《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》新標(biāo)準(zhǔn)解析

程　鵬，邢鳳群，郭月萍，楊玉寧， 金燕鴻 ，馮　培（鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司，河南 鄭州 450007）

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《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》新標(biāo)準(zhǔn)解析

程鵬，邢鳳群，郭月萍，楊玉寧， 金燕鴻 ，馮培
（鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司，河南 鄭州 450007）

摘要：詳細(xì)闡述了建工行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)JG/T 471—2015《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》的編制目的、依據(jù)及主要內(nèi)容。這項新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求、指標(biāo)和試驗方法與國外先進標(biāo)準(zhǔn)一致，對產(chǎn)品提出更加科學(xué)、合理、全面的要求，能夠嚴(yán)格控制產(chǎn)品的耐久穩(wěn)定性，為我國門窗幕墻中空玻璃彈性密封膠的應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)，為建筑安全節(jié)能提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：中空玻璃；密封膠；標(biāo)準(zhǔn)

中空玻璃作為一種節(jié)能、隔音的環(huán)保型產(chǎn)品，在建筑門窗幕墻上得到了廣泛應(yīng)用。2014年 我國全年中空玻璃產(chǎn)量突破 1億平方米［1］。目前我國中空玻璃存在的主要問題是壽命短、質(zhì)量沒有保證，主要表現(xiàn)在使用一段時間后中空玻璃出現(xiàn)結(jié)露、滲水、甚至玻璃脫粘現(xiàn)象。而直接導(dǎo)致中空玻璃隔熱保溫等功效完全喪失的主要原因是密封膠失效［2］。中空玻璃是粘接裝配的玻璃密封構(gòu)件，密封膠的耐久粘接是使用壽命的基本保證。為了控制中空玻璃用密封膠的產(chǎn)品質(zhì)量，采用科學(xué)嚴(yán)格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求是一項重要措施。 JG/ T 471—2015《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》（以下簡稱“新標(biāo)準(zhǔn)”）是根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建標(biāo)［ 2012］ 4號《關(guān)于印發(fā)2012年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂修訂計劃的通知》要求，由鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司及中國建筑科學(xué)研究院主編，于 2015年 7月 1日起實施。本文詳細(xì)闡述了新標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，并分析了各項指標(biāo)要求的意義及標(biāo)準(zhǔn)的先進性。

1 新標(biāo)準(zhǔn)編制目的及依據(jù)

我國目前有關(guān)中空玻璃用彈性密封膠的產(chǎn) 品 標(biāo) 準(zhǔn) 有GB/ T29755—2013（代 替JC/ T486—2001）《中空玻璃用彈性密封膠》和 GB24266—2009《中空玻璃用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品滿足應(yīng)用的基本性能及最低（合格）要求，未規(guī)定表征不同質(zhì)量水平材料的性能標(biāo)準(zhǔn)值，也未對產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定性和一致性提出要求，缺失密封膠粘接應(yīng)用必需的技術(shù)性能（如強度標(biāo)準(zhǔn)值、剛度、模量等）［3，4］。實踐表明僅有的合格性判定指標(biāo)不足以控制產(chǎn)品質(zhì)量，也難以滿足建筑工程應(yīng)用要求。現(xiàn)有建筑用中空玻璃時有建筑外片玻璃脫膠墜落傷人毀物、中空玻璃流油、粘接力下降造成工程拆解返工等事故發(fā)生，而這又多與產(chǎn)品必要的技術(shù)性能缺失或產(chǎn)品質(zhì)量波動過度及設(shè)計選材失當(dāng)有關(guān)，嚴(yán)重的甚至可歸結(jié)為偽劣、摻油產(chǎn)品的使用［5］。新標(biāo)準(zhǔn)參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETAG 0 0 2—2 0 1 2 、E N1 5 4 3 4—2 0 1 0 和E N 1279—2002（第3 部分及第4部分）［6～ 9］，以壽命 25年為目標(biāo)，對中空玻璃彈性密封膠耐久性、穩(wěn)定性、滲透性、應(yīng)力-應(yīng)變特性等技術(shù)性能和質(zhì)量一致性提出更為全面的要求。同時，針對中空玻璃單元在門窗幕墻上不同的安裝使用狀態(tài)設(shè)置了相應(yīng)的檢測項目，這對中空玻璃彈性密封膠的質(zhì)量控制更加有針對性，能夠更好地滿足門窗幕墻中空玻璃粘接設(shè)計選材和合理應(yīng)用。新標(biāo)準(zhǔn)與建筑門窗幕墻工程技術(shù)規(guī)范相協(xié)調(diào)，提高了建筑中空玻璃密封膠粘接結(jié)構(gòu)的可靠性和密封耐久性，為建筑安全節(jié)能和降低玻璃更換頻度提供了支持。

