建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)設(shè)計(jì)要求

【中玻網(wǎng)】1.前言

　　我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003對(duì)建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的設(shè)計(jì)和選用做出相應(yīng)規(guī)定，同時(shí)國(guó)內(nèi)外有關(guān)建筑用硅酮結(jié)構(gòu)膠的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也提出技術(shù)指標(biāo)要求，目前主要有我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》、建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T475-2015《建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184-2005《硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》、歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG 002-2012《結(jié)構(gòu)密封膠裝配套件(SSGK)歐洲技術(shù)認(rèn)證指南》、EN15434-2010《建筑用玻璃-結(jié)構(gòu)用或預(yù)防光線直射密封膠產(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)》。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的設(shè)計(jì)和選擇涉及建筑幕墻安全，選用合理的標(biāo)準(zhǔn)以便做出規(guī)范的設(shè)計(jì)對(duì)幕墻安全起著關(guān)鍵作用，本文通過分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)幕墻設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的合理性做出探討。

　　2.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)相關(guān)的要求

　　2.1 ASTM C1184

　　美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184中對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強(qiáng)度的試樣方法為取5個(gè)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，記錄5個(gè)試樣的很大拉伸強(qiáng)度并計(jì)算其平均值，要求23℃強(qiáng)度平均值≥0.345MPa[3]。按照強(qiáng)度設(shè)計(jì)值0.14 MPa計(jì)算，其很小設(shè)計(jì)安全系數(shù)約為2.5。雖然很小設(shè)計(jì)安全系數(shù)不大，但是標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184中要求結(jié)構(gòu)膠在高溫88℃、低溫-29℃、浸水、水紫外光照老化后的強(qiáng)度平均值均≥0.345MPa，即結(jié)構(gòu)膠老化后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度性能和初始的要求一致，且經(jīng)過老化后設(shè)計(jì)安全系數(shù)仍保持在2.5以上，意在保證結(jié)構(gòu)膠的耐久穩(wěn)定性。但實(shí)際上，有些結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品為通過該標(biāo)準(zhǔn)要求，將初始強(qiáng)度提高至很大，即使老化后有大幅度的衰減，仍然能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。例如：產(chǎn)品初始強(qiáng)度1.5MPa，經(jīng)老化試驗(yàn)后強(qiáng)度衰減70%，僅僅保留30%，則老化后強(qiáng)度值為0.45MPa，仍然滿足標(biāo)準(zhǔn)中≥0.345MPa的要求。

　　2.2 GB16776

　　GB 16776-2005主要參照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184編制，23℃拉伸粘結(jié)性的考察也是取5個(gè)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，要求5個(gè)試樣的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度平均值≥0.60MPa[4]。按照強(qiáng)度設(shè)計(jì)值0.14 MPa計(jì)算，其很小設(shè)計(jì)安全系數(shù)約為4。標(biāo)準(zhǔn)GB 16776對(duì)結(jié)構(gòu)膠的耐老化性能要求結(jié)構(gòu)膠在高溫90℃、低溫-30℃、浸水、水紫外光照老化后的強(qiáng)度平均值均≥0.45MPa，較初始強(qiáng)度的要求有所降低，但老化后的設(shè)計(jì)安全系數(shù)保持在3以上，意在控制結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品仍然具有一定的耐久性。但該要求與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184有同樣的弊端，一些結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品將初始強(qiáng)度提高至很大，即使老化后有大幅度的衰減，仍然能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。但這類產(chǎn)品老化后性能衰減明顯，易出現(xiàn)過早失效現(xiàn)象，使用壽命很短。

　　2.3 JG/T475(ETAG002、EN15434)

　　JG/T475適用于設(shè)計(jì)使用年限不低于25年的建筑幕墻工程使用的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，其相關(guān)指標(biāo)參考了歐洲ETAG002、EN15434標(biāo)準(zhǔn)[5~7]。關(guān)于硅酮結(jié)構(gòu)膠23℃拉伸粘結(jié)的強(qiáng)度，JG/T475要求強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Ru,5≥0.50MPa，標(biāo)準(zhǔn)取值方法參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG002、EN15434，與我國(guó)GB 50068《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定一致，即材料強(qiáng)度的概率分布宜采用正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值取其概率分布的0.05分位值確定[8]。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算方法為10個(gè)平行試樣的強(qiáng)度平均值扣除其標(biāo)準(zhǔn)偏差影響后得出的數(shù)值。

　　由上述公式可以看出，“標(biāo)準(zhǔn)值”和“平均值”兩者概念不同，不宜將JG/T475和GB16776標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)度值技術(shù)指標(biāo)的大小進(jìn)行直接比較。JG/T475標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定拉伸粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≥0.5MPa，一般是高于GB16776中強(qiáng)度平均值≥0.6 MPa的要求。

　　JG/T475標(biāo)準(zhǔn)要求報(bào)告結(jié)構(gòu)膠的初始剛度及拉伸模量(剛度模量)，GB16776對(duì)該項(xiàng)沒有提出要求。初始剛度表征粘結(jié)材料及粘結(jié)件抵抗彈性變形的能力，以某一特定應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力表示(K12.5即表示應(yīng)變12.5%時(shí)的應(yīng)力);剛度模量是密封膠粘結(jié)構(gòu)件變形時(shí)拉應(yīng)力與對(duì)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，初始剛度及模量是結(jié)構(gòu)按承載能力較限狀態(tài)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，幕墻用結(jié)構(gòu)膠的尺寸設(shè)計(jì)與剛度模量有著密切關(guān)系。

　　對(duì)結(jié)構(gòu)膠的耐老化性能要求方面，JG/T 475-2015規(guī)定80℃、-20℃、水紫外光照、高溫100℃、鹽霧、酸霧、清潔劑、機(jī)械疲勞等老化試驗(yàn)處理后拉伸粘結(jié)強(qiáng)度保持率≥75%，是一動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并非一定值。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)期使用過程中經(jīng)受各種老化因素的影響，仍然能夠保持較穩(wěn)定的性能，具有較長(zhǎng)的使用壽命。這也是滿足JG/T 475-2015標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)膠之所以具有預(yù)期25年使用壽命的關(guān)鍵要求。相比較標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184和GB 16776-2005中靜態(tài)指標(biāo)要求更合理，避免一些產(chǎn)品為了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，大幅度提高23℃條件下拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，以達(dá)到老化處理后拉伸粘結(jié)強(qiáng)度大量衰減后仍然滿足標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184和GB 16776-2005的要求。例如前述示例：結(jié)構(gòu)膠初始23℃條件下拉伸強(qiáng)度1.5MPa，老化后為0.45MPa，是符合標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184和GB 16776-2005的，但是保持率只有30%(<75%)，不符合JG/T 475-2015要求。