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隐框玻璃幕墙玻璃板块脱落原因分析
浏览: 发布日期:2017-07-03

1.玻璃幕墙

  玻璃幕墙作为一种新型建筑墙体,不仅能隔绝风雨,控制室内冷、热、光、声,且外表新颖别致,晶莹通透,充满着时代气息,深受建筑师及普通百姓的青睐。玻璃幕墙自20世纪80年代引入我国,距今已有近3O年的历史。据不完全统计,目前我国玻璃幕墙的面积已超过2亿平方米,占世界幕墙面积的80%以上。且新建的高层建筑约有80%全部或局部采用玻璃幕墙。

 

  隐框玻璃幕墙是指面板材料为玻璃,金属框架构件完全不显露于面板外表面的框支承玻璃幕墙。隐框玻璃幕墙是幕墙中应用最早、最多的基本幕墙形式之一。隐框玻璃幕墙因无外框保护,完全依靠硅酮结构胶将玻璃板块粘结在铝合金型材上。一旦硅酮结构胶出现脆化、老化或与玻璃、铝型材粘结不牢时,极易发生玻璃板块脱落的事故,给国家财产、人民的生命安全造成严重影响。除玻璃自爆、设计不当等原因之外,不规范选材、无资质企业的不规范施工、硅酮结构胶的提前老化等是目前造成玻璃板块脱落的主要原因,本文通过实际工程案例逐一进行分析。

2.玻璃板块脱落原因分析

  2.1 型材选择错误

  框支承玻璃幕墙的骨架材料是铝合金型材,按照JGJ102《玻璃幕墙工程技术规范》要求,玻璃幕墙应选用耐气候性的材料,铝合金材料应进行表面阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂或氟碳喷涂处理,且铝合金型材应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237规定的质量要求…[1]。部分企业为了追求利润最大化,将外观看似阳极氧化的铝素材冒充阳极氧化型材使用。图1、图2为某工程玻璃附框采用铝素材,玻璃板块装配不久出现玻璃板块脱落现象,最后造成整个工程重新返工,全部将铝素材更换为符合规范要求的阳极氧化型材,工程损失严重。

 

  铝素材又称裸材、光身材,表面光泽度比阳极氧化型材差,是制作普通铝合金门窗的常用材料。该类型材表面未经过任何表面处理,是通过空气中的氧气自然氧化在型材表面形成一层养护膜,养护膜的厚度受环境因素影响较大通常为0~3μm,远低于阳极氧化型材的膜层厚度(规范要求平均膜厚不低于15μm)。且该类型材的耐久性差,与硅酮结构胶的粘结极不稳定,是造成隐框玻璃幕墙玻璃板块脱落的主要原因之一。

 2.2 无幕墙施工资质企业的不规范施工

  玻璃幕墙应该由有施工资质的企业进行施工,按照“建筑幕墙工程施工企业资质等级标准”要求,一至三级企业至少应具有“a.有一支相对稳定并熟练掌握建筑幕墙技术、按质量要求作业的安装队伍;b.有用于建筑幕墙加工制作的厂房面积不小于1000平方米、应用于制作隐框玻璃幕墙的打胶和固化养护车间,并有相配套的机械加工、机械注胶等设备;c. 企业具有2年以上从事建筑幕墙工程施工的经历…” 等等。

 

  近年来,随着我国幕墙行业的蓬勃发展,建筑幕墙工程逐渐增多,从事幕墙施工的企业也日益增多,存在鱼龙混杂现象。近两年受国家房地产调控政策影响,许多企业为了降低成本,直接或间接委托无幕墙施工资质的企业进行玻璃板块与附框的装配制作。因无资质企业在厂房面积(打胶间与养护间)、打胶设备、人员素质、质量控制等方面不符合相关规范要求,曾发生多起因施工不规范、质量控制不严造成的玻璃板块脱落的事故,无资质企业的不规范施工主要包括以下几个方面。

 

