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  玻璃幕墙结构胶为何失效?高温下结构胶能否照常施工?



玻璃幕墙在使用过程中,会经常受到阵风压力的反复作用,阵风压力垂直作用于玻璃面板上,使得结构胶反复受到拉、压力作用,这种长期作用可造成结构胶寿命大幅缩减,其粘接性能也逐渐下降,造成幕墙玻璃坠落。



另一种情况,早期的玻璃幕墙开启扇结构设计往往只用结构胶将玻璃粘接在开启扇附框上,玻璃下面没有任何额外托附或支撑件,由于开启扇在使用过程中会收到开启与关闭所带来的振动作用,如此反复,结构胶在用了一段时间后,就失去了粘接能力,导致玻璃整体坠落。

施工、设计及选材不当造成结构胶失效
早期的玻璃幕墙没有具体的施工标准和规范,许多幕墙工程选用劣质的结构胶,结构胶未进行相容实验,施工时未有效进行粘接面的清洗,未按要求打胶,打胶宽度和厚度达不到设计要求,有的地方打胶不饱满,存在空洞,甚至出现断胶,设计时不合理的力学计算等。这些方面均严重影响结构胶的服役质量及寿命,从而使这一时期的玻璃幕墙在未达到使用年限,甚至刚建不久结构胶就出现严重质量问题,结构胶服役寿命大打折扣。



结构胶老化失效
结构胶老化是导致其失效的最主要因素。结构胶在使用过程中,要受到环境中的光、热、氧(臭氧)各种介质和微生物等多种因素的影响与作用,其粘接性能会逐渐下降,甚至造成幕墙玻璃整体脱落。特别是在潮湿、腐蚀介质及阳光直射的等环境中更是如此。

结构胶耐老化能力表现为结构胶的耐久性。结构胶在各种实际使用环境中的耐久性包括长期耐久性、耐气候性、热稳定性、疲劳强度和持久强度等。影响结构胶耐久性主要包括环境、被粘接件品种、粘接表面预处理、温度、外加应力等。



持久应力作用下结构胶蠕变失效
结构胶属于一种典型的力学非线性聚合物材料,目前工程结构设计大多没有考虑结构胶的流变特性,结构胶长期受玻璃自重作用,导致延迟失效事故时有发生。比如有的隐框玻璃幕墙玻璃或中空玻璃外片在新建不久后就出现整体坠落事故,而且在坠落前玻璃与支撑件之间出现明显的错位,结构胶出现明显的蠕变。

环境因素对结构胶老化的影响
结构胶属于高分子材料,在幕墙实际应用过程中,不可避免要受到周围环境因素的影响。如:雨水、紫外光照射、高温、高湿、严寒以及沿海、盐碱地带盐雾环境和因环境污染而产生的酸雾环境等因素都会加速密封胶的老化,使其在应用过程中出现变色、起泡、裂纹甚至脆化、开裂、脱粘等现象使用寿命降低,严重影响幕墙工程安全。



复杂受力对结构胶老化的影响
玻璃幕墙造型愈发新颖独特,且越来越高,新设计形式的高层建筑不断涌现,也对结构胶的性能提出了更高的要求。结构胶应用于玻璃幕墙的过程中,承受多种复杂的外力:
水平正反方向的风荷载;
垂直方向的剪切力;
因结构胶缺陷易造成应力集中而导致的撕裂力;
循环风荷载、震动等动态荷载造成的机械疲劳应力;
长期玻璃自重荷载导致结构胶产生蠕变的应力。这些复杂外力使结构密封胶长期处于肉眼无法观测到的动态变形状态,加速结构密封胶的老化。


结构胶产品质量问题

国内结构胶市场混乱,市场竞争逐渐激化,所以不免存在一些以高填充、选用劣质原料等方式降低产品价格,以伪劣产品假冒名牌的情况发生,这不仅扰乱着市场而且严重危害行业的健康发展。


随着气温的逐渐升高,加固行业也进入了传统的施工旺季。炎热的天气,不仅为现场施工人员带来了挑战,对部分加固材料来说也是一场不小的考验。



温度变化,反应最直接的就是环氧树脂结构胶,在过去的文章中,我们针对低温下环氧树脂结构胶的使用进行过相应讨论,温度过低结构胶会发生结晶而无法固化阻碍施工开展。事实上,环氧树脂是一种对温度极其敏感的材料,温度的变化会直接影响到其性状与固化时间,那么在炎热的环境下,环氧树脂结构胶会发生什么样的变化呢?


环氧树脂结构胶高温下的表现

首先,随着温度的升高环氧树脂胶会变稀,尤其是像粘钢胶、植筋胶、碳板胶等膏体胶表现得最为明显。理论上结构胶变稀以后操作起来的确是要容易一些,但如果太稀的时候膏体胶就会出现流坠的现象。结构胶流坠不仅会造成浪费,还会导致工人操作时施工体验不好,降低人工效率延长工期,更严重者甚至会导致加固构件与加固材料接触不密实,为结构留下安全隐患。


其次,温度升高会加快结构胶的固化速度,固化速度过快会严重减少施工可操作时间,造成胶体浪费且加大工作量。另外,结构胶A、B组份混合反应的速度与温度有直接关联,温度升高会导致反应速率加快,当温度过高时,结构胶在搅拌过程中会剧烈反应发生“冒烟”。结构胶固化速度过快同样易导致加固材料与构件粘结不密实,影响结构安全。


高温施工解决方案

为了保证环氧树脂结构胶在温度上升的过程中,保证强度的同时兼备施工工艺性能,安全性鉴定对结构胶的工艺性能做出了规定。其中触变指数能够保证胶体便于涂刷的同时不会随意流淌,而25℃下垂流度能够保证胶体在施工过程中不会发生流坠,因此具备安全性鉴定报告的结构胶,能够在一定程度上保障高温施工的顺利进行。


然而,常规配方结构胶即便满足安全性鉴定要求,当施工温度超过40℃或固化后使用温度超过60℃时,其力学性能与工艺性能也难以再满足要求。针对于普通结构胶在高温施工的弊端,卡本在已有配方的基础上进行了研发创新,成功开发出高温环境专用结构胶,并申请专利。卡本耐高温结构胶高温环境施工不流坠,且适用时间满足施工需求,在济南长清黄河大桥等项目中得到了成功的应用。



由于原材环氧树脂的特殊性质,高温环境下环氧树脂结构胶都会受到一定的影响,为减轻劳动强度,保障加固效果,选择合适的结构胶必不可少。除此之外,潮湿、动载等环境都会对结构胶的施工与固化造成一定的影响,在结构加固中需引起注意。