硅酮结构密封胶设计计算、试验、施工及工程验收

幕墙工程中硅酮结构密封胶之设计计算、试验、施工及工程验收

孙文迁

摘要：硅酮结构密封胶是建筑幕墙工程中的关键材料，结构胶与相接触的材料之间的相容性结果直接关系到幕墙建筑结构的安全。本文就硅酮结构密封胶在设计计算、试验、施工及工程验收各阶段中的作用进行说明。

关键词：建筑幕墙；硅酮结构胶；相容性；设计

硅酮结构密封胶是建筑幕墙工程中的关键材料，它连接着板材与金属构架，在幕墙的使用过程中，承受着风荷载及玻璃的自重荷载，直接关系到建筑幕墙结构的耐久性及安全性。因此，要求硅酮结构密封胶必须具有较高的抗张、抗剪强度、抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。本文就硅酮结构密封胶在建筑幕墙的设计计算、相容性试验、施工打胶及工程验收各阶段中的注意事项及各阶段之间

的相互关系加以说明。

1．设计计算：

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中第5.6.2条款规定：”硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。在风荷载、水平地震作用下，硅酮结构密封胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度值0.2 Mpa；在永久荷载作用下，硅酮结构密封胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度设计值0.01 Mpa”②。因此，在选购结构胶产品型号时，应注意各品牌结构胶的拉伸粘结性能及弹性指标。这是因为进行幕墙设计时，计算粘结宽度与强度设计值有关[在风荷载、水平地震作用下，硅酮结构胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度设计值?1（取0.2 Mpa）；在永久荷载作用下，硅酮结构密封胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度设计值?2（取0.01 Mpa）]，要求结构胶产品的拉伸粘接性（23℃时，

≥0.60Mpa，安全系数为3.0）要能满足要求；而在计算粘接厚度时，要用到一个指标：δ值——硅酮结构密封胶的变位承受能力，取对应于其受拉应力为0.14N/mm2时的伸长率②。在设计中必须根据建筑幕墙安装所在地区、建筑物高度、抗震等级等计算出风荷载设计值，然后根据风荷载设计值和幕墙分格大小等要求计算结构胶的胶缝宽度和

厚度，并依此选用合适型号的硅酮结构密封胶。在规定的应用条件下选材料时，设计人员选择的硅酮结构密封胶应具有承受施加载荷所必须的强度和

适应各种位移所必须的柔性。

仅就这一点，目前大部分建筑幕墙施工单位能够就相应工程进行设计计算并提供计算书。但也有少部分施工单位不计算或根本就不具备相应的技术能力，对胶缝的宽度和厚度仅凭经验进行选择。2．试验：

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中第3.6.2条款规定：“硅酮结构密封胶使用前，应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验，并应对邵氏硬度、标准条件下拉伸粘结性能进行复检。检验不合格的产品不得使用”②。施工单位必须根据选择的结构胶产品型号与施工中选用的与密封胶相接触的基材和附件等进行相容性和剥离粘结性试验及邵氏硬度、标准条件下拉伸粘结性能复验。在实际工程中，验证结构胶与基材和附材的相容性和剥离粘结性是保证工程质量的关键，这一点很容易被施工单位所忽视。很多施工单位认为结构胶具有出厂合格证或以前工程使用过且做过相容性试验就可以了，这很容易引起施工质量问题。

首先，通过对结构胶与基材和附件的剥离粘结性试验是来确定工程中选用的结构胶与其相接触材料的相容性情况。如果二者不相容或相容性达不到要求或剥离粘接强度达不到规定要求，则必然引起施工质量问题。即使基材与密封胶都是符合相关要求的合格产品，但二者仍可能不匹配，具有不相容性；或基材与密封胶由于生产批号的不同而可能使得二者仍具有不相容性。

其次，在硅酮结构密封胶相容性试验过程中，要求将试验试样进行浸水实验，通过浸水试验可以发现有部分密封胶与基材相容性达不到要求，即不相容。在试验中我们发现，那些密封胶与基材不相容的试验结果，绝大部分是由于过不了浸水试验这一关而造成的。

第三，结构胶的“邵氏硬度”及“标准条件下拉伸粘结性能”试验是对密封胶本身性能的复检。根据国标《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005之5.2规定：”邵氏硬度要求在20～60，标准条件下拉伸粘结强度≥0.60Mp a”③。其中硬度指标主要是考察密封胶的弹性模量，该项指标比1997版本的邵氏硬度指标要求30~60有所展宽；标准条件下

