玻璃幕墻結構膠失效原因及現場檢測

　　1.3 結構膠動載疲勞失效

　　早期玻璃幕墻的結構膠設計時，往往只考慮結構膠物理老化后殘余強度或靜力作用下的強度，并沒有關注動力反復作用下結構膠的疲勞強度。然而，玻璃幕墻在服役過程中，要經常受到陣風壓力的反復作用，陣風壓力垂直作用于玻璃面板上，使得結構膠反復受到拉、壓力作用，這種長期作用可造成結構膠壽命大幅縮短，其粘結性能也逐漸下降，以致幕墻玻璃墜落。另一種情況是，玻璃幕墻開啟扇結構設計采用結構膠將玻璃粘接在開啟扇附框上，玻璃下面沒有任何額外托附或支撐件。由于開啟扇在使用過程中，會受到開啟與關閉所帶來的振動作用，如此反復，結構膠在一段時間后就失去了粘結能力，導致玻璃整體墜落。這種情況下，結構膠的彈性、硬度（詞條“硬度”由行業大百科提供）、拉伸（詞條“拉伸”由行業大百科提供）強度等性能可能并沒有太大下降，即結構膠本身并沒有因老化而出現大的性能衰退，幕墻玻璃墜落主要是由結構膠在動載疲勞作用下粘接界面失效而引起的。

　　目前，相關玻璃幕墻規范和標準并沒有考慮動載作用下結構膠的粘結強度，對結構膠動載疲勞失效也缺乏相關實驗研究，也沒有建立循環動載作用下結構膠的疲勞強度標準。因此，對于長期受到動載荷或振動作用力的玻璃幕墻，最好對結構膠粘附的玻璃采取適當的加固措施，以減小結構膠的直接受力。

　　1.4 持久應力作用下結構膠蠕變失效

　　結構膠屬于一種典型的力學非線性聚合物（詞條“聚合物”由行業大百科提供）材料，目前工程結構設計大多沒有考慮結構膠的流變特性。結構膠長期受玻璃自重作用，導致結構膠延遲失效，幕墻玻璃墜落事故時有發生。比如，有的隱框幕墻玻璃或中空玻璃外片在新建不久后就出現整體墜落事故，而且在墜落前玻璃與支承件之間出現明顯的錯位，結構膠出現明顯的蠕變(圖4)。

　　結構膠在服役環境下，應力松弛(物理老化)也會使得其力學性能發生改變，但目前玻璃幕墻結構膠設計中并沒有考慮結構膠性能的時間相關性問題。目前，結構膠生產企業一般對結構膠的質量保證期承諾為10 年，但對于為什么給定這一時間期限并沒有太多的理論支持。因此，需全面掌握持久應力作用下結構膠的力學性能變化，研究結構膠力學性能隨時間的演變規律，以此來評價結構膠的長期服役安全性能，指導結構膠強度設計及壽命預測，從而延遲幕墻結構膠失效。

　　2 玻璃幕墻結構膠失效現場檢測

　　目前，國內關于結構密封膠質量控制與檢測的規范與標準有：JC/T 882—2001《玻璃幕墻接縫用密封膠》，JC/T883—2001 《石材用建筑密封膠》，JC/T486—2001《中空玻璃用彈性密封膠》，GB/T14683—2001《建筑用硅酮密封膠》，GB/T 13477—2001《建筑用密封膠試驗方法》，GB16776—2003《建筑用硅酮結構密封膠》等。這些規范與標準一方面規范了結構密封膠的生產與使用，另一方面也體現了國家及行業對建筑用結構膠質量問題的高度重視。

　　我國的玻璃幕墻行業起步較晚，相應的幕墻檢測評估技術也起步較晚，而且發展也不完善。我國對玻璃幕墻結構膠現場檢測的研究，只限于一些常規的力學性能及老化實驗檢測。比如，目前上海、四川和江蘇等幾個省市編制的玻璃幕墻安全評估地方規程對幕墻用硅酮結構密封膠的熱老化、紫外線老化下的膠體邵氏硬度變化及力學性能變化進行了規定。在既有幕墻結構膠現場檢測方面，目前采用最多的是現場切割（詞條“切割”由行業大百科提供）部分樣品送回實驗室進行檢測，或者直接定性地觀測結構膠的外表現象，以及用邵氏硬度計測量膠體的硬化程度。近幾年也出現了一些新的現場檢測方法，比如洗盤法模擬集中載荷作用下的現場檢測法，氣囊法模擬均布載荷作用下的現場檢測方法、現場拉伸測試方法等。此外，在無損檢測方面，陳振宇等提出了一種基于FFT 功率譜的全隱框玻璃幕墻結構膠脫膠長度檢測方法;劉小根等提出了一種基于振動測試技術的隱框玻璃幕墻結構膠損傷檢測方法;林圣忠等人提出了一種基于應變的玻璃幕墻結構膠損傷檢測研究。這些研究方法都是通過測量幕墻玻璃的動態參數變化來識別結構膠的脫膠與斷膠，是一種無損的間接檢測。目前，也有人研究用超聲方法鑒別結構膠的損傷及界面粘結強度等。

　　國外發達國家在幕墻生產建設過程中，非常重視幕墻用結構膠的質量控制，且幕墻玻璃一般采用夾層玻璃代替傳統的鋼化玻璃，因此玻璃幕墻出現質量事故的幾率相對較小。在針對結構膠開展的研究工作方面，主要以研究結構膠的力學性能及結構膠的老化性能及耐候性能為主，并建立起了相應的測試標準。對于既有玻璃幕墻硅酮結構密封膠的檢測，美國材料試驗協會在ASTM C1392—00(2005)《結構密封膠裝配失效評估標準指南》中提出了一種針對安裝在裝配玻璃系統上的結構密封膠的評估及其結構密封膠失效范圍的方法。該方法通過測量在局部加載的條件下所獲得的玻璃撓度，來確定結構密封膠失效的部位，但是由于需要針對不同玻璃尺寸預先建立起標準，現場操作比較麻煩。Efstathiades 等人首次把神經網絡這個概念引入到對玻璃幕墻的健康檢測中，通過結構模態分析獲得網絡的學習樣本和測試樣本，接著把學習樣本送入網絡進行訓練，建立輸入參數與結構損壞之間的映射關系，最后采用測試樣本送入網絡中進行測試和推廣。該方法為突破玻璃幕墻的檢測與評估開辟了新的道路，但是其研究尚處于理論研究最初階段，更深層次的研究及工程實際應用工作有待進一步開展。

　　3 結語

　　現今，玻璃幕墻壽命及安全性已成為公眾關注的問題，特別是在大部分城市的許多玻璃幕墻已進入“高齡”的情況下，對玻璃幕墻進行安全體檢已勢在必行。作為最容易出現問題的玻璃幕墻結構膠，影響其服役壽命的因素非常復雜。目前，無論是針對玻璃幕墻結構膠服役年限的耐久性評估，還是現場檢測技術的研究，都遠遠落后于其工程應用。結構膠服役狀態的現場檢測一直是一個比較棘手的問題，因為現在還沒有建立起結構膠的彈性性能(硬度)與其界面粘結強度的關系，而直接現場測量其界面粘結強度又非常困難，然而結構膠的粘結性能退化直接威脅著玻璃幕墻的安全使用。因此，開發結構膠的現場檢測與評估技術任重而道遠。【完】

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