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建筑幕墙用硅酮结构密封胶标准有关设计要求
http://www.31wood.com 2018-05-17 17:09:12 中国玻璃网

  1.前言

  我国现行标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003对建筑幕墙用硅酮结构密封胶的设计和选用做出相应规定,同时国内外有关建筑用硅酮结构胶的多个标准也提出技术指标要求,目前主要有我国国家标准GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》、建工行业标准JG/T475-2015《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》、美国标准ASTM C1184-2005《硅酮结构密封胶》、欧洲标准ETAG 002-2012《结构密封胶装配套件(SSGK)欧洲技术认证指南》、EN15434-2010《建筑用玻璃-结构用或抗紫外线密封胶产品标准(用于结构密封装配或外露密封中空玻璃单元)》。硅酮结构密封胶的设计和选择涉及建筑幕墙安全,选用合理的标准以便做出规范的设计对幕墙安全起着关键作用,本文通过分析国内外相关标准,对幕墙设计采用标准的合理性做出探讨。

  2.产品标准与设计相关的要求

  2.1 ASTM C1184

  美国标准ASTM C1184中对结构胶粘结强度的试样方法为取5个试样进行拉伸试验,记录5个试样的很大拉伸强度并计算其平均值,要求23℃强度平均值≥0.345MPa[3]。按照强度设计值0.14 MPa计算,其很小设计安全系数约为2.5。虽然很小设计安全系数不大,但是标准ASTM C1184中要求结构胶在高温88℃、低温-29℃、浸水、水紫外光照老化后的强度平均值均≥0.345MPa,即结构胶老化后的拉伸粘结强度性能和初始的要求一致,且经过老化后设计安全系数仍保持在2.5以上,意在保证结构胶的耐久稳定性。但实际上,有些结构胶产品为通过该标准要求,将初始强度提高至很大,即使老化后有大幅度的衰减,仍然能够满足标准要求。例如:产品初始强度1.5MPa,经老化试验后强度衰减70%,仅仅保留30%,则老化后强度值为0.45MPa,仍然满足标准中≥0.345MPa的要求。

  2.2 GB16776

  GB 16776-2005主要参照美国标准ASTM C1184编制,23℃拉伸粘结性的考察也是取5个试样进行拉伸试验,要求5个试样的拉伸粘结强度平均值≥0.60MPa[4]。按照强度设计值0.14 MPa计算,其很小设计安全系数约为4。标准GB 16776对结构胶的耐老化性能要求结构胶在高温90℃、低温-30℃、浸水、水紫外光照老化后的强度平均值均≥0.45MPa,较初始强度的要求有所降低,但老化后的设计安全系数保持在3以上,意在控制结构胶产品仍然具有一定的耐久性。但该要求与美国标准ASTM C1184有同样的弊端,一些结构胶产品将初始强度提高至很大,即使老化后有大幅度的衰减,仍然能够满足标准要求。但这类产品老化后性能衰减明显,易出现过早失效现象,使用寿命很短。

  2.3 JG/T475(ETAG002、EN15434)

  JG/T475适用于设计使用年限不低于25年的建筑幕墙工程使用的硅酮结构密封胶,其相关指标参考了欧洲ETAG002、EN15434标准[5~7]。关于硅酮结构胶23℃拉伸粘结的强度,JG/T475要求强度标准值Ru,5≥0.50MPa,标准取值方法参照欧洲标准ETAG002、EN15434,与我国GB 50068《建筑结构可靠度设计统一标准》规定一致,即材料强度的概率分布宜采用正态分布或对数正态分布,材料强度的标准值取其概率分布的0.05分位值确定[8]。强度标准值计算方法为10个平行试样的强度平均值扣除其标准偏差影响后得出的数值。

  由上述公式可以看出,“标准值”和“平均值”两者概念不同,不宜将JG/T475和GB16776标准中强度值技术指标的大小进行直接比较。JG/T475标准规定拉伸粘结强度标准值≥0.5MPa,一般是高于GB16776中强度平均值≥0.6 MPa的要求。

  JG/T475标准要求报告结构胶的初始刚度及拉伸模量(刚度模量),GB16776对该项没有提出要求。初始刚度表征粘结材料及粘结件抵抗弹性变形的能力,以某一特定应变时的应力表示(K12.5即表示应变12.5%时的应力);刚度模量是密封胶粘结构件变形时拉应力与对应变形量的比值,表征粘结材料及粘结构件抵抗弹性变形的能力,初始刚度及模量是结构按承载能力极限状态设计的重要参数,幕墙用结构胶的尺寸设计与刚度模量有着密切关系。

  对结构胶的耐老化性能要求方面,JG/T 475-2015规定80℃、-20℃、水紫外光照、高温100℃、盐雾、酸雾、清洁剂、机械疲劳等老化试验处理后拉伸粘结强度保持率≥75%,是一动态指标,并非一定值。旨在控制结构胶产品的耐久性,即要求结构胶在长期使用过程中经受各种老化因素的影响,仍然能够保持较稳定的性能,具有较长的使用寿命。这也是满足JG/T 475-2015标准的结构胶之所以具有预期25年使用寿命的关键要求。相比较标准ASTM C1184和GB 16776-2005中静态指标要求更合理,避免一些产品为了满足标准要求,大幅度提高23℃条件下拉伸粘结强度,以达到老化处理后拉伸粘结强度大量衰减后仍然满足标准ASTM C1184和GB 16776-2005的要求。例如前述示例:结构胶初始23℃条件下拉伸强度1.5MPa,老化后为0.45MPa,是符合标准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。

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