廖 拓

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

1 項(xiàng)目概況

某玻璃幕墻位于廣州市天河區(qū)，該建筑為一棟辦公樓，竣工至今已7年。幕墻固定玻璃為明框安裝方式，開(kāi)啟扇玻璃為隱框安裝方式（見(jiàn)圖1），玻璃幕墻最高標(biāo)高89 m，共有開(kāi)啟扇約700 個(gè)，玻璃均采用中空玻璃。

圖1 隱框開(kāi)啟扇示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Hidden Framing Opening Lights

本項(xiàng)目玻璃幕墻發(fā)生玻璃墜落事件，墜落玻璃為隱框開(kāi)啟扇中空玻璃外片，外片玻璃墜落前未發(fā)生碎裂，為完整脫落，中空玻璃內(nèi)片完好，內(nèi)片上留有中空玻璃二道密封膠。

為確保中空玻璃的質(zhì)量，中空玻璃密封結(jié)構(gòu)一般采用雙道密封結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）。邢鳳群等人［1］在對(duì)中空玻璃密封膠的研究中指出，一道密封膠起預(yù)定位作用，并能隔離水汽、防止空氣和惰性氣體進(jìn)出中空玻璃空腔；二道密封膠是的作用是作為膠粘劑將玻璃和間隔條粘結(jié)成一個(gè)中空玻璃單元整體。

圖2 中空玻璃密封結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Insulating Glass Sealing Structure

初步判斷本項(xiàng)目為中空玻璃二道密封膠粘結(jié)失效導(dǎo)致外片脫落，需對(duì)中空玻璃二道密封膠進(jìn)行進(jìn)一步的檢查研究，為下一步采取處理措施提供技術(shù)依據(jù)。

2 制定研究方案

徐兵等人［2］指出，二道密封膠可由不同的材料制得，其中最主要的有3 種：聚硫密封膠、聚氨酯密封膠和硅酮密封膠。

馬啟元［3］曾對(duì)隱框幕墻中空玻璃脫膠墜落事故進(jìn)行分析，認(rèn)為事故多與結(jié)構(gòu)粘結(jié)選材、粘結(jié)尺寸設(shè)計(jì)及施工缺陷相關(guān)聯(lián)。

本項(xiàng)目將從質(zhì)量檢驗(yàn)和種類(lèi)鑒別兩個(gè)方面對(duì)二道密封膠開(kāi)展研究分析。質(zhì)量檢驗(yàn)方面包括注膠尺寸、注膠情況、外觀質(zhì)量、與玻璃的粘結(jié)質(zhì)量、邵氏硬度、最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率；種類(lèi)鑒別包括紅外光譜測(cè)試、元素分析、燃燒試驗(yàn)。

二道密封膠的檢查研究按開(kāi)啟扇總數(shù)的1%且不少于5的比例進(jìn)行抽樣［4］，本項(xiàng)目開(kāi)啟扇總數(shù)為700 件，因此按均勻分布的原則在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取7 件開(kāi)啟扇中空玻璃，并將其分解拆開(kāi)后對(duì)二道密封膠進(jìn)行檢查研究。

3 檢查結(jié)果及分析

3.1 注膠尺寸、注膠情況、外觀質(zhì)量檢查

7 件開(kāi)啟扇中空玻璃均為5 mm+9A+5 mm厚中空玻璃。所檢查1#～7#中空玻璃的二道密封膠注膠飽滿，未開(kāi)裂、起泡，但均出現(xiàn)變色發(fā)白現(xiàn)象（見(jiàn)圖3）。密封膠出現(xiàn)變色，顯示膠體已發(fā)生理化反應(yīng)，可能出現(xiàn)粘結(jié)力下降、膠體硬化等問(wèn)題。