的拉伸粘结性能的复检是为了验证拉伸粘结强度能否满足设计选型的要求，这项指标比1997版本要求的≥0.45Mpa有所提高，同时我们在有些产品试验中也发现，拉伸粘结性能出现粘结破坏，其在基材上的剥离粘结性也出现粘结破坏。

3．施工

施工阶段也即是幕墙施工人员将密封胶与各种基材及附件相互粘结及固化的过程。只有在密封胶与基材及附件相容性试验结果都符合GB16776标准要求的情况下才能进行打胶施工，即施工阶段应在相容性试验之后进行。如果相容性试验结果没有出来之前或根本没做，就冒然进行施工则要冒很大的风险。

首先，施工时要严格按照相关标准要求及密封胶制造方提供的打胶工艺和清洁剂等进行打胶施工。隐框幕墙构件应在室内加工，并要求温度在15-30℃，相对湿度40%-80%的清洁环境。施工人员必须熟悉结构胶施工工艺，掌握工程图纸规定的粘结密封部位及配套材料状况。胶接前表面处理的目的是清除基材表面在生产运输过程中沾染油污、灰尘、表面损伤和疏松的自然氧化膜,使基材表面粗化,形成适合于机械嵌合作用的表面形态，同时改进表面化学性能,提高在应力环境因素影响下的耐久性，因此，施工企业应按密封胶生产厂家提供的清洁、打胶工艺进行打胶施工；完成后应水平搬放至固化存放区进行养护，在搬放过程中不允许铝框与玻璃产生丝毫的位移。在这里要强调一点，我们发现有的的幕墙企业在进行打胶时不按打胶工艺要求注胶。这样，即使密封胶相容性试验结果满足要求（由于试验室试验阶段严格按照国家标准及注胶施工工艺要求进行相容性试验），但由于现场打胶施工时不能严格按照打胶施工工艺要求注胶，实际结果仍然可能不相容。在试验中，我们发现试验结果不相容时取幕墙施工企业已完成打胶的玻璃板块也不相容；还发现有的幕墙施工企业现场制作的板块胶缝不密实等问题。

目前，在已发现的出现质量问题的幕墙中涉及到密封胶部分主要原因是打胶时没有严格按照打胶工艺进行施工，如注胶部位不清洁或清洁未达到要求、胶在粘结固化前，受到灰尘沾染或损伤、胶缝内注胶不密实、不均匀。因此，这就要求幕墙施工人员严格按照密封胶施工工艺要求进行打胶。

其次，在施工现场密封胶施工质量检验时，要求施工单位质检人员按照GB16776-2005附录D要求进行现场施工装配密封胶质量检验并作好检验记录。在附录D中明确规定现场检测时应做浸水试验。因此，要求幕墙企业质量检验人员应严格按照标准规定进行过程质量检验。

第三，在幕墙施工过程中，要求施工监理人员一定要严格按照标准要求检查施工企业提交的检

测报告的各项内容，将工程质量安全隐患消灭在萌芽状态。如果没有相应的检测报告或检测报告内容不全或检测报告部分检验项目达不到标准要求，要明确禁止继续施工。

第四，密封胶相容性试验应在幕墙施工前进行。密封胶相容性试验是验证工程选用的密封胶及与

之相接触材料如玻璃、铝材等是否满足标准要求的相容性要求。如果通过试验发现密封胶与所接触材料的相容性达不到标准要求，则应调整密封胶或基材并重新做相容性试验，直到结果满足要求方可进行幕墙的施工。因此，这就要求施工监理对施工企业幕墙施工时进行监督、督促，以保证施工质量。4．工程验收

工程质量验收在幕墙工程施工结束后进行。由于建筑幕墙工程大多为隐蔽工程，工程验收时很多施工项目无法现场查看，只能通过查看各种资料如加工制作和安装施工记录及各种检测报告的方式

进行。这就要求质量验收部门和验收人员对幕墙施工单位提交的各种检测报告及报告内容有一个较

清楚的认识。

首先，查验试验报告的合法性。要求检测报告必须具有“CMA”标志，其中“CMA”为实验室计量认证标志，即出具报告的检验机构通过了国家规定的计量认证。如果检验报告上还具有“CNAL”标志则表明该检验机构通过了中国实验室国家认可，即该检验机构出具的检验报告在国际上得到了相互承认。同时要求检验机构检测能力认可范围中必须包括有“建筑幕墙硅酮密封胶相容性试验”。这些证明资质及相关资料可以通过施工单位向检