  2.2.1 未做相容性试验或相容性型材与实际使用型材不一致

  JGJ102规范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接触材料的相容性和剥离粘结性试验…” [2]。(1)部分企业因工期紧,合同签订后立即进行施工,同时进行相容性试验。按照GB16776标准要求,相容性试验至少需要21天(单组份28天)时间,试验结果发现硅酮结构胶与型材不相容后,工程已开展了一部分,这样也会造成玻璃板块脱落的安全隐患。(2)同样,某些企业确实提前进行了相容性试验,但因中间环节变化需更换材料(型材、硅酮结构胶),更换后的材料来不及进行相容性试验立即进行施工,可能会出现硅酮结构胶与型材不相容的情况,同样会造成玻璃板块脱落的安全隐患。图3为某工程未做相容性试验,出现粘结不良的情况后最终返工案例。

2.2.2施工、养护环境不符合规范要求

  硅酮结构胶是影响玻璃幕墙安全的关键材料,应在洁净、通风良好的室内进行注胶,最佳施工温度为10oC~35oC,应有足够的养护区域,确保硅酮结构胶完全固化后玻璃板块才能运输和装配。部分企业打胶现场灰尘较大,易造成基材表面的二次污染;另有一部分企业因加工车间面积较小,硅酮结构胶未完全固化就运输到工地进行玻璃板块的装配施工。上述两种情况均会造成硅酮结构胶与基材粘结不良,产生玻璃板块脱落的安全隐患。图4为施工现场灰尘较大,图5为打胶、养护环境不符合要求。

 

  2.2.3基材清洗不干净

  硅酮结构胶取得良好粘结性的关键因素之一就是有洁净的粘结表面,因此施工前应除去基材表面的污物、灰尘、任何油类、结霜。应采用供应商推荐的溶剂,如异丙醇、丁酮、二甲苯等,且应使用清洁无绒毛白布采用“双布擦拭法”进行清洁。很多玻璃附框用型材出厂时包装不严或无保护膜保护,一部分企业存放型材时随便往厂房一角一扔,等到使用时型材已被灰尘、油污污染,另有部分企业采用带颜色的旧布或清洁时不认真,均会引起硅酮结构胶与基材粘结不良,造成玻璃板块脱落的安全隐患。

 

  2.2.4 底漆使用不正确

  按照规范要求,底漆应按以下程序使用:a.通过相容性及粘结性试验,确定是否使用底漆; b.底漆应在基材清洗之后结构胶施工之前使用;c. 用自然硬毛刷或干净无绒毛的白布在被粘表面涂上一层薄而均匀的底漆;d.底漆应在完全干涸后(多介于15~30分钟)才能施用硅酮结构胶,否则会使结构胶粘结能力下降。部分企业不按相容性试验结果按需使用底漆,而是错误的将所有型材均涂刷一层底漆。根据我公司多年从事相容性试验的经验,部分型材无底漆时粘结良好,涂刷底漆后反而引起粘结不良,这样也会埋下玻璃板块脱落的种子。图6、图7为某工程因底漆未完全干涸时施打硅酮结构胶,未做割胶试验,装配到工程上一周,发现粘结在附框处硅酮结构胶部分脱粘,最后玻璃板块全部卸下重新返工。

2.2.5 打胶过程质量控制不严(未按相关要求进行试验如蝴蝶试验、扯断时间试验、随批剥离粘结试验、割胶试验)

 a. 蝴蝶试验(见GB16776附录D[3])用于判断双组份硅酮结构胶的混合均匀性。双组份硅酮结构胶只有两组分混合均匀并完全固化才能与基材形成良好的粘结力,通常情况下,在每次开机、包括间断后的开机前,均应进行蝴蝶试验。

 

  b. 扯断时间试验 (见GB16776附录D)用于测试结构胶的混合比例和混合后的固化速度是否符合结构胶生产商的技术说明,同时可判断硅酮结构胶是否过期。试验应在每次开机、包括间断后的开机都应进行。如果结构胶的扯断时间低于规定范围(适用期),应检查混胶设备,确认超出范围的原因,如结构胶是否过期、、是否需要调整或维修设备,必要时应同结构胶生产商联系。并将试验编号、拉断时间、日期、结构胶批号、其它有关信息,纳入质量控制记录,以便将来查询。

