廖 拓，楊 強，蔡 維

（廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司 廣州 510500）

0 前言

隱框玻璃幕墻是一種現(xiàn)代化、美觀的建筑外圍護系統(tǒng)，它的特點是在外觀上減少了框架的可見性，使玻璃面板看起來像是無框的。隱框玻璃幕墻沒有傳統(tǒng)明框幕墻所使用的鋁合金外框來夾持和承重玻璃，而是完全依靠結(jié)構(gòu)膠將玻璃粘貼在鋁型材框架上，從視覺上呈現(xiàn)無框架的外觀效果。然而，隱框玻璃幕墻中的玻璃面板完全依賴硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘在鋁合金附框上，需要長期有效地承受風(fēng)荷載、地震、自重荷載、溫度變形等，對材料和工藝要求非常嚴格。但我國玻璃幕墻起步于20 世紀80 年代，一方面由于早期的結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量參差不齊，施工質(zhì)量把控不嚴格，另一方面許多隱框玻璃幕墻的壽命均已超過設(shè)計使用年限，結(jié)構(gòu)膠均出現(xiàn)不同程度的硬化問題，但其硬化后的承載能力如何尚不可知［2-8］。

本文通過對某邵氏硬度超標準要求的隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠進行取樣，對其最大強度伸長率、拉伸粘接強度、抗剪強度等進行了試驗研究，研究結(jié)果可為既有隱框玻璃幕墻的使用維護提供相關(guān)參考。

1 試驗項目

以廣東省某大型體育館為背景，該體育館于2001年竣工，幕墻形式多樣，包含半隱框玻璃幕墻、全玻璃幕墻、肋點支承玻璃幕墻等，幕墻面積約16 000 m2，幕墻最高處標高約50 m，此次試驗的結(jié)構(gòu)膠均來源于該項目的半隱框玻璃幕墻。

本次試驗主要包含兩個方面：①硅酮結(jié)構(gòu)膠本身的物理力學(xué)性能試驗，包括邵氏硬度、拉伸粘接強度、最大拉伸強度時伸長率等；②水平剪切試驗，包括邵氏硬度試驗、手拉剝離試驗、最大強度伸長率、拉伸粘結(jié)強度試驗和剪切試驗。

2 試驗方案

2.1 邵氏硬度試驗

試驗步驟：

⑴8件玻璃，每件玻璃隨機選取一段結(jié)構(gòu)膠進行切割。

⑵結(jié)構(gòu)膠切割長度為130 mm。

⑶采用邵氏硬度計對切割下來的結(jié)構(gòu)膠按標準要求進行邵氏硬度檢測：每段結(jié)構(gòu)膠選取5個測點，每個測點相距20 mm，具體試驗方法見文獻［1］。

⑷每段結(jié)構(gòu)膠的邵氏硬度取5 個測點檢測結(jié)果的中值。

2.2 最大強度伸長率

試驗步驟：

⑴8 件玻璃，每件玻璃隨機選取1 段結(jié)構(gòu)膠進行切割。

⑵沿附框及結(jié)構(gòu)膠的橫向進行切割，切割長度為50 mm。按文獻［1］的規(guī)定制作試件并使用萬能試驗機進行試驗。

2.3 拉伸粘結(jié)強度試驗

試驗步驟：

⑴8 件玻璃，每件玻璃隨機選取1 段結(jié)構(gòu)膠進行切割。

⑵沿附框及結(jié)構(gòu)膠的橫向進行切割，切割長度為50 mm。

⑶記錄結(jié)構(gòu)膠的寬度、厚度和長度。

⑷ 采用拉拔儀對結(jié)構(gòu)膠進行拉伸粘結(jié)強度試驗，記錄結(jié)構(gòu)膠破壞時的狀態(tài)和最終的拉力值。

2.4 手拉剝離試驗

試驗步驟：

⑴8 件玻璃，每件玻璃隨機選取位置，垂直于膠條做一個切割面，由該切割面沿基材面切出兩個長度約50 mm 的垂直切割面，并以大于90°方向手拉硅酮結(jié)構(gòu)膠塊，觀察剝離面破壞情況。

⑵ 硅酮結(jié)構(gòu)膠的剝離試驗應(yīng)進行膠體與鋁型材、膠體與玻璃間的2種剝離試驗。

2.5 水平剪切試驗

結(jié)構(gòu)膠尺寸為寬16 mm×厚8 mm，玻璃規(guī)格為寬610 mm×高610 mm×厚17.52 mm，測點布置示意圖如圖1所示。

圖1 測點布置示意圖Fig.1 Schematic Layout of Measurement Points （mm）

試驗步驟如下：

⑴安裝試件，將附框固定在鋼架上。

⑵在玻璃底部施加水平方向的推力，加載方向與玻璃面板平行，使玻璃底部產(chǎn)生0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm 等以0.2 mm 為一級的水平方向位移，每級荷載持續(xù)10 s，直至結(jié)構(gòu)膠發(fā)生損壞。

⑶記錄玻璃底部每級位移對應(yīng)的附框位移量和荷載值，檢查每級位移作用下結(jié)構(gòu)膠是否發(fā)生損壞。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 邵氏硬度、最大拉伸強度時伸長率試驗

