì)量水平差異較大，質(zhì)保25年結(jié)構(gòu)膠具有良好的力學(xué)和彈性保持能力，能夠更好的保證幕墻的安全和使用壽命。
4.結(jié)論
(1)國內(nèi)市場所售硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，不同品牌產(chǎn)品質(zhì)量水平及自然老化性能差異較大，隨著自然老化時間的增長，中國市場國內(nèi)外不同品牌的硅酮結(jié)構(gòu)膠滿足的標(biāo)準(zhǔn)不同，其拉伸粘結(jié)強度和伸長率表現(xiàn)出不同程度的變化。國內(nèi)外不同品牌滿足GB16776質(zhì)保10年硅酮結(jié)構(gòu)膠的伸長率均有明顯降低，部分樣品拉伸強度明顯衰減;滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG002及建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T475的 “思藍德”質(zhì)保25年硅酮結(jié)構(gòu)密封膠力學(xué)性能穩(wěn)定不變，具有良好的力學(xué)和彈性保持能力，具有優(yōu)異的耐自然環(huán)境老化性能及耐久穩(wěn)定性，能夠更好的保證幕墻的安全和使用壽命。
(2)在強臺風(fēng)的作用下，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的硅酮結(jié)構(gòu)膠依然能夠保證幕墻的安全，但是一些性能差甚至不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的硅酮結(jié)構(gòu)膠具有導(dǎo)致玻璃板塊整片脫落的風(fēng)險。因此，在沿海臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，門窗幕墻工程更應(yīng)當(dāng)選用高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)密封膠產(chǎn)品，以確保幕墻安全。
參考文獻
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