建筑幕墙结构胶检测及评估方法

建筑幕墙结构胶检测及评估方法

黄传亮

深圳市精恒工程检验有限公司广东深圳518000

摘要：幕墙结构中，密封胶起到防水及固定作用，一些幕墙项目经过长时间使用，性能老化的维持度对玻璃幕墙的安全及寿命造成直接影响，比如变硬、变脆、开裂、粘结失效，导致玻璃幕墙出现透气漏水、玻璃板块坠落等质量问题等，因此，有必要对建筑幕墙的性能进行检测及评估。本文主要论述了建筑幕墙用硅酮结构密封胶的检测及评估方法的优缺点，供同行借鉴参考。

关键词：硅酮结构密封胶；建筑幕墙；实验室检测；现场检测；无损检测

前言

幕墙工程在使用五年后需要全面检查一次，所用的硅酮结构密封胶粘结性能每三年检查一次。各种规范及标准多达10种，其检测的方法包括实验室检测、现场检测两种，涉及至外观、硬度、粘结性、强度等多个方面，由此可见，政府部门对于建筑幕墙结构胶检测评估工作的重视程度。

一、实验室检测方法

（一）邵氏硬度

硬度用于表征材料的软硬程度，是指材料抵抗外物压入、塑性变形等局部变形的能力。随着硅酮结构密封胶使用时间的增长，其硬度也会产生变化。但是，由于不同硅酮结构密封胶的配方、工艺、使用环境等均存在差异，其老化后硬度的变化趋势亦不同，目前尚未确定结构密封胶硬度随老化时间变化的规律，因而无法对其老化后硬度的有效性作出定量评估。

国标GB16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》规定硅酮结构密封胶的邵氏硬度指标值为30～60。结构胶硬度性能的评估可通过邵氏硬度检测，同时结合相关标准要求和经验对其老化情况进行定性判断以作参考。张元发等对已使用8年的某贸易中心隐框镀膜玻璃幕墙结构胶性能进行了评估[1]，对幕墙6个位置选取10段硅酮结构密封胶试样进行邵氏A硬度检测，发现多个试样硬度值检测结果为58~60，接近国标GB16776—2005允许的上限值60，评估结论为结构胶硬度偏大。

（二）红外光谱分析及热重分析

红外光谱大量应用于材料分子结构的分析和鉴定，目前这种方法只能用于实验室检测鉴定，还无法直接用于玻璃幕墙现场检测。热重分析可用于研究材料的热稳定性和组分，通过红外光谱分析及热重分析两种方法结合，可对材料进行劣质增塑剂白油的检测及一致性鉴定。我们在这方面做了大量实践，对一些建筑幕墙工程中的失效中空玻璃单元进行检测分析，对于工程中出现的中空玻璃流油现象，首先通过红外光谱可定性判定硅酮结构胶中含有白油物质，并通过热重分析定量检测出硅酮结构胶中白油的添加量。事实上，国内外多个标准也已将红外光谱分析及热重分析作为对密封胶一致性检测项目，由此可以检测判定密封胶在工程使用过程中是否存在偷换产品现象。

（三）重新制样法

张元发等[2]从某建筑幕墙工程选取结构胶样品，并按GB16776—2005制备了4个“H”形试件，进行拉伸粘结强度测试，结果有1个试件拉伸粘结强度小于0.45MPa，不符合标准要求；每个试样最大强度时伸长率均小于62%，评估该建筑幕墙的结构胶弹性较差，应当及时采取更换或加固措施。邢宇帆[3]对广州某隐框玻璃幕墙工程开启扇用硅酮结构密封胶取样，通过修整制备了4组“H”形后粘结试样，并按GB16776—2005进行拉伸测试，结果该结构胶后粘结试件最大强度平均值1.29MPa，高于GB16776的要求值0.6MPa；最大强度伸长率平均值88%，评估该结构胶强度保持较好，弹性一般。

按照标准GB16776的要求，结构胶“H”形试件的胶体厚度、宽度均为12mm。但是，实际工程取样很难完全满足该尺寸要求，多数情况是割取厚度较小的胶样，更适合按照国标GB/T528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》制备成“哑铃”形试样，进行拉伸性能检测。硅酮结构密封胶哑铃形试件的拉伸强度与“H”形试件的拉伸粘结强度存在对应关系，当结构胶粘结厚度为6~9mm时，“H”形试件的拉伸粘结强度与该厚度范围内的哑铃形试件拉伸强度的比值约为0.35~0.40，据此可分析评估该幕墙用结构胶的强度保持情况。

二、现场检测方法

（一）外观检查法

外观检查方法是用肉眼或放大镜对接缝中密封胶的形态、颜色、均匀性等进行外观检查，初步判断密封胶的质量。结构胶与玻璃或铝型材基材粘结，正常情况下是连续粘结，颜色、形态一致。如黑色结构胶与玻璃粘接面颜色一般为连续一致的黑色，如果某部位颜色出现发白，该部位处就很有可能是产生了脱粘。利用上述系列特征可初步检查结构胶是否有质量问题。也有检测人员利用木棒或橡胶锤等敲击工具，对胶接面的各个部分敲击测试，根据产生振动方式及产生响声的差异，判断出结构胶粘结失效处的大致位置，敲击测试方法判断结果的准确性跟检测人员的经验有着很大关系。

李宜宏[4]对上海某使用了11年的建筑玻璃幕墙结构胶进行了现场检测，主要采用了外观检测方法，发现多处开启窗的结构胶存在空鼓、断裂等严重老化现象；室外42%的玻璃存在与硅酮结构胶粘结缺陷，部分结构胶用手轻拉即脱粘，已粘结失效。外观检查法只能定性初步判断结构胶的质量，且判断的准确性受人为因素影响较大。