依據(jù)文獻［1］的規(guī)定進行試驗，試驗結(jié)果如表1所示，試驗現(xiàn)場如圖2所示。

表1 邵氏硬度、最大拉伸強度時伸長率試驗結(jié)果Tab.1 Shore Hardness，Elongation Test Results at Maximum Tensile Strength

圖2 試驗現(xiàn)場Fig.2 Testing Site

由表1 可知，在所取樣的8 個樣本中，邵氏硬度最大、最小值分別為62、59 HA，硬度中值為60.5 HA，超過了文獻［1］所規(guī)定的60 HA，可以認為該結(jié)構(gòu)膠已經(jīng)發(fā)生了硬化現(xiàn)象。同時由最大強度時伸長率可知，結(jié)構(gòu)膠硬化后，其最大強度時伸長率急劇縮小，遠小于文獻［1］所要求的不小于100%的要求。

3.2 拉伸粘結(jié)強度、手拉剝離試驗

拉伸粘結(jié)強度試驗按照行業(yè)標準《建筑幕墻工程檢測方法標準：JGJ/T 324—2014》［9］規(guī)定的方法進行，手拉剝離試驗按照行業(yè)標準《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標準：JGJ/T 139—2001》［10］規(guī)定的方法進行。試驗結(jié)果如表2所示，試驗現(xiàn)場如圖3所示。

表2 拉伸粘結(jié)強度、手拉剝離試驗結(jié)果Tab.2 Tensile Bond Strength，Hand-pull Peel Test Results

圖3 現(xiàn)場試驗Fig.3 Field Trials

由表2可知，結(jié)構(gòu)膠硬化后，其與玻璃和附框的手拉剝離試驗結(jié)果均為一折即斷，但結(jié)構(gòu)膠拉伸粘接強度實測最大值為1.09 MPa，平均值為0.99 MPa，且結(jié)構(gòu)膠破壞狀態(tài)為內(nèi)聚破壞，根據(jù)《建筑幕墻可靠性鑒定技術(shù)規(guī)程：廣東省標準DBJ/T 15-88—2022》［11］第4.3.6條的規(guī)定“若實測值不小于0.6 MPa，則應(yīng)按0.6 MPa 采用”，故此結(jié)構(gòu)膠的拉伸粘接強度滿足文獻［11］的要求。由此可知，該結(jié)構(gòu)膠的硬化與拉伸粘接強度之間無直接關(guān)系。

3.3 水平剪切試驗

對3 件試件進行水平剪切試驗，1#～3#試件結(jié)構(gòu)膠最大變形量分別為5.18 mm、5.06 mm、4.61 mm，3 件試件最大變形量相差11%，數(shù)據(jù)較為平滑，故挑選最大變形量最大的1#試件進行數(shù)據(jù)分析，1#試件水平剪切試驗結(jié)果如表3 所示，1#試件結(jié)構(gòu)膠變形-荷載曲線如圖4 所示，試驗現(xiàn)場如圖5所示。

表3 水平剪切試驗結(jié)果Tab.3 Horizontal Shear Test Results

圖4 1#試件結(jié)構(gòu)膠變形-荷載曲線Fig.4 Deformation-load Curve of Structural Adhesive for 1#

圖5 試驗現(xiàn)場Fig.5 Testing Site

由表3可知，硬化后結(jié)構(gòu)膠的變形能力良好，變形隨荷載呈線性增加，無突變，當(dāng)玻璃位移量達到7.4 mm時，玻璃下邊結(jié)構(gòu)膠發(fā)生開裂，破壞形式與非硬化結(jié)構(gòu)膠一致，無明顯區(qū)別。3 件試件結(jié)構(gòu)膠最大位移角γ分別為1/118、1/120、1/132，相當(dāng)于達到幕墻層間變形性能2級。

4 結(jié)論

通過對某邵氏硬度超標準要求的隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠進行取樣，對其最大強度伸長率、拉伸粘接強度、抗剪強度等進行試驗研究。研究結(jié)果表明：

⑴結(jié)構(gòu)膠硬化，即邵氏硬度超過60 HA 的結(jié)構(gòu)膠，其最大拉伸強度時伸長率會顯著變小。8 件試樣中最大拉伸強度時伸長率為34.8%，遠小于文獻［1］所要求的不小于100%的要求。

⑵硬化后結(jié)構(gòu)膠與玻璃和附框的手拉剝離試驗結(jié)果均為一折即斷，但結(jié)構(gòu)膠拉伸粘接強度實測平均值為0.99 MPa，滿足文獻［11］要求，且結(jié)構(gòu)膠破壞狀態(tài)為內(nèi)聚破壞，說明結(jié)構(gòu)膠的硬化與拉伸粘接強度之間無直接關(guān)系。

⑶硬化后結(jié)構(gòu)膠的變形能力良好，變形隨荷載呈線性增加，無突變，破壞形式與非硬化結(jié)構(gòu)膠一致，無明顯區(qū)別。3件試件結(jié)構(gòu)膠最大位移角γ分別為1/118、1/120、1/132，相當(dāng)于達到幕墻層間變形性能2級。