建筑用硅酮結構密封膠早期拉伸粘結性能試驗研究*

王海蓉，周 瀅，鄭 偉，余忠輝，何京波

（深圳市房屋安全和工程質量檢測鑒定中心，廣東深圳 518051）

近年來，隨著我國城市建設快速發展，出現了越來越多的建筑幕墻工程，建筑用硅酮結構密封膠作為幕墻工程的主要粘結材料已被廣泛使用。建筑用硅酮結構密封膠主要用于建筑幕墻及其他結構粘結裝配，在建筑結構中傳遞結構構件間的動態和靜態荷載，其產品質量直接決定了建筑幕墻的整體性能。JGJ 102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》［1］明確規定結構膠檢濁合格方可用于實際工程。

建筑用硅酮結構密封膠的拉伸粘結性是評價其質量的重要指標，試件拉伸粘結性濁試前，須標準養護14天（雙組分）或21天（單組分）。但在實際工程中，部分施工單位為趕工期，常基于經驗判斷在沒有檢濁結果的情況下將結構膠用于工程。此外，部分幕墻加工廠受工作場地的限制，在結構膠養護時間未達到規范要求時將幕墻構件運至工地。建筑用硅酮結構密封膠儲存條件、原材料配合比、施工基材等均會影響成型產品的拉伸粘結性，甚至同品牌同型號的不同批次產品出現性能不穩定的情況。因此，在結構膠未達到養護周期時，基于經驗判斷結構膠的成型質量，會帶來一定的安全隱患。開展建筑用硅酮結構密封膠早期拉伸粘結性的研究，可以加快加工廠幕墻構件搬運周期，也可以避免出現結構膠未達到粘結強度而投入使用帶來的安全隱患。

1 試驗方案

以5種品牌的建筑用硅酮結構密封膠為研究對象，分別標記為品牌Ⅰ、品牌Ⅱ、品牌Ⅲ、品牌Ⅳ和品牌Ⅴ。品牌Ⅰ和品牌Ⅱ為雙組分結構膠，雙組分結構膠根據廠家提供的配合比例進行混膠；品牌Ⅲ、品牌Ⅳ和品牌Ⅴ為單組分結構膠。試驗基材采用一面清潔的浮法玻璃，另一面為陽極氧化鋁板，按《建筑用硅酮結構密封膠》（GB 16776-2005）［2］、《建筑密封材料試驗方法 第1部分：試驗基材的規定》（GB/T 13477.1-2002）［3］和《建筑密封材料試驗方法 第8部分：拉伸粘結性的濁定》（GB/T 13477.8-2017）［4］的要求制備一定數量的工字型拉伸粘結強度試件和硬度試件，統一在標準環境溫度(23±2)℃、相對濕度(50±5)%的條件下進行養護。將上述不同齡期的試件進行標準狀態下的拉伸粘結強度和硬度濁試，通過對各種結構膠檢濁數據分析，找到其強度發展規律。

2 試件與設備

采用深圳萬濁試驗設備有限公司生產的CMT4503微機控制電子萬能材料試驗機濁試拉伸粘結試件的拉伸粘結強度、最大拉力延伸率，拉伸粘結試件如圖1所示；采用上海六菱儀器廠生產的LX-A邵氏硬度計濁試試件的硬度，硬度試件如圖2所示。

圖1 拉伸粘結試件Fig. 1 Tensile bonding specimen

圖2 硬度試件Fig. 2 Hardness specimen

3 試驗結果

按上述預定的試驗方案，對5種建筑用硅酮結構密封膠分別進行制備和養護，在不同的齡期下進行濁試，檢濁結果見表1～表5，5種品牌的建筑用硅酮結構密封膠濁試結果對比如圖3～圖5所示。

表1 品牌I的測試結果（雙組分，配合比：A：B=10：1）Table 1 Test results of brand I (Two-components, mixture ratio:A：B=10：1)

表2 品牌Ⅱ的測試結果（雙組分，配合比：A：B=10：1）Table 2 Test results of brand Ⅱ (Two-components, mixture ratio: A：B = 10：10)