圖3 二道密封膠變色Fig.3 Discoloration of Secondary Sealant

1#～7#中空玻璃二道密封膠的寬度為3.50～4.56 mm（見(jiàn)表1），均小于5 mm，未達(dá)到文獻(xiàn)［5］對(duì)二道密封膠寬度的最低要求：中空玻璃二道密封膠寬度應(yīng)≥5 mm。中空玻璃二道密封膠起結(jié)構(gòu)受力作用，承受風(fēng)荷載、重力荷載，其寬度未達(dá)到最低要求，說(shuō)明二道密封膠粘結(jié)尺寸設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，該中空玻璃為不合格產(chǎn)品，存在承載能力不足等安全隱患。

表1 二道密封膠尺寸測(cè)量結(jié)果Tab.1 Size Measurement Results of Secondary Sealant

3.2 與玻璃的粘結(jié)質(zhì)量檢查結(jié)果

為確保二道密封膠與玻璃基材粘結(jié)牢固，國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二道密封膠在受拉發(fā)生破壞時(shí)的破壞方式應(yīng)為內(nèi)聚破壞，即結(jié)構(gòu)膠與玻璃基材的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)大于膠體本身的粘結(jié)強(qiáng)度，如發(fā)生粘結(jié)破壞，粘結(jié)破壞面積應(yīng)≤10%［6］。

為檢驗(yàn)二道密封膠的粘結(jié)質(zhì)量，先將7 件中空玻璃分解，再分別進(jìn)行二道密封膠與內(nèi)、外片玻璃的剝離試驗(yàn)［7］。

剝離試驗(yàn)結(jié)果顯示，7 件玻璃的二道密封膠與內(nèi)、外片玻璃的的破壞方式均為粘結(jié)破壞（見(jiàn)圖4），剝離粘結(jié)破壞面積均為100%，說(shuō)明二道密封膠與玻璃的粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于膠體本身的粘結(jié)強(qiáng)度。二道密封膠與內(nèi)、外片玻璃均粘結(jié)失效，內(nèi)、外片玻璃之間無(wú)有效粘結(jié)連接，外片玻璃隨時(shí)存在脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 二道密封膠與玻璃粘結(jié)破壞Fig.4 Bonding Failure of Secondary Sealant and Glass

3.3 邵氏硬度試驗(yàn)

程鵬等人［8］在結(jié)構(gòu)膠檢測(cè)及評(píng)價(jià)綜述中提到，邵氏硬度用于表征材料的軟硬程度，是指材料抵抗外物壓入、塑性變形等局部變形的能力。隨著密封膠使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其硬度也會(huì)產(chǎn)生變化。二道密封膠老化失效的一個(gè)重要表現(xiàn)即邵氏硬度超出現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍（30～60）［6］。

對(duì)7 件中空玻璃的二道密封膠進(jìn)行邵氏硬度試驗(yàn)，結(jié)果顯示邵氏硬度為61～65，平均值為63（見(jiàn)表2），均大于60，超出允許范圍。二道密封膠老化變硬，反映出其性能已發(fā)生改變，中空玻璃的粘結(jié)裝配質(zhì)量存在問(wèn)題。

表2 邵氏硬度試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test Results of Shore Hardness

3.4 最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率試驗(yàn)

二道密封膠除了應(yīng)具有良好的粘結(jié)性能和一定的硬度以外，張凡等人［9］指出其還應(yīng)具有優(yōu)良的彈性，當(dāng)其因動(dòng)載荷引起變形后，能夠恢復(fù)初始的形態(tài)及性能。

對(duì)7 件中空玻璃的二道密封膠進(jìn)行最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率試驗(yàn)，結(jié)果為40%～47%，平均值為44%（見(jiàn)表3），均小于50%，低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求：最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率≥50%［6］。二道密封膠彈性降低，變形能力變差。

表3 最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Elongation Test Results at Maximum Tensile Strength