（二）现场加载荷载检测法

将结构胶切割模拟结构胶粘结失效状态，在幕墙玻璃面板施加点荷载，通过对比结构胶模拟粘结失效和实际粘结失效来判定失效部位及其失效程度。该方法简便，但施加点荷载值、位置及结构胶切割长度等参数均需有资质的专家进行指定，且评估结果也受人为因素影响，具有一定不确定性。此外，该方法从建筑物的外部来进行检查，需要除去玻璃周边的耐候胶，对建筑幕墙的耐候胶也产生了破坏。

实际上，玻璃幕墙用硅酮结构密封胶在实际应用过程中承受的并非点荷载，而是均匀分布的风荷载。为此，也有研究者采用气囊加压的方法模拟均布风荷载用于结构胶的现场检测，即通过测量硅酮结构胶的挠度变形，与有限元计算结果进行比较，判断其粘结面质量。该方法需要特别注意的是，建立有限元模型对参数取值要求严格，若参数取值不当，检测结果可能会出现较大误差。

（三）现场粘结强度试验法

该方法是采用高强度的环氧树脂结构胶将粘结强度试验仪器的标准块粘贴在建筑幕墙面板副框上，进行硅酮结构胶现场粘结强度试验，检测粘结破坏的最大拉力值和拉伸破坏长度，再通过计算得出最大拉伸粘结强度和伸长率，可反映建筑玻璃幕墙硅酮结构胶的实际状况。

三、无损检测方法

（一）振动检测法

利用振动响应，通过建立玻璃幕墙结构密封胶的动力响应与局部粘结失效之间的关系，就可以评价该建筑玻璃幕墙结构胶的质量安全状况。该方法具有非破坏性、方便快捷等优点，近年来成为国内外研究和应用的热点。利用振动响应检测是基于模态分析的检测方法进行。针对隐框玻璃幕墙结构胶损伤提出能否通过模态振型中玻璃四边的振幅及模态频率的移动，判定结构胶与玻璃基材的粘结是否失效；并利用隐框幕墙玻璃的频率变化率来判断结构胶的老化程度。结果表明：结构胶脱胶位置处的玻璃模态位移振型明显大于未损伤时振幅，玻璃的固有频率随脱胶长度的增大而降低，频率变化率随脱胶长度的增大而增大，而且基本均呈线性关系；随着结构胶老化时间的增长，结构胶对玻璃的粘结作用力不断下降，玻璃的固有频率变化率也不断增大，因而可通过频率变化率来识别结构胶的老化程度；结构胶粘结强度与玻璃固有频率存在对应关系，可通过试验获取该对应关系，根据结构胶强度的最低强度要求获取玻璃的最低临界频率，据此可通过检测建筑隐框玻璃幕墙的玻璃固有频率来识别结构胶的老化现状，进而评价该幕墙的安全性。

（二）超声波检测

超声波在传播过程中会发生发射和折射现象，遇到声阻抗不同的材料时，在界面处会发生不同程度的反射。利用这一原理，使超声波入射结构胶粘结界面，通过采集界面回波信号，分析正常界面和缺陷处的变化，从而判定结构胶是否存在粘结缺陷。目前，利用超声波检测和评价粘接界面特性应用最为广泛的是脉冲回波法和共振谱法。

常规超声仅通过回波幅值来判定粘结缺陷，采用宽带窄脉冲换能器，将反射回波与始脉冲分离，通过分析回波幅值和相位的关系，不仅能够判定缺陷的存在，还能分析出脱粘缺陷出现的位置。

（三）红外线检测法

红外线检测法是通过红外线检测仪测量胶接表面温度差异进行检测判断粘结是否失效。如果粘结面均匀，无气泡、无脱粘，则表面各处传热速度基本一致，各处的表面温度也会保持基本一致；有胶接缺陷的部位传热性能差，对应的表面温度要比胶接良好部位的温度高，红外线检测仪可以精确分辨温度差异，判定结构胶粘结失效的部位和大小。红外线检测法能够直线远距离、非接触、大面积精确测量，结果直观，但在国内处于试验状态，设备成本高，应用案例少，应用推广有些困难。

四、结束语

我国早期的硅酮结构胶执行国标GB16776，其质保期限一般为10年，但目前许多建筑玻璃幕墙建筑的使用年限已经超过10年，甚至超过20年，显然存在安全隐患。如何对其结构胶性能进行有效检测，并准确评估结构胶是否能够继续使用，这一问题亟待解决。虽然建筑玻璃幕墙用硅酮结构密封胶检测评估方法很多，对建筑幕墙结构胶检测评估工作也起到了一定的促进作用，但每种方法均有其难以弥补的缺点。且各类方法均没有明确指标值，难以通过直观检测数据明确判定幕墙所用结构胶是否仍然合格有效，国内尚未形成统一的标准方法。

参考文献：

[1]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB16776—2005建筑用硅酮结构密封胶[S].北京：中国标准出版社，2005.

[2]张元发，陆津龙.玻璃幕墙安全性能现场检测评估技术探讨[J].新型建筑材料，2002（5）：49-52.

[3]邢宇帆.既有建筑幕墙可靠性鉴定概述及结构胶样品测试实例分析[J].广州建筑，2014，42（2）：37-41.

[4]李宜宏.玻璃幕墙安全检测的实例分析[J].住宅科技，2010，30（7）：58-60.