既有建筑幕墙结构密封胶的耐久性分析测试方法研究

2014-04-25

“既有建筑幕墙结构密封胶的耐久性分析测试方法研究”由中国建筑科学研究院国家化学建筑材料测试中心总工程师邸小坛研究员主持完成，针对既有建筑幕墙硅酮结构密封胶的耐久性分析测试方法进行研究。选用了国内目前建筑市场占有率较高的4家硅酮结构密封胶生产企业的产品，对其进行了系统的老化试验和耐久性能评价的研究。通过实验室力学性能的测试，确定了不同老化阶段硅酮结构密封胶力学性能的劣化曲线。通过多种分析仪器的综合运用，对结构密封胶老化过程中的结构参数进行了表征，从分子链运动的角度研究了其老化机理。通过对既有幕墙硅酮结构密封胶进行现场的间接测试和取样的分析测试，使得确定既有幕墙硅酮结构密封胶老化后的力学性能指标和老化所处的阶段成为可能。

主要研究内容

1．人工老化结构密封胶力学性能分析研究

选取了国内目前建筑市场占有率居前的4个国内外结构密封胶企业生产的8个硅酮结构密封胶产品，将8个产品分别制备成哑铃型和工字型两种型式试样，对每种类型样品分别采用热老化和紫外荧光老化两种典型人工加速老化方式，进行了长达5000 h的老化试验，样品共计176组。对不同老化时间的样品进行了力学性能的测试，得到了大量的测试数据。

通过对老化后的力学性能测试数据进行分析，得到了结构胶力学性能随老化时间的关系曲线；同时对哑铃型和工字型的结构胶样品的力学性能进行了相关性的研究，分析得到了结构胶的本体强度与粘结强度的倍数关系，以及伸长率之间的关系

2．人工老化结构密封胶耐久性热分析测试方法研究

针对实验室人工加速老化后的样品，采用差示扫描量热仪（DSC），表征了结构胶的熔融与结晶过程；采用热失重分析仪（TG），表征了结构胶的热分解温度和失重率；采用动态机械热分析仪（DMA），表征了结构胶的储能模量、损耗模量和损耗因子。通过这3种热分析仪器的综合运用，从材料内部分子链结构的变化验证了其老化过程的转变及其老化机理，得到了结构胶的各结构参数随老化时间的关系曲线，建立了结构胶结构参数与力学性能的联系。同时综合运用扫描电镜和傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪对样品老化过程中的表观形貌及特征有机官能团的变化进行了表征。

3．既有建筑幕墙结构密封胶力学性能现场分析测试方法研究

对既有建筑结构密封胶进行现场取样，建立了现场取样及制备的方法，在实验室测试现场取得的试样的本体拉伸性能。结合在实验室试验得到的结构胶本体拉伸性能与粘结性能的关系，间接确定现场取得样品的粘结性能。

4．既有建筑幕墙结构密封胶耐久性热分析测试方法研究

对现场取得的结构胶样品进行分析仪器测试，以分析其经长年自然老化后分子结构的劣化规律。综合运用DSC、TG、DMA对其结构参数以及全反射红外光谱对其表层结构进行表征，分析了其自然老化后分子结构的劣化规律。

5．既有建筑幕墙结构密封胶和人工老化结构密封胶的相关性研究

对人工加速老化后的结构胶样品的力学性能数据进行了再处理，提出了相对粘结强度和相对粘结伸长率的概念。对实验室人工加速老化后结构胶的力学性能和结构参数分别进行了相关性研究，得到了结构胶老化后相对粘结强度和相对伸长率的关系曲线，通过对关系曲线进行归一化处理，得到了代表结构胶老化后力学性能的拟合曲线及函数方程式。对比既有幕墙结构胶的性能参数，初步建立了既有建筑幕墙结构胶的耐久性分析测试与评定方法，为推定既有幕墙结构胶老化剩余年限创造了条件。

推广应用前景

国内许多服役10年以上的玻璃幕墙已超过结构胶的保证期限，不同类型的事故偶有发生，造成人员损伤和财产损失，社会影响甚大，尤其是起粘接承载作用的结构密封胶的安全耐久性问题已危害到公共安全，但现有的标准规范体系中缺乏相应的针对既有建筑幕墙结构密封胶的检测技术和手段。因此该项目的研究成果能为既有建筑幕墙结构密封胶的耐久性检测与评定提供技术支持，从而从源头避免或减少人员损伤和财产损失，具有很好的社会效益。

同时，该研究成果中确定了不同人工加速老化条件下结构胶不同老化阶段力学性能的关系及关系曲线，这对于企业针对性地研发高性能的产品及产品在不同区域的选择性的应用具有重要的指导意义。