3.5 紅外光譜測(cè)試

對(duì)7 件中空玻璃的二道密封膠進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，紅外光譜圖顯示，7 件密封膠光譜特性一致，在波長(zhǎng)749～743 cm-1處出現(xiàn)C-S 鍵的伸縮振動(dòng)峰，在波長(zhǎng)1 283～1 279 cm-1處出現(xiàn)與S 相連接的亞甲基-CH2-振動(dòng)峰，符合聚硫膠紅外光譜圖特征［10］，7 件密封膠均為聚硫膠。其中1#、4#、7#中空玻璃二道密封膠紅外光譜圖如圖5所示。

圖5 中空玻璃二道密封膠紅外圖譜Fig.5 IR Spectrum of Secondary Sealant of Insulating Glass

3.6 元素分析

對(duì)密封膠中元素周期表12 以后的部分元素成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示?？梢?jiàn)，7 件密封膠的元素組成及含量基本一致，說(shuō)明為同一類(lèi)型的密封膠。密封膠中含有S 元素，而未能檢測(cè)到Si 成分，可以判斷膠樣非硅酮類(lèi)密封膠，應(yīng)為聚硫膠，與紅外光譜測(cè)試結(jié)果一致。

表4 主要元素分析結(jié)果Tab.4 Analysis Results of Principal Elements （%）

3.7 燃燒試驗(yàn)

對(duì)密封膠進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，7 件密封膠燃燒時(shí)均具有較強(qiáng)的火焰，產(chǎn)生黑色煙霧，并產(chǎn)生刺激性氣體，燃燒灰燼為較堅(jiān)硬的塊狀。使用已知硅酮密封膠作為對(duì)比，硅酮密封膠燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰較弱，無(wú)刺激性氣體產(chǎn)生，煙為白色，燃燒灰燼呈白色，易粉化。膠樣燃燒狀態(tài)及灰燼狀態(tài)與硅酮膠不一致，對(duì)比情況如圖6所示。

圖6 燃燒狀態(tài)及灰燼狀態(tài)對(duì)比Fig.6 Combustion State and Ash State Comparison

3.8 結(jié)果分析

經(jīng)檢查，隱框開(kāi)啟扇中空玻璃二道密封膠已外觀變色，膠體變硬、失去彈性，二道密封膠與內(nèi)、外片玻璃均粘結(jié)失效，密封膠性能?chē)?yán)重下降。

通過(guò)紅外光譜測(cè)試、元素分析、燃燒試驗(yàn)等方法對(duì)膠體進(jìn)行種類(lèi)鑒別，可判斷本項(xiàng)目隱框開(kāi)啟扇中空玻璃二道密封膠為聚硫膠。吳永昌［11］曾指出，玻璃墜落的一種情況，是用在開(kāi)啟部分的雙層玻璃采用聚硫膠。聚硫膠耐紫外線性能差，一般用于明框幕墻，聚硫膠在隱框幕墻中受陽(yáng)光長(zhǎng)期照射，會(huì)出現(xiàn)老化、粘結(jié)質(zhì)量下降等問(wèn)題［7］。因此，本項(xiàng)目中空玻璃外片脫落的主要原因是二道密封膠使用了聚硫膠。

中空玻璃二道密封膠注膠寬度未達(dá)到最低要求，導(dǎo)致粘結(jié)力不足，也是外片玻璃脫落的原因之一。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)對(duì)二道密封膠進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和種類(lèi)鑒別，得出以下主要結(jié)論：

⑴隱框開(kāi)啟扇中空玻璃外片脫落的主要原因是二道密封膠使用了聚硫膠，需更換為二道密封膠采用硅酮膠的中空玻璃，才能確保本項(xiàng)目的安全。

⑵更換的玻璃需注意二道密封膠注膠寬度應(yīng)≥5 mm。

⑶對(duì)于隱框幕墻用中空玻璃，可采用燃燒試驗(yàn)等簡(jiǎn)單、快速的方法鑒別二道密封膠種類(lèi)，以防止二道密封膠選材錯(cuò)誤，消除安全隱患，也避免后期因更換玻璃所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。