廖 拓

（廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司 廣州 510500）

1 項目概況

某玻璃幕墻位于廣州市天河區(qū)，該建筑為一棟辦公樓，竣工至今已7年。幕墻固定玻璃為明框安裝方式，開啟扇玻璃為隱框安裝方式（見圖1），玻璃幕墻最高標高89 m，共有開啟扇約700 個，玻璃均采用中空玻璃。

圖1 隱框開啟扇示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Hidden Framing Opening Lights

本項目玻璃幕墻發(fā)生玻璃墜落事件，墜落玻璃為隱框開啟扇中空玻璃外片，外片玻璃墜落前未發(fā)生碎裂，為完整脫落，中空玻璃內片完好，內片上留有中空玻璃二道密封膠。

為確保中空玻璃的質量，中空玻璃密封結構一般采用雙道密封結構（見圖2）。邢鳳群等人［1］在對中空玻璃密封膠的研究中指出，一道密封膠起預定位作用，并能隔離水汽、防止空氣和惰性氣體進出中空玻璃空腔；二道密封膠是的作用是作為膠粘劑將玻璃和間隔條粘結成一個中空玻璃單元整體。

圖2 中空玻璃密封結構示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Insulating Glass Sealing Structure

初步判斷本項目為中空玻璃二道密封膠粘結失效導致外片脫落，需對中空玻璃二道密封膠進行進一步的檢查研究，為下一步采取處理措施提供技術依據。

2 制定研究方案

徐兵等人［2］指出，二道密封膠可由不同的材料制得，其中最主要的有3 種：聚硫密封膠、聚氨酯密封膠和硅酮密封膠。

馬啟元［3］曾對隱框幕墻中空玻璃脫膠墜落事故進行分析，認為事故多與結構粘結選材、粘結尺寸設計及施工缺陷相關聯。

本項目將從質量檢驗和種類鑒別兩個方面對二道密封膠開展研究分析。質量檢驗方面包括注膠尺寸、注膠情況、外觀質量、與玻璃的粘結質量、邵氏硬度、最大拉伸強度時伸長率；種類鑒別包括紅外光譜測試、元素分析、燃燒試驗。

二道密封膠的檢查研究按開啟扇總數的1%且不少于5的比例進行抽樣［4］，本項目開啟扇總數為700 件，因此按均勻分布的原則在現場隨機抽取7 件開啟扇中空玻璃，并將其分解拆開后對二道密封膠進行檢查研究。

3 檢查結果及分析

3.1 注膠尺寸、注膠情況、外觀質量檢查

7 件開啟扇中空玻璃均為5 mm+9A+5 mm厚中空玻璃。所檢查1#～7#中空玻璃的二道密封膠注膠飽滿，未開裂、起泡，但均出現變色發(fā)白現象（見圖3）。密封膠出現變色，顯示膠體已發(fā)生理化反應，可能出現粘結力下降、膠體硬化等問題。

圖3 二道密封膠變色Fig.3 Discoloration of Secondary Sealant

1#～7#中空玻璃二道密封膠的寬度為3.50～4.56 mm（見表1），均小于5 mm，未達到文獻［5］對二道密封膠寬度的最低要求：中空玻璃二道密封膠寬度應≥5 mm。中空玻璃二道密封膠起結構受力作用，承受風荷載、重力荷載，其寬度未達到最低要求，說明二道密封膠粘結尺寸設計存在問題，該中空玻璃為不合格產品，存在承載能力不足等安全隱患。

表1 二道密封膠尺寸測量結果Tab.1 Size Measurement Results of Secondary Sealant

3.2 與玻璃的粘結質量檢查結果

為確保二道密封膠與玻璃基材粘結牢固，國家現行標準規(guī)定二道密封膠在受拉發(fā)生破壞時的破壞方式應為內聚破壞，即結構膠與玻璃基材的粘結強度應大于膠體本身的粘結強度，如發(fā)生粘結破壞，粘結破壞面積應≤10%［6］。

為檢驗二道密封膠的粘結質量，先將7 件中空玻璃分解，再分別進行二道密封膠與內、外片玻璃的剝離試驗［7］。

剝離試驗結果顯示，7 件玻璃的二道密封膠與內、外片玻璃的的破壞方式均為粘結破壞（見圖4），剝離粘結破壞面積均為100%，說明二道密封膠與玻璃的粘結強度遠小于膠體本身的粘結強度。二道密封膠與內、外片玻璃均粘結失效，內、外片玻璃之間無有效粘結連接，外片玻璃隨時存在脫落的風險。