2 新標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

2.1新標(biāo)準(zhǔn)范圍、分類和產(chǎn)品標(biāo)記

新標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑門窗幕墻中用來粘接密封中空玻璃單元件的彈性密封膠。該密封膠既是中空玻璃單元件結(jié)構(gòu)連接材料又是保證中空氣體干燥狀態(tài)的密封屏障，可依據(jù)中空玻璃單元件在門窗幕墻上安裝使用狀態(tài)決定的密封膠承載用途將其進行分類標(biāo)記，標(biāo)準(zhǔn)中第4章節(jié)的條文和附錄 A中的圖例規(guī)定了用途分類（見圖 1），包括：承受陣風(fēng)和/或氣壓水平荷載的密封膠，標(biāo)記W（Wind load）；承受永久荷載的密封膠，標(biāo)記P （Permanent load）；隱框粘接裝配用硅酮 密 封 膠 ， 標(biāo) 記H（Hidden frame supported） 。其中，用途 W型密封膠相當(dāng)于明框玻璃幕墻及門窗中空玻璃用密封膠，用途 H和P型的密封膠是中空玻璃單元件外片玻璃與結(jié)構(gòu)框架的唯一連接件，涉及人身財產(chǎn)安全，應(yīng)采用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。

圖1　典型安裝中空玻璃密封膠承載形式Fig.1　Load bearing forms of insulating glass sealant in typical installation

產(chǎn)品除需要標(biāo)記用途、聚合物類型外，還要求標(biāo)記材料的強度標(biāo)準(zhǔn)值和模量規(guī)定值，這是表征該產(chǎn)品力學(xué)性能差異的重要特征值。新標(biāo)準(zhǔn)要求隨行文件提供的出廠檢驗報告中應(yīng)明示“規(guī)定值”等有關(guān)內(nèi)容。

2.2新標(biāo)準(zhǔn)項目和指標(biāo)

2.2.1物理性能

新標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品物理性能的要求見表 1。

表1　JG/T 471—2015對產(chǎn)品物理性能的要求Tab.1　Requirements of product physical properties in standard of JG/T 471—2015

2.2.1.1密封膠基本性能

中空玻璃密封膠首先應(yīng)該滿足密封膠的基本性能，如：密度、表干時間、下垂度、適用期等，對這些項目的要求能夠控制密封膠生產(chǎn)過程穩(wěn)定性，便于施工。

表干時間涉及到密封膠的工作修整時間，也可對密封膠固化速度做一粗略的估計以及確保密封膠能夠完全固化。適用期涉及到密封膠的施工效率及可操作性，適用期太短易導(dǎo)致操作時間不足。下垂度能夠反映打膠后的變形情況，是密封膠在施工過程中一項重要的工藝操作性能，尤其是在垂直立面上施工時，更顯出抗下垂性的重要意義，密封膠應(yīng)當(dāng)具有很好的觸變性，沒有變形。標(biāo)準(zhǔn)中密度、表干時間、下垂度、適用期等物理性能測試均按以往已有的標(biāo)準(zhǔn)方法進行。