 

  c. 随批剥离粘结试验是检验实际生产单元粘结性的一种方法。试验要求在每次开机(包括间断后的开机)前、不同基材、不同批次的结构胶使用前都应进行。特别对铝合金型材,受铝型材元素含量及熔炼、挤压、表面处理等工艺的影响,不同批次间或同一批次型材差异较大。如果不做随批剥离粘结试验,势必存在安全隐患。国家玻璃化学建材检测中心张晓敏[4] 发现阳极氧化铝型材用相同的密封胶、相同的溶剂清洁,粘结效果却有天壤之别,提出在建筑行业中被迫对每一批实际使用的基材进行粘结性测试,还需要随时抽检实际施工效果。图8为同一批次的喷涂型材粘胶面差异较大,图9为不同批次型材粘胶面经过铬化处理(粘结良好)和未经过铬化处理(部分粘结)的情况。

 d. “割胶试验”(见GB16776附录D方法A)是采用成品破坏法检查硅酮结构胶施工质量极为有效的方法。该方法既可以检查结构胶与基材(玻璃、装配框等)的粘结能力,又可以检查结构胶的施工质量,如结构胶外观、颜色、气泡、宽度、厚度等。割胶试验可按下列要求进行:

 

  a. 第一次割胶:前10片检查一片(1/10);b. 第二次割胶:从接下来的40片检查一片(2/50);c. 第三次割胶:从接下来的50片检查一片(3/100);d. 从第四次割胶开始,以后每100片检查1片 。根据每个工程的不同,割胶的频率可在双方协商下调整。割胶试验同时将测试数量、日期、测试用胶批号、测试结果(粘结或内聚破坏)以及其它有关信息,纳入质量控制记录,以便将来查询。

 

  部分企业只做蝴蝶试验省略了其它试验,无法对整个打胶过程进行质量控制,无法保证硅酮结构胶与基材的粘结质量,等玻璃板块装配上墙出现玻璃板块脱落的事故后,再引起注意已为时已晚。图10 为某工程整体质量控制不严,玻璃板块装配后两天出现脱落现象。

 2.3 劣质硅酮结构胶的提前老化

  硅酮结构胶是隐框幕墙的关键材料,它连接着板块与金属构架,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。

 

  部分不负责任企业为降低成本生产硅酮结构胶时,添加了低沸点的物质如白油等,白油类低沸点物质不仅会使中空玻璃内部的丁基密封胶溶解,发生幕墙玻璃的流油现象,如图11;同时随着时间的推移,白油会逐渐挥发,使硅酮结构胶脆化、老化,如图12,产生玻璃板块脱落的事故。

 2.4 密封胶选择错误

  按照JGJ102规范要求,明框幕墙、建筑门窗用中空玻璃,第一道密封胶应采用中空玻璃用丁基热熔密封胶;不需承担荷载的第二道密封胶宜采用聚硫类中空玻璃密封胶,也可采用硅酮密封胶;隐框、半隐框及点支承玻璃幕墙,需承担结构强度的应选用硅酮结构密封胶[5]。如某工程明框幕墙的开启扇,错误选择聚硫胶代替硅酮结构胶,使用一年后,聚硫胶已泛白,中空玻璃内部已出雾,如图12。随着时间的推移,聚硫胶完全脱粘,造成中空玻璃外片脱落的事故。

 

  3. 结语

  通过上面的分析可以看出:硅酮结构胶是隐框幕墙的关键材料,如果不按规范要求进行选材(不按规范要求选择型材、密封胶)、选用无幕墙施工资质的企业施工、选择劣质硅酮结构胶等均会造成玻璃板块脱落的事故,对人民的生命财产带来极大的安全隐患。因此,希望相关行业加强自律,不要为了眼前的蝇头小利,生产不符合标准、规范要求的型材、硅酮结构胶等;不选用无幕墙资质的企业施工。同时也希望政府及相关机构加强监管、监督,绝不允许不合格的劣质材料进入幕墙行业,杜绝无资质企业的不规范施工,发现一起严肃处理一起,以保证我国的幕墙行业朝着健康、良性方向发展。

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