验单位索要。如果检验单位不具有相应的试验能力和资质证明，则其提供的检测报告不具有法律效力，是无效的检测报告；

验收单位或验收人员要注意施工企业伪造检

测报告，即涂改其它工程或以前已完工工程的检测报告的情况。这种情况有两种可能，一是施工单位明知道施工时使用了质量较差或劣质的材料而不

敢做试验；二是施工单位采用偷梁换柱的手段逃避本应做的相容性试验或相容性试验结果达不到要

求而伪造检测报告。

其次，查验试验报告的有效性。检测报告应包括以下主要内容：委托单位、施工单位、工程名称、

监理单位、委托时间、试验时间、密封胶名称、规格型号及生产日期、批号、基材的规格型号及生产单位、附件的规格型号及生产单位等基本信息及试验报告编号、检验依据、试验项目和检验结果、试验报告的检验、审核、批准人员签字及报告的签发日期等试验信息。

一份检验报告这么多信息，就要求验收人员在工程质量验收时认真、仔细按照实际工程一一核对。特别是工程名称、委托时间及试验时间、密封胶规格型号、生产日期及批号、基材规格型号应与工程实际相符合；验收人员要查验试验项目是否与工程要求相一致，检验结果是否满足要求等。如果

工程质量验收人员对检验报告的真实性产生怀疑，可以与报告提供单位联系，通过反馈报告编号等基本试验信息与检验单位存档信息比对来验证检测报告中各项信息的真实性。

在查验检验报告相容性试验结果时，应特别注意密封胶与试验用所有基材、附件的相容性结果及标准条件下拉伸粘结性和邵氏硬度的试验结果。由于《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005版中对标准条件下拉伸粘结性和邵氏硬度性能进行了调整，将拉伸强度由原来的≥0.45Mpa调整为≥0.60Mpa，邵氏硬度范围由原来的30～60调整为20～60，即提高了拉伸粘接强度性能要求，展宽了邵氏硬度的性能要求。

第三，查验试验报告的时效性。密封胶相容性试验报告的试验完成日期应在幕墙相应的施工阶段之前完成。我们发现有很多质量验收单位和施工单位对此重视不够。

5．各阶段之间关系

由于密封胶同相接触的材料的相容性性能对建筑幕墙质量起到至关重要的作用。因此，从密封胶的设计选型、相容性试验、施工打胶到工程质量验收各阶段之间是互为制约的关系。流程框图如图1所示。

首先，由设计部门通过设计计算选取满足性能要求的密封胶规格、型号及基材、附件的规格、型号。施工企业不能凭经验或想当然选取密封胶及基材规格、型号。其次，由施工部门会同施工监理部门根据设计选型委托有相应检验资质的检验机构对工程选用的密封胶及与密封胶相接触的基材、附件做相容性试验。只有相容性试验结果达到规定要求，才能进行现场施工打胶。如果相容性试验结果达不到规定的要求，则应重新选取密封胶型号或基材，直到密封胶相容性试验结果达到规定要求为止。在幕墙工程施工过程中，我们发现有的施工企业先施工，后做密封胶相容性试验，或者相容性试验结果没出来就以工期紧为借口进行幕墙打胶施工，这样，当相容性试验结果不能达到要求时会造成返工的后果。我们在试验中遇到不少这种情况。第三，部分监理公司（或人员）及工程质量验收部门（人员）应对幕墙工程设计图纸、计算书和有关技术标准规范加强熟悉，对施工记录包括相容性检验报告等进行严格把关，严防不合格工程蒙混过关。

6．结语

在试验过程中，我们了解到很多幕墙施工企业对密封胶相容性试验的重要性认识不够，幕墙工程施工之前试验的意识不是很强；在幕墙施工过程中施工监理由于对建筑幕墙专业知识的欠缺而不能

对幕墙施工企业进行有效的监督。

目前，我国建筑幕墙在建筑外装饰中占有很大的比例，也是很多高层建筑外装饰装修的首选。幕墙密封胶与相接触材料的相容性是关系到幕墙的

质量，关系到使用过程中人身、财产安全的重要关键质量控制点。据统计目前建筑幕墙中出现的质量事故主要是由于施工质量差而引起的，在此，希望施工企业能引起重视，也希望检验单位、监理部门、质量验收部门及施工部门共同努力，切实提高建筑幕墙工程质量。

参考文献：

[1]马启元,硅酮结构密封胶技术与市场的现状和发展,中国建筑防水,2004.8.

[2]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003，中国建筑工业出版社，2003。

[3]《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005中国标准出版社出版发行，2005。