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隱框玻璃幕牆玻璃板塊脫落原因分析

2017-05-16 15:07

玻璃幕牆作為一種新型建築牆體,不僅能隔絕風雨,控製室內冷、熱、光、聲,且外表新穎別致,晶瑩通透,充滿著時代氣息,深受建築師及普通百姓的青睞。玻璃幕牆自20世紀80年代引入我國,距今已有近3O年的曆史。據不完全統計,目前我國玻璃幕牆的麵積已超過2億平方米,占世界幕牆麵積的80%以上。且新建的高層建築約有80%全部或局部采用玻璃幕牆。
 
隱框玻璃幕牆是指麵板材料為玻璃,金屬框架構件完全不顯露於麵板外表麵的框支承玻璃幕牆。隱框玻璃幕牆是幕牆中應用最早、最多的基本幕牆形式之一。隱框玻璃幕牆因無外框保護,完全依靠矽酮結構膠將玻璃板塊粘結在鋁合金型材上。一旦矽酮結構膠出現脆化、老化或與玻璃、鋁型材粘結不牢時,極易發生玻璃板塊脫落的事故,給國家財產、人民的生命安全造成嚴重影響。除玻璃自爆、設計不當等原因之外,不規範選材、無資質企業的不規範施工、矽酮結構膠的提前老化等是目前造成玻璃板塊脫落的主要原因,本文通過實際工程案例逐一進行分析。
 
玻璃板塊脫落原因分析
型材選擇錯誤
框支承玻璃幕牆的骨架材料是鋁合金型材,按照JGJ102《玻璃幕牆工程技術規範》要求,玻璃幕牆應選用耐氣候性的材料,鋁合金材料應進行表麵陽極氧化、電泳塗漆、粉末噴塗或氟碳噴塗處理,且鋁合金型材應符合現行國家標準《鋁合金建築型材》GB/T5237規定的質量要求…[1]。部分企業為了追求利潤最大化,將外觀看似陽極氧化的鋁素材冒充陽極氧化型材使用。圖1、圖2為某工程玻璃附框采用鋁素材,玻璃板塊裝配不久出現玻璃板塊脫落現象,最後造成整個工程重新返工,全部將鋁素材更換為符合規範要求的陽極氧化型材,工程損失嚴重。
 
鋁素材又稱裸材、光身材,表麵光澤度比陽極氧化型材差,是製作普通鋁合金門窗的常用材料。該類型材表麵未經過任何表麵處理,是通過空氣中的氧氣自然氧化在型材表麵形成一層養護膜,養護膜的厚度受環境因素影響較大通常為0~3μm,遠低於陽極氧化型材的膜層厚度(規範要求平均膜厚不低於15μm)。且該類型材的耐久性差,與矽酮結構膠的粘結極不穩定,是造成隱框玻璃幕牆玻璃板塊脫落的主要原因之一。
 
無幕牆施工資質企業的不規範施工
玻璃幕牆應該由有施工資質的企業進行施工,按照“建築幕牆工程施工企業資質等級標準”要求,一至三級企業至少應具有“a.有一支相對穩定並熟練掌握建築幕牆技術、按質量要求作業的安裝隊伍;b.有用於建築幕牆加工製作的廠房麵積不小於1000平方米、應用於製作隱框玻璃幕牆的打膠和固化養護車間,並有相配套的機械加工、機械注膠等設備;c. 企業具有2年以上從事建築幕牆工程施工的經曆…” 等等。
 
近年來,隨著我國幕牆行業的蓬勃發展,建築幕牆工程逐漸增多,從事幕牆施工的企業也日益增多,存在魚龍混雜現象。近兩年受國家房地產調控政策影響,許多企業為了降低成本,直接或間接委托無幕牆施工資質的企業進行玻璃板塊與附框的裝配製作。因無資質企業在廠房麵積(打膠間與養護間)、打膠設備、人員素質、質量控製等方麵不符合相關規範要求,曾發生多起因施工不規範、質量控製不嚴造成的玻璃板塊脫落的事故,無資質企業的不規範施工主要包括以下幾個方麵。
 
