技術(shù)文檔：玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠失效原因及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

【中玻網(wǎng)】我國幕墻建筑自1983年起步，20世紀(jì)90年代中期達(dá)到高潮，到2010年底，我國已建成了約2億m2的各式建筑幕墻（包括采光屋面），占世界總量的50％以上。然而，隨著玻璃幕墻使用量的增多及服役年限的增加，幕墻玻璃突發(fā)掉落事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。
　　
　　結(jié)構(gòu)膠失效是導(dǎo)致幕墻玻璃掉落較主要的原因之一�，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB16776—2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》和JGJ102—2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》要求結(jié)構(gòu)膠提供10年的質(zhì)量保證。按照這個(gè)規(guī)定，20世紀(jì)80年代以來我國所建的玻璃幕墻，特別是90年代所建的隱框玻璃幕墻所用的結(jié)構(gòu)膠，目前均已超過了質(zhì)量保證期，開始出現(xiàn)各種不同的失效現(xiàn)象。相關(guān)調(diào)查表明，因結(jié)構(gòu)密封膠失效引起的玻璃幕墻質(zhì)量問題占到玻璃幕墻所有質(zhì)量問題的40％以上。因此，深入剖析玻璃幕墻用結(jié)構(gòu)膠失效模式及其原因，并開展相關(guān)的檢驗(yàn)技術(shù)研究，對(duì)防范幕墻玻璃掉落、指導(dǎo)既有玻璃幕墻加固維修或新建玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　
　　1、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠失效原因
　　
　　玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠失效主要表現(xiàn)為：結(jié)構(gòu)膠脫膠、斷膠、開裂、粉化、硬化等。結(jié)構(gòu)膠失效可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)性能退化，達(dá)不到其設(shè)計(jì)功能要求。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠失效的因素很多，既有結(jié)構(gòu)膠自身因素，也有結(jié)構(gòu)膠服役的外部環(huán)境因素。本文通過對(duì)多年既有玻璃幕墻現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果的分析，總結(jié)了玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠的各種失效模式，特別對(duì)一些引起玻璃幕墻失效因素但目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并沒涉及到的新問題進(jìn)行了剖析。
　　
　　1.1施工、設(shè)計(jì)及選材不當(dāng)造成結(jié)構(gòu)膠失效
　　
　　早期的玻璃幕墻（特別是20世紀(jì)80年代中后期至90年代中期建設(shè)的玻璃幕墻）由于沒有具體的施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致質(zhì)量參差不齊，問題特別突出，主要表現(xiàn)為：選用劣質(zhì)的結(jié)構(gòu)膠；結(jié)構(gòu)膠選材不當(dāng)；結(jié)構(gòu)膠未進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)；結(jié)構(gòu)膠未按施工要求進(jìn)行施工；
　　
　　結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì)時(shí)力學(xué)計(jì)算不合理等。這些因素嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)膠的服役質(zhì)量及壽命，導(dǎo)致玻璃幕墻在未達(dá)到服役年限、甚至新建不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。圖1顯示了一玻璃幕墻工程因使用了不合格的結(jié)構(gòu)膠，在服役若干年后出現(xiàn)嚴(yán)重老化脫膠問題，其中脫膠處裂縫能夠?qū)?.2mm的卡片插進(jìn)去。

　　1.2結(jié)構(gòu)膠老化失效
　　
　　在結(jié)構(gòu)膠失效因素中，結(jié)構(gòu)膠老化是較主要的因素。結(jié)構(gòu)膠在使用過程中，受到環(huán)境中的光、熱、氧（臭氧）以及各種介質(zhì)和微生物等多種因素的影響與作用，其粘結(jié)性能會(huì)逐漸下降，甚至被破壞，在潮濕、腐蝕介質(zhì)及陽光直射等環(huán)境中更是如此，特別是當(dāng)濕度≥95％，溫度高于50~60°C時(shí)，水分會(huì)成為影響粘接界面強(qiáng)度的元兇。因?yàn)�，水能滲入粘接層內(nèi)部，而且侵蝕粘接界面比侵入結(jié)構(gòu)膠本體快，其過程是水從粘接界面邊緣滲入并逐漸向膠體中心區(qū)域擴(kuò)展，隨著時(shí)間的推移，滲入粘接界面內(nèi)的水量會(huì)越來越多，從而降低結(jié)構(gòu)膠與被粘接物表面的吸附力，造成結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)性能下降和使用壽命縮短；滲入膠體的水還會(huì)使結(jié)構(gòu)膠本身產(chǎn)生溶脹，降低膠體的物理性能。目前，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)膠的耐老化性能主要采用人工加速老化實(shí)驗(yàn)。比如，ETAG002《結(jié)構(gòu)密封膠玻璃裝配系統(tǒng)技術(shù)審核指南》要求：密封膠在浸水-紫外線輻射、鹽霧、酸霧、清潔劑浸泡4項(xiàng)加速老化后，結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度不得低于其初始強(qiáng)度的75％，與基材的粘結(jié)破壞面積不大于10％。將結(jié)構(gòu)膠放入高溫高濕環(huán)境（濕度≥95％，溫度在25~55°C之間有規(guī)律的循環(huán)變化）進(jìn)行人工加速老化，并對(duì)不同老化時(shí)間的結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行加載獲得變形與載荷曲線圖，見圖2。結(jié)構(gòu)膠加載破壞后的斷面圖，見圖3。

　　如圖2所示，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，除了結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度降低外，加載曲線斜率也明顯加大了，說明結(jié)構(gòu)膠老化后彈性模量變大了。此外，老化前，結(jié)構(gòu)膠被拉斷位置處在結(jié)構(gòu)膠本身，屬結(jié)構(gòu)膠內(nèi)聚破壞；而老化后的結(jié)構(gòu)膠在粘接界面處被破壞，主要表現(xiàn)為界面拉斷（圖3）。以上結(jié)果表明，雖然老化后結(jié)構(gòu)膠本身的強(qiáng)度和界面粘結(jié)強(qiáng)度均下降，但是界面粘結(jié)強(qiáng)度下降更多，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)膠本身的強(qiáng)度。因此，老化后結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度決定了整個(gè)粘接件的強(qiáng)度。