圖4 二道密封膠與玻璃粘結破壞Fig.4 Bonding Failure of Secondary Sealant and Glass

3.3 邵氏硬度試驗

程鵬等人［8］在結構膠檢測及評價綜述中提到，邵氏硬度用于表征材料的軟硬程度，是指材料抵抗外物壓入、塑性變形等局部變形的能力。隨著密封膠使用時間的增長，其硬度也會產生變化。二道密封膠老化失效的一個重要表現即邵氏硬度超出現行國家標準規(guī)定的范圍（30～60）［6］。

對7 件中空玻璃的二道密封膠進行邵氏硬度試驗，結果顯示邵氏硬度為61～65，平均值為63（見表2），均大于60，超出允許范圍。二道密封膠老化變硬，反映出其性能已發(fā)生改變，中空玻璃的粘結裝配質量存在問題。

表2 邵氏硬度試驗結果Tab.2 Test Results of Shore Hardness

3.4 最大拉伸強度時伸長率試驗

二道密封膠除了應具有良好的粘結性能和一定的硬度以外，張凡等人［9］指出其還應具有優(yōu)良的彈性，當其因動載荷引起變形后，能夠恢復初始的形態(tài)及性能。

對7 件中空玻璃的二道密封膠進行最大拉伸強度時伸長率試驗，結果為40%～47%，平均值為44%（見表3），均小于50%，低于國家現行標準要求：最大拉伸強度時伸長率≥50%［6］。二道密封膠彈性降低，變形能力變差。

表3 最大拉伸強度時伸長率試驗結果Tab.3 Elongation Test Results at Maximum Tensile Strength

3.5 紅外光譜測試

對7 件中空玻璃的二道密封膠進行紅外光譜測試，紅外光譜圖顯示，7 件密封膠光譜特性一致，在波長749～743 cm-1處出現C-S 鍵的伸縮振動峰，在波長1 283～1 279 cm-1處出現與S 相連接的亞甲基-CH2-振動峰，符合聚硫膠紅外光譜圖特征［10］，7 件密封膠均為聚硫膠。其中1#、4#、7#中空玻璃二道密封膠紅外光譜圖如圖5所示。

圖5 中空玻璃二道密封膠紅外圖譜Fig.5 IR Spectrum of Secondary Sealant of Insulating Glass

3.6 元素分析

對密封膠中元素周期表12 以后的部分元素成分進行分析，結果如表4所示。可見，7 件密封膠的元素組成及含量基本一致，說明為同一類型的密封膠。密封膠中含有S 元素，而未能檢測到Si 成分，可以判斷膠樣非硅酮類密封膠，應為聚硫膠，與紅外光譜測試結果一致。

表4 主要元素分析結果Tab.4 Analysis Results of Principal Elements （%）

3.7 燃燒試驗

對密封膠進行燃燒試驗，7 件密封膠燃燒時均具有較強的火焰，產生黑色煙霧，并產生刺激性氣體，燃燒灰燼為較堅硬的塊狀。使用已知硅酮密封膠作為對比，硅酮密封膠燃燒時產生的火焰較弱，無刺激性氣體產生，煙為白色，燃燒灰燼呈白色，易粉化。膠樣燃燒狀態(tài)及灰燼狀態(tài)與硅酮膠不一致，對比情況如圖6所示。

圖6 燃燒狀態(tài)及灰燼狀態(tài)對比Fig.6 Combustion State and Ash State Comparison

3.8 結果分析

經檢查，隱框開啟扇中空玻璃二道密封膠已外觀變色，膠體變硬、失去彈性，二道密封膠與內、外片玻璃均粘結失效，密封膠性能嚴重下降。

通過紅外光譜測試、元素分析、燃燒試驗等方法對膠體進行種類鑒別，可判斷本項目隱框開啟扇中空玻璃二道密封膠為聚硫膠。吳永昌［11］曾指出，玻璃墜落的一種情況，是用在開啟部分的雙層玻璃采用聚硫膠。聚硫膠耐紫外線性能差，一般用于明框幕墻，聚硫膠在隱框幕墻中受陽光長期照射，會出現老化、粘結質量下降等問題［7］。因此，本項目中空玻璃外片脫落的主要原因是二道密封膠使用了聚硫膠。

中空玻璃二道密封膠注膠寬度未達到最低要求，導致粘結力不足，也是外片玻璃脫落的原因之一。

4 結語

經對二道密封膠進行質量檢驗和種類鑒別，得出以下主要結論：

⑴隱框開啟扇中空玻璃外片脫落的主要原因是二道密封膠使用了聚硫膠，需更換為二道密封膠采用硅酮膠的中空玻璃，才能確保本項目的安全。

⑵更換的玻璃需注意二道密封膠注膠寬度應≥5 mm。

⑶對于隱框幕墻用中空玻璃，可采用燃燒試驗等簡單、快速的方法鑒別二道密封膠種類，以防止二道密封膠選材錯誤，消除安全隱患，也避免后期因更換玻璃所帶來的經濟損失。