未做相容性試驗或相容性型材與實際使用型材不一致
JGJ102規範3.6.2條款規定“矽酮結構密封膠使用前,應經國家認可的檢測機構進行與其接觸材料的相容性和剝離粘結性試驗…” [2]。(1)部分企業因工期緊,合同簽訂後立即進行施工,同時進行相容性試驗。按照GB16776標準要求,相容性試驗至少需要21天(單組份28天)時間,試驗結果發現矽酮結構膠與型材不相容後,工程已開展了一部分,這樣也會造成玻璃板塊脫落的安全隱患。(2)同樣,某些企業確實提前進行了相容性試驗,但因中間環節變化需更換材料(型材、矽酮結構膠),更換後的材料來不及進行相容性試驗立即進行施工,可能會出現矽酮結構膠與型材不相容的情況,同樣會造成玻璃板塊脫落的安全隱患。圖3為某工程未做相容性試驗,出現粘結不良的情況後最終返工案例。
 
施工、養護環境不符合規範要求
矽酮結構膠是影響玻璃幕牆安全的關鍵材料,應在潔淨、通風良好的室內進行注膠,最佳施工溫度為10oC~35oC,應有足夠的養護區域,確保矽酮結構膠完全固化後玻璃板塊才能運輸和裝配。部分企業打膠現場灰塵較大,易造成基材表麵的二次汙染;另有一部分企業因加工車間麵積較小,矽酮結構膠未完全固化就運輸到工地進行玻璃板塊的裝配施工。上述兩種情況均會造成矽酮結構膠與基材粘結不良,產生玻璃板塊脫落的安全隱患。圖4為施工現場灰塵較大,圖5為打膠、養護環境不符合要求。
 
基材清洗不幹淨
矽酮結構膠取得良好粘結性的關鍵因素之一就是有潔淨的粘結表麵,因此施工前應除去基材表麵的汙物、灰塵、任何油類、結霜。應采用供應商推薦的溶劑,如異丙醇、丁酮、二甲苯等,且應使用清潔無絨毛白布采用“雙布擦拭法”進行清潔。很多玻璃附框用型材出廠時包裝不嚴或無保護膜保護,一部分企業存放型材時隨便往廠房一角一扔,等到使用時型材已被灰塵、油汙汙染,另有部分企業采用帶顏色的舊布或清潔時不認真,均會引起矽酮結構膠與基材粘結不良,造成玻璃板塊脫落的安全隱患。
 
底漆使用不正確
按照規範要求,底漆應按以下程序使用:a.通過相容性及粘結性試驗,確定是否使用底漆; b.底漆應在基材清洗之後結構膠施工之前使用;c. 用自然硬毛刷或幹淨無絨毛的白布在被粘表麵塗上一層薄而均勻的底漆;d.底漆應在完全幹涸後(多介於15~30分鍾)才能施用矽酮結構膠,否則會使結構膠粘結能力下降。部分企業不按相容性試驗結果按需使用底漆,而是錯誤的將所有型材均塗刷一層底漆。根據我公司多年從事相容性試驗的經驗,部分型材無底漆時粘結良好,塗刷底漆後反而引起粘結不良,這樣也會埋下玻璃板塊脫落的種子。圖6、圖7為某工程因底漆未完全幹涸時施打矽酮結構膠,未做割膠試驗,裝配到工程上一周,發現粘結在附框處矽酮結構膠部分脫粘,最後玻璃板塊全部卸下重新返工。

打膠過程質量控製不嚴(未按相關要求進行試驗如蝴蝶試驗、扯斷時間試驗、隨批剝離粘結試驗、割膠試驗)
蝴蝶試驗(見GB16776附錄D[3])用於判斷雙組份矽酮結構膠的混合均勻性。雙組份矽酮結構膠隻有兩組分混合均勻並完全固化才能與基材形成良好的粘結力,通常情況下,在每次開機、包括間斷後的開機前,均應進行蝴蝶試驗。
 
