安泰建筑胶：幕墙结构胶的科学应用及使用寿命探讨
随着高层建筑越变越多，新颖、时尚的门窗幕墙运用也越发广泛，然而其安全性、科学性以及节能等问题也引发热议。为深入理解门窗幕墙现状，触摸产业链发展脉搏，搭建供需有效对接，7月16日，由中国房地产采购平台主办，安泰建筑胶、泰诺风、国强五金、和平铝业、信义玻璃协办的高层建筑门窗幕墙材料“优采”前沿高峰论坛在北京五洲皇冠国际酒店隆重召开，万科、万达等60余家地产商以及各门窗企业大咖云集，就门窗幕墙现状坐而论道，再掀门窗论坛新高潮。会上，来自安泰建筑胶的技术部经理肖珍女士发表了题为《幕墙结构胶的科学选用及使用寿命探讨》。
安泰建筑胶的技术部经理 肖珍
以下是会议实录：
肖珍：尊敬的各位领导，门窗幕墙界朋友们，大家下午好！
我来自广州集泰化工股份有限公司，安泰建筑胶是我们集泰化工旗下一大品牌。
接下来我为大家分享的主题是“幕墙结构胶科学应用及使用寿命探讨”。
随着我国幕墙事业的发展，先期的一些幕墙建筑年龄越来越高，由于密封胶粘结失效而引发的玻璃脱落事件已严重威胁到人们的生命和财产安全。
2011年7月9日，以杭州庆春大厦的事故为例，在座各位应该都有所了解，这起事故发生于2011年7月9日，一块玻璃幕墙从高空坠下，致使一名19岁女孩截肢。通过专家论证，分析原因为结构胶用胶错误，以及结构胶粘结失效。
幕墙结构胶如何确保幕墙的安全性？我个人认为首先幕墙结构胶应用要科学，再次使用寿命要有保障。
对于幕墙结构胶的科学应用，主要从以下四个方面进行详细分析。
第一，幕墙结构胶种类选择，按照JGJ102《玻璃幕墙工程技术规范》中，3.1.4明确规定：“隐框和半隐框玻璃幕墙，其玻璃和铝型材的粘结必须采用中性硅酮结构密封胶；全玻幕墙和点支撑幕墙采用镀膜玻璃时，不应采用酸性硅酮密封胶粘结。”为什么结构胶必须采用硅酮型的呢，是由于硅酮结构胶的分子结构决定的。硅酮结构胶的分子结构以Si-O化学键为主，其化学键能(108kcal/mol)比紫外光的能量大，所以硅酮结构胶具有耐候、耐氧、耐臭氧、耐紫外线和耐热、耐寒等优异性能。
第二，幕墙结构胶的基本性能，102规范中3.6.1明确规定：“幕墙用硅酮结构胶应符合现行国家标准GB 16776的规定。”国标16776首次发布是1997年，并于2005年进行第一次修订。
国外最早的相关标准是美国标准，ASTM C 1184，并且欧洲于1999年颁布了ETAG 002，并于2012年修订，欧洲还有EN 15434，这两项对硅酮结构胶基本性能要求基本相同，后续寿命探讨中会详细介绍欧标情况。
第三，幕墙结构胶的变位承受能力。在JGJ 102规范中对硅酮结构胶粘结厚度ts给出如下计算公式，里面有一个参数，就是δ值。δ代表硅酮结构密封胶的变位承受能力。在新的JGJ102规范中，对这个公式也作出了改动。大家可看到改动前后的两个公式中，δ值都是作为分母出现，也就是说δ值越大，厚度计算结果就越小，更加节约成本；换句话说，在厚度值固定的情况下，如果结构胶厂家提供的δ值越大，说明这个设计更安全。从这个公式表面来看，δ值确实越大越好，但是根据经验来看，δ值的最佳取值范围是8%-12%。那为什么最大值不能超过12%呢？因为δ值代表的是结构胶承受0.14MPa时的伸长率，如果δ值过大，就意味着结构胶受到一点风吹草动，就会产生较大位移，幕墙也会存在很大风险。δ值在国标甚至欧标中都没有对这个数据进行报告，但这个值又必须由结构胶厂家提供给设计师们进行计算，下面我将以我司安泰-双组份硅酮结构胶168,2015年“国家化学建筑材料测试中心”的检测报告为例告诉大家如何推算出δ值。在检测报告中，有三个值分别为23℃伸长率为10%、20%、40%对应的拉伸模量，根据以上这三个值，我们可以画出一条曲线，通过延长曲线，就可以推算出0.14MPa时的伸长率，也就是硅酮结构密封胶的变位承受能力δ值。大家可以看到安泰-168双组份结构胶在2015年检测中δ值取8%，安泰-169单组份结构胶的δ值取11%。。
第四，如何确保工程质量。在102规范中3.6.2明确规定：“硅酮结构密封胶使用前，应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验。”在GB 16776中5.3的要求规定：“硅酮结构胶必须做相容性和粘结性试验。”