2.2.1.2密封性能

水蒸氣透過率及氣體滲透率是考查密封膠對中空玻璃密封性能的2 個參數(shù)。中空玻璃密封膠的水蒸氣透過率影響中空玻璃的結(jié)露性能，透過率太高，會對中空玻璃的性能造成嚴(yán)重影響，新標(biāo)準(zhǔn)中該項試驗參照EN1279- 4 進行。附錄B 中空玻璃密封膠水蒸氣透過率的試驗方法是測定填充在中空腔內(nèi)干燥劑的吸濕量，相對評定中空玻璃密封膠的水蒸氣透過率，這種試驗方法比較切合中空玻璃實際應(yīng)用情況。因此，新標(biāo)準(zhǔn)指出中空玻璃實際應(yīng)用中密封膠水蒸氣透過率宜參照附錄 B試驗。氣體滲透率（氬氣）對于充氣中空玻璃的節(jié)能隔熱性能十分關(guān)鍵，密封膠氣體滲透率不能太大，否則會導(dǎo)致充氣中空玻璃過早失效，該項參照 GB11944—2012《中空玻璃》進行試驗［11］。

此外， GB11944—2012規(guī)定了加速耐久壽命相關(guān)試驗方法及技術(shù)要求，水氣密封耐久性試驗 77d后，密封的中空玻璃水分滲透指數(shù)I≤ 0.25， 平均值 Iav≤ 0.2。新標(biāo)準(zhǔn)采用上述水蒸氣透過率及氣體滲透率試驗方法與GB 11944—2012相協(xié)調(diào)，可評估彈性密封膠的密封性及相對壽命。

2.2.1.3質(zhì)量一致性要求

新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了熱重分析、紅外光譜分析、密度、硬度等控制項目，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和唯一性。密度關(guān)系到密封膠的用量和配比，以及產(chǎn)品的一致性。硬度太大或太小也會對密封膠的使用產(chǎn)生不良影響，同時硬度大小也能反映出產(chǎn)品是否一致。熱重分析可以定量分析密封膠中低沸點物質(zhì)的含量，紅外光譜可以定性地判斷出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，確定物質(zhì)組成。利用熱重分析和紅外光譜分析可以保證產(chǎn)品的一致性，杜絕偽劣產(chǎn)品的應(yīng)用，同時有效地判斷硅酮密封膠中是否摻有劣質(zhì)增塑劑（如白油等）。

2.2.2力學(xué)性能

新標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品力學(xué)性能的要求見表 2。密封膠的力學(xué)性能對其實際應(yīng)用十分重要，在建筑幕墻特別是造型獨特、高層建筑幕墻中，結(jié)構(gòu)密封膠承受的作用力更加復(fù)雜，它不僅僅承受正反方向的風(fēng)荷載作用力，還要承受剪切、機械疲勞等各種不同的作用力。這些復(fù)雜外力使結(jié)構(gòu)密封膠長期處于肉眼無法觀測到的動態(tài)變形狀態(tài)中，加速結(jié)構(gòu)密封膠的老化。中空玻璃在使用過程中還受到周圍環(huán)境因素的影響，如：雨水、紫外光照射、高溫、高濕、嚴(yán)寒等，以及沿海、鹽堿地帶鹽霧環(huán)境和因環(huán)境污染而產(chǎn)生的酸霧環(huán)境等，都會加速密封膠的老化，降低其使用壽命。此外，新型設(shè)計形式的高層建筑不斷涌現(xiàn)也對結(jié)構(gòu)密封膠的性能提出了更高的要求，因此需要設(shè)置相應(yīng)檢測項目以保障中空玻璃的安全。對于中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接用密封膠，以上這些因素都應(yīng)考慮；而對于中空玻璃用非結(jié)構(gòu)密封膠，僅需承受水平荷載，且有外部支撐裝置保護，密封膠不受外界鹽霧、酸霧等環(huán)境影響，也沒有剪切、撕裂、疲勞等復(fù)雜受力，因此只需要進行常溫、高溫及水-紫外光照射處理后粘接拉伸強度的測試。

