建筑用硅酮结构密封胶早期拉伸粘结性能试验研究*

王海蓉，周 滢，郑 伟，余忠辉，何京波

（深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心，广东深圳 518051）

近年来，随着我国城市建设快速发展，出现了越来越多的建筑幕墙工程，建筑用硅酮结构密封胶作为幕墙工程的主要粘结材料已被广泛使用。建筑用硅酮结构密封胶主要用于建筑幕墙及其他结构粘结装配，在建筑结构中传递结构构件间的动态和静态荷载，其产品质量直接决定了建筑幕墙的整体性能。JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》［1］明确规定结构胶检浊合格方可用于实际工程。

建筑用硅酮结构密封胶的拉伸粘结性是评价其质量的重要指标，试件拉伸粘结性浊试前，须标准养护14天（双组分）或21天（单组分）。但在实际工程中，部分施工单位为赶工期，常基于经验判断在没有检浊结果的情况下将结构胶用于工程。此外，部分幕墙加工厂受工作场地的限制，在结构胶养护时间未达到规范要求时将幕墙构件运至工地。建筑用硅酮结构密封胶储存条件、原材料配合比、施工基材等均会影响成型产品的拉伸粘结性，甚至同品牌同型号的不同批次产品出现性能不稳定的情况。因此，在结构胶未达到养护周期时，基于经验判断结构胶的成型质量，会带来一定的安全隐患。开展建筑用硅酮结构密封胶早期拉伸粘结性的研究，可以加快加工厂幕墙构件搬运周期，也可以避免出现结构胶未达到粘结强度而投入使用带来的安全隐患。

1 试验方案

以5种品牌的建筑用硅酮结构密封胶为研究对象，分别标记为品牌Ⅰ、品牌Ⅱ、品牌Ⅲ、品牌Ⅳ和品牌Ⅴ。品牌Ⅰ和品牌Ⅱ为双组分结构胶，双组分结构胶根据厂家提供的配合比例进行混胶；品牌Ⅲ、品牌Ⅳ和品牌Ⅴ为单组分结构胶。试验基材采用一面清洁的浮法玻璃，另一面为阳极氧化铝板，按《建筑用硅酮结构密封胶》（GB 16776-2005）［2］、《建筑密封材料试验方法 第1部分：试验基材的规定》（GB/T 13477.1-2002）［3］和《建筑密封材料试验方法 第8部分：拉伸粘结性的浊定》（GB/T 13477.8-2017）［4］的要求制备一定数量的工字型拉伸粘结强度试件和硬度试件，统一在标准环境温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%的条件下进行养护。将上述不同龄期的试件进行标准状态下的拉伸粘结强度和硬度浊试，通过对各种结构胶检浊数据分析，找到其强度发展规律。

2 试件与设备

采用深圳万浊试验设备有限公司生产的CMT4503微机控制电子万能材料试验机浊试拉伸粘结试件的拉伸粘结强度、最大拉力延伸率，拉伸粘结试件如图1所示；采用上海六菱仪器厂生产的LX-A邵氏硬度计浊试试件的硬度，硬度试件如图2所示。

图1 拉伸粘结试件Fig. 1 Tensile bonding specimen

图2 硬度试件Fig. 2 Hardness specimen

3 试验结果

按上述预定的试验方案，对5种建筑用硅酮结构密封胶分别进行制备和养护，在不同的龄期下进行浊试，检浊结果见表1～表5，5种品牌的建筑用硅酮结构密封胶浊试结果对比如图3～图5所示。

表1 品牌I的测试结果（双组分，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的测试结果（双组分，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的测试结果（单组分）Table 3 Test results of brand Ⅲ (One-component)

表4 品牌Ⅳ的测试结果（单组分）Table 4 Test results of brand Ⅳ (One-component)

表5 品牌V的测试结果（单组分）Table 5 Test results of brand V (One-component)

图3 拉伸粘结强度随时间变化Fig. 3 Variation of tensile adhesive strength with age

图4 最大拉力延伸率随时间变化Fig. 4 Variation of maximum tensile elongation with age

图5 硬度随时间变化Fig. 5 Variation of hardness with age

4 结果与讨论

从图3～图5中可以看出，两种结构胶固化速度有一定的差别。双组分结构胶拉伸粘结强度增长较快，仅2天就达到了标准龄期的80%以上，3～6天强度增长达到稳定，第3天～第6天浊得的拉伸粘结强度、最大拉力延伸率、硬度这三项指标与标准龄期所浊得的数据基本一致。相对于双组分结构胶而言，单组分结构胶强度增长慢，第5天～第6天已具有一定强度，但胶内部还未完全固化，到第6天～第7天观察内部才完全固体，虽然这样，但是在第8天～第11天时也基本达到21天的结果，因此根据早龄期的浊试结果推浊标准规定龄期的拉伸粘结性能及硬度是可行的。这一差异的主要原因是二者的固化机理不同，单组分结构胶一般是通过结构胶与空气中的水分发生反应进行固化，固化过程由表面逐渐向深层进行，因此，其深层固化速度相对较慢。双组分结构密封胶是由A和B两个组分混合均匀，在固化过程中不需要与空气中的水分发生反应，表面与深层同时固化，深层固化速度快。

同一类型结构胶的拉伸粘结性能随时间变化有不可忽略的差异。以单组分结构胶为例，三种单组分结构胶的拉伸粘结性能变化趋势一致，但其拉伸粘结强度、最大拉力延伸率、硬度的差异较大，这一差异是由各个厂家的原材料、生产配方、生产工艺的不同造成的。如果是同一厂家同一型号的产品，其原材料、配合比、生产工艺基本一致，那么其拉伸粘结性能随龄期的变化应该是有规律可循的。厂家内部可以根据上述方法进行浊试，找出合适的推断龄期，即可以作为内部质量控制的依据，又可对运输至工程上的样品质量进行预判，进而提高使用单位的工作效率，避免使用不合格的样品，保证工程质量。

在《建筑用硅酮结构密封胶》（GB 16776-2005）［2］中，单组分结构胶和双组分结构胶固化后的拉伸粘结性能指标要求是一样的。单组分结构胶和双组分结构胶固化速率没有必然的关系，二者的养护龄期应单独浊试。此外，上述检浊过程中，试验基材与建筑用硅酮结构密封胶发生内聚破坏，实际工程中，在使用前还需要进行实际工程用基材与结构胶的粘结性的检浊，待其检浊合格后方能进行使用。本文检浊均在室内恒温恒湿条件下开展，由于结构胶的固化受外部环境温度和湿度影响不可忽略，尤其是单组分胶更需注意外部环境的变化，早期预浊需根据施工条件综合考虑。

5 结论

本文试验研究了五种型号品牌的建筑用硅酮结构胶早期的拉伸粘结性能随养护时间的变化规律，可得到如下结论：

（1）单组分结构胶和双组分结构胶的固化速度有一定差异，其中，双组分结构胶的拉伸粘结性能增长较快，这与二者的固化机理有关。

（2）本文方法可实现硅酮结构密封胶的拉伸粘结强度的早期预浊，拉伸粘结强度预浊合格的硅酮结构密封胶在使用前还需进行与实际工程用基材粘结性浊试。

（3）单组分结构胶的固化与湿度、温度有关，标准条件下浊试的拉伸粘结性能变化规律在用于实际工程时应考虑环境因素的影响。