但实际应用过程中存在以下五个方面问题。1、施工前未进行粘结性和相容性试验，前面讲的杭州庆春大厦的案例也验证了这点。2，型材与规范要求不符。特别是部分地区大量使用光铝的情况。3，施工时抵触使用底漆，主要是施工方对底漆没有正确的认识，并考虑增加人工成本的因素。4、养护环境和养护时间未达到要求。5、施工后未进行随批剥离和单元件切胶试验。
以上存在的这些质量甚至安全隐患，我们安泰是如何预防的呢？我们采取的措施是建立幕墙工程用胶档案，并且至少保存25年。安泰必不可少的工程档案资料有以下七份：试验申请表，粘结性和相容性报告、送货单，出厂检验报告、技术交流记录、现场服务表、质量保证书
这个表格是我们现场服务需填写的一份表格。分别记录以下内容：对结构胶的型号、批量、数量进行记录；实际工程材料与之前送检粘结性和相容性的厂家型号是否一致；施工条件、温度、湿度、施工场地是否符合标准规范要求；结构胶粘接宽度、厚度是否符合102规范要求，以及是否符合设计图纸要求；最后需复核施工单位有没有按照GB 16776附录D要求进行检测，包括随批剥离试验、单元件切胶试验、浸水试验、表干时间、拉断时间、回弹特征和蝴蝶试验。以确保工程质量。
下面探讨一下幕墙结构胶的使用寿命问题。这个表格里面对国内外标准进行了简单的对比分析，前两个是国标和美标，这两个都是产品标准，检测对象是硅酮结构胶的性能，质量保证年限都是10年，欧洲标准ETAG 002，是认证体系，对象是幕墙系统，包括设计、材料厂家的质量管理体系、施工规范，而且性能指标比美国标准、中国标准高很多，质保年限是25年。这上面可以看出，国家标准与欧洲标准存在比较大差异。
国内采取的解决方法是通过增加建工行业标准《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》，此标准也是引用的欧洲标准，目前这个标准已经进入报批稿阶段。我们也是该标准的参加单位。在标准编制组成员成立以后，总共有24人分别对欧洲道康宁技术中心、德国IFT实验室及西卡研发中心进行了考察。
考察结论，按照标准规定，ETAG002中指的是25年政府对幕墙系统设计的最低要求，硅酮结构密封胶作为其中一种材料也是要求达到25年的。实际应用情况：在欧标出现以前，仅有美标质保是10年，但实际应用有许多达到25年甚至40年的建筑幕墙案例，且欧标比美标更加完善，更加苛刻，所以执行欧标能质保2年是有保障的。对于25年的判定依据，我们的客户非常关注，考察结论明确指出，胶的可使用年限没有一个确定方法来做评估，主要是凭经验值来判断。
下面对国标和欧标对产品性能要求上进行一个对比：第一，在密封胶产品的一致性鉴定方面，欧标增加了密封胶的红外光谱分析和热重分析，可以检测出结构胶中是否有添加有害增塑剂及含量，也可以反映出生产商的原材料和产品配方以及生产工艺有没有显著变化。第二，环境因素对密封胶的加速老化方面，欧标相对于国标增加了三个环境因素，二氧化硫酸雾、氯化钠烟雾、100℃7天处理后。而且前面几个条件更加严格，特别是水-紫外试验，GB 16776试验300h，而欧标试验1008h。第三，力学因素对密封胶的加速老化方面，国标只有拉伸；欧标增加了剪切、撕裂、疲劳循环和蠕变性能，更加符合结构胶的实际受力情况。第四，底涂液的应用方面，特别是像我服务过的江河幕墙，要求所有铝型材表面要加底涂处理，在国标16776在检测性能的时候是不允许涂刷的，欧标里允许涂刷。第五，对于寿命的判定方法，欧标更加合理，主要表现为老化以后对力学性能的保持率判断，国标是绝对值，要求≥0.45MPa，欧标强调相对值≥75%。第六，质保年限，国标是10年，欧标是25年，前面说到质保年限主要依据是凭经验值来判断，国标16776当时是参考了美标，并且部分指标还严于美标，美标给出的质保年限就是10年。符合欧标的产品至少25年质量保证，实际情况达到40甚至更长时间的幕墙工程案例中，结构胶性能依然合格。而据我了解，符合GB 16776的厂家也有提供15年、20年甚至极少数厂家提供25年质保的情况。另外一方面，前者是产品标准，后者是认证体系，对厂家质量体系要求，以及售后服务要求，也是更加完善。
最后用一句话总结我今天的演讲：我们安泰一直以来都是秉承“实在好胶，安心选择”的理念，让建筑更安全，让城市更美丽。谢谢大家！