粘接拉伸強度是評估密封膠的重要性能，依據(jù) GB50068對材料質(zhì)量要求的規(guī)定，新標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗并報告材料強度標(biāo)準(zhǔn)值、剛度模量， 表征不同產(chǎn)品的質(zhì)量水平［10］。剛度模量是密封膠粘接構(gòu)件變形時拉應(yīng)力與對應(yīng)變形量的比值，表征粘接材料及粘接構(gòu)件抵抗彈性變形的能力，初始剛度模量和粘接強度設(shè)計值是按結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計的重要參數(shù)，參照 ETAG002標(biāo) 準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)附錄C規(guī)定了相應(yīng)的測試和計算方法。

新標(biāo)準(zhǔn)參照 EN1279- 4針對中空玻璃邊緣氣密失效特點，規(guī)定在粘接拉伸試驗曲線OAB 區(qū)間（圖2） ，透過試件觀察不應(yīng)有可透視的破壞（圖3） ，這種判定方法對中空玻璃具有適用性。此外，還要求粘接拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線與 AB線交點的應(yīng)力與同條件下典型應(yīng)力應(yīng)變曲線與 AB線 交點的差值應(yīng)≤0.02 MPa （圖4） ，這就從力學(xué)性能方面對密封膠的一致性和質(zhì)量穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格的要求。

圖2　應(yīng)力-應(yīng)變曲線OAB示意圖Fig.2　Schematic of stress/strain curve

表2　JG/T 471—2015對產(chǎn)品力學(xué)性能的要求Tab.2　Requirements of product mechanical properties in standard of JG/T 471—2015

圖4　試驗曲線與初始典型曲線偏差限值規(guī)定示意Fig.4　Illustration of the allowable deviation from the cross over stress of the original sealant when comparing to seal strength for substituting sealant

剪切性能測試是模擬剪切作用力對結(jié)構(gòu)膠性能的影響，評價密封膠抵抗剪切破壞的能力。

抗撕裂性能是模擬撕裂口對結(jié)構(gòu)膠的影響，評估結(jié)構(gòu)密封膠在應(yīng)用過程中產(chǎn)生缺口后的抗撕裂能力。

疲勞性能是考查疲勞應(yīng)力（動態(tài)荷載）對密封膠粘接性能的影響，進一步反映密封膠的耐老化性能，能夠有效地反映出密封膠抵抗循環(huán)風(fēng)荷載、震動荷載等影響的能力。

蠕變性能模擬長期荷載下結(jié)構(gòu)膠發(fā)生應(yīng)變的情況，僅適用于評估承受永久荷載的密封膠（P型），即僅適用于無托條支撐玻璃自身重力荷載的隱框玻璃幕墻形式。

鹽霧環(huán)境試驗和酸霧環(huán)境試驗分別利用人工模擬鹽霧和酸霧環(huán)境條件來考核密封膠的耐老化性能。

水-紫外光照試驗是結(jié)合紫外線輻照和暴露于水中的影響，測試密封膠的耐老化性能。對于中空玻璃用結(jié)構(gòu)密封膠，參考ETAG 002有 關(guān)水-紫外光照 1008h試驗項目進行試驗，而對于中空玻璃用非結(jié)構(gòu)密封膠，光照時間設(shè)定為 168h。

彈性恢復(fù)率反映密封膠產(chǎn)生的變形能夠恢復(fù)的程度，中空玻璃密封膠應(yīng)當(dāng)具有一定的彈性，在受到應(yīng)力產(chǎn)生一定變形后能夠很好地恢復(fù)。參照 ETAG002要求，彈性恢復(fù)率的變形位移采用 25%進行測試。該項指標(biāo)僅適用于 WH和 WP型 。對于W型產(chǎn)品，因有外部支撐裝置，能夠阻止密封膠的變形，所以對密封膠的變形恢復(fù)能力不做要求。