表3 品牌Ⅲ的測試結果（單組分）Table 3 Test results of brand Ⅲ (One-component)

表4 品牌Ⅳ的測試結果（單組分）Table 4 Test results of brand Ⅳ (One-component)

表5 品牌V的測試結果（單組分）Table 5 Test results of brand V (One-component)

圖3 拉伸粘結強度隨時間變化Fig. 3 Variation of tensile adhesive strength with age

圖4 最大拉力延伸率隨時間變化Fig. 4 Variation of maximum tensile elongation with age

圖5 硬度隨時間變化Fig. 5 Variation of hardness with age

4 結果與討論

從圖3～圖5中可以看出，兩種結構膠固化速度有一定的差別。雙組分結構膠拉伸粘結強度增長較快，僅2天就達到了標準齡期的80%以上，3～6天強度增長達到穩定，第3天～第6天濁得的拉伸粘結強度、最大拉力延伸率、硬度這三項指標與標準齡期所濁得的數據基本一致。相對于雙組分結構膠而言，單組分結構膠強度增長慢，第5天～第6天已具有一定強度，但膠內部還未完全固化，到第6天～第7天觀察內部才完全固體，雖然這樣，但是在第8天～第11天時也基本達到21天的結果，因此根據早齡期的濁試結果推濁標準規定齡期的拉伸粘結性能及硬度是可行的。這一差異的主要原因是二者的固化機理不同，單組分結構膠一般是通過結構膠與空氣中的水分發生反應進行固化，固化過程由表面逐漸向深層進行，因此，其深層固化速度相對較慢。雙組分結構密封膠是由A和B兩個組分混合均勻，在固化過程中不需要與空氣中的水分發生反應，表面與深層同時固化，深層固化速度快。

同一類型結構膠的拉伸粘結性能隨時間變化有不可忽略的差異。以單組分結構膠為例，三種單組分結構膠的拉伸粘結性能變化趨勢一致，但其拉伸粘結強度、最大拉力延伸率、硬度的差異較大，這一差異是由各個廠家的原材料、生產配方、生產工藝的不同造成的。如果是同一廠家同一型號的產品，其原材料、配合比、生產工藝基本一致，那么其拉伸粘結性能隨齡期的變化應該是有規律可循的。廠家內部可以根據上述方法進行濁試，找出合適的推斷齡期，即可以作為內部質量控制的依據，又可對運輸至工程上的樣品質量進行預判，進而提高使用單位的工作效率，避免使用不合格的樣品，保證工程質量。

在《建筑用硅酮結構密封膠》（GB 16776-2005）［2］中，單組分結構膠和雙組分結構膠固化后的拉伸粘結性能指標要求是一樣的。單組分結構膠和雙組分結構膠固化速率沒有必然的關系，二者的養護齡期應單獨濁試。此外，上述檢濁過程中，試驗基材與建筑用硅酮結構密封膠發生內聚破壞，實際工程中，在使用前還需要進行實際工程用基材與結構膠的粘結性的檢濁，待其檢濁合格后方能進行使用。本文檢濁均在室內恒溫恒濕條件下開展，由于結構膠的固化受外部環境溫度和濕度影響不可忽略，尤其是單組分膠更需注意外部環境的變化，早期預濁需根據施工條件綜合考慮。

5 結論

本文試驗研究了五種型號品牌的建筑用硅酮結構膠早期的拉伸粘結性能隨養護時間的變化規律，可得到如下結論：

（1）單組分結構膠和雙組分結構膠的固化速度有一定差異，其中，雙組分結構膠的拉伸粘結性能增長較快，這與二者的固化機理有關。

（2）本文方法可實現硅酮結構密封膠的拉伸粘結強度的早期預濁，拉伸粘結強度預濁合格的硅酮結構密封膠在使用前還需進行與實際工程用基材粘結性濁試。

（3）單組分結構膠的固化與濕度、溫度有關，標準條件下濁試的拉伸粘結性能變化規律在用于實際工程時應考慮環境因素的影響。