3 新標(biāo)準(zhǔn)的獨特性

新標(biāo)準(zhǔn)針對中空玻璃單元在門窗幕墻上安裝使用狀態(tài)的不同，對中空玻璃彈性密封膠設(shè)置了相應(yīng)不同的檢測項目，對密封膠的質(zhì)量控制更加有針對性，可滿足門窗幕墻中空玻璃粘接設(shè)計選材和合理應(yīng)用的要求。

對承受永久荷載的密封膠（P型）及隱框粘接裝配用硅酮密封膠（H型），在力學(xué)性能判定方面采用新的判定方法，即用力學(xué)性能保持率的方法來衡量密封膠性能的優(yōu)劣。不同溫度條件下的拉伸粘接性、鹽霧環(huán)境后的拉伸粘接性、酸霧環(huán)境后的拉伸粘接性、水-紫外線光照后的拉伸粘接性、撕裂性能、疲勞性能都是采用處理后的拉伸強度與初始條件的拉伸強度相比，要求比值（即性能保持率）≥ 0.75。該項要求旨在控制結(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，仍然能夠保持較好的性能，具有較長的使用壽命。

新標(biāo)準(zhǔn)首次依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了密封膠粘接強度標(biāo)準(zhǔn)值，參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了粘接強度設(shè)計值、初始剛度模量等與工程應(yīng)用直接相關(guān)的產(chǎn)品性能，不僅有益于密封膠廠家開發(fā)工程要求的不同性能的密封膠，而且還為工程選材提供了技術(shù)依據(jù)。

4 結(jié)論

JG/ T471—2015借鑒國際先進標(biāo)準(zhǔn)編制，檢驗項目涉及密封膠產(chǎn)品質(zhì)量控制、一致性鑒定、力學(xué)性能、環(huán)境老化的影響以及密封性能等方面，以壽命 25年為目標(biāo)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，同時對其耐久性和粘接可靠性提出了嚴(yán)格要求。該標(biāo)準(zhǔn)針對中空玻璃單元在門窗幕墻上安裝使用狀態(tài)的不同設(shè)置了相應(yīng)的檢測項目，對中空玻璃彈性密封膠的質(zhì)量控制更加有針對性，能更好地滿足門窗幕墻中空玻璃粘接設(shè)計選材和合理應(yīng)用的要求。它與建筑門窗幕墻工程技術(shù)規(guī)范相協(xié)調(diào)，能夠有效地控制中空玻璃密封膠的產(chǎn)品質(zhì)量，避免中空玻璃因密封膠失效導(dǎo)致的結(jié)露、滲水、甚至玻璃脫粘等現(xiàn)象的發(fā)生，保證建筑中空玻璃密封粘接可靠性和節(jié)能密封耐久性。

參考文獻(xiàn)

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［11］GB/T 11944—2002，中空玻璃［S］.

中圖分類號：TQ437+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2016）03-0066-06

收稿日期：2015- 11- 03

作者簡介：程鵬，男，工程師，主要從事密封膠研發(fā)和質(zhì)量控制工作。E-mail：chengpeng308@ 1 63.com。

Analysis of a new standard JG/T 471—2015

CHENG Peng， XING Feng-qun， GUO Yue-ping， YANG Yu-ning， J IN Yan-hong， FENG Pei
（Zhengzhou Zhongyuan Applied Technology Research &Development Co.，Ltd.， Zhengzhou， Henan 450000， China）

Abstract：In this paper， the drafting purpose， basis and main contents of the construction industry new standards JG/T 471—2015 "Elastic sealants for insulating glass units of windows and curtain walls in building" were introduced in detail.The technical requirements， indexes and test methods of the new standards are in accord with the foreign advanced standards， the new standards provide more scientific， reasonable and comprehensive requirements for products and can strictly control the durable stability of products.It gives a technical basis for application of elastic sealants in insulating glass units of windows and curtain walls in building， and presents the technical support for construction safety and energy saving.

Key words：insulating glass； sealant； standard