扯斷時間試驗 (見GB16776附錄D)用於測試結構膠的混合比例和混合後的固化速度是否符合結構膠生產商的技術說明,同時可判斷矽酮結構膠是否過期。試驗應在每次開機、包括間斷後的開機都應進行。如果結構膠的扯斷時間低於規定範圍(適用期),應檢查混膠設備,確認超出範圍的原因,如結構膠是否過期、、是否需要調整或維修設備,必要時應同結構膠生產商聯係。並將試驗編號、拉斷時間、日期、結構膠批號、其它有關信息,納入質量控製記錄,以便將來查詢。
 
 隨批剝離粘結試驗是檢驗實際生產單元粘結性的一種方法。試驗要求在每次開機(包括間斷後的開機)前、不同基材、不同批次的結構膠使用前都應進行。特別對鋁合金型材,受鋁型材元素含量及熔煉、擠壓、表麵處理等工藝的影響,不同批次間或同一批次型材差異較大。如果不做隨批剝離粘結試驗,勢必存在安全隱患。國家玻璃化學建材檢測中心張曉敏[4] 發現陽極氧化鋁型材用相同的密封膠、相同的溶劑清潔,粘結效果卻有天壤之別,提出在建築行業中被迫對每一批實際使用的基材進行粘結性測試,還需要隨時抽檢實際施工效果。圖8為同一批次的噴塗型材粘膠麵差異較大,圖9為不同批次型材粘膠麵經過鉻化處理(粘結良好)和未經過鉻化處理(部分粘結)的情況。
 
 “割膠試驗”(見GB16776附錄D方法A)是采用成品破壞法檢查矽酮結構膠施工質量極為有效的方法。該方法既可以檢查結構膠與基材(玻璃、裝配框等)的粘結能力,又可以檢查結構膠的施工質量,如結構膠外觀、顏色、氣泡、寬度、厚度等。割膠試驗可按下列要求進行:

第一次割膠:前10片檢查一片(1/10);b. 第二次割膠:從接下來的40片檢查一片(2/50);c. 第三次割膠:從接下來的50片檢查一片(3/100);d. 從第四次割膠開始,以後每100片檢查1片 。根據每個工程的不同,割膠的頻率可在雙方協商下調整。割膠試驗同時將測試數量、日期、測試用膠批號、測試結果(粘結或內聚破壞)以及其它有關信息,納入質量控製記錄,以便將來查詢。
 
部分企業隻做蝴蝶試驗省略了其它試驗,無法對整個打膠過程進行質量控製,無法保證矽酮結構膠與基材的粘結質量,等玻璃板塊裝配上牆出現玻璃板塊脫落的事故後,再引起注意已為時已晚。圖10 為某工程整體質量控製不嚴,玻璃板塊裝配後兩天出現脫落現象。
 
劣質矽酮結構膠的提前老化
矽酮結構膠是隱框幕牆的關鍵材料,它連接著板塊與金屬構架,在幕牆的使用過程中,承受著風荷載及玻璃的自重荷載,直接關係到建築幕牆結構的耐久性及安全性。因此,要求矽酮結構密封膠必須具有較高的抗張、抗剪強度、抗反複拉伸、壓縮和剝離粘結強度。
 
部分不負責任企業為降低成本生產矽酮結構膠時,添加了低沸點的物質如白油等,白油類低沸點物質不僅會使中空玻璃內部的丁基密封膠溶解,發生幕牆玻璃的流油現象,如圖11;同時隨著時間的推移,白油會逐漸揮發,使矽酮結構膠脆化、老化,產生玻璃板塊脫落的事故。

密封膠選擇錯誤
按照JGJ102規範要求,明框幕牆、建築門窗用中空玻璃,第一道密封膠應采用中空玻璃用丁基熱熔密封膠;不需承擔荷載的第二道密封膠宜采用聚硫類中空玻璃密封膠,也可采用矽酮密封膠;隱框、半隱框及點支承玻璃幕牆,需承擔結構強度的應選用矽酮結構密封膠。如某工程明框幕牆的開啟扇,錯誤選擇聚硫膠代替矽酮結構膠,使用一年後,聚硫膠已泛白,中空玻璃內部已出霧,如圖12。隨著時間的推移,聚硫膠完全脫粘,造成中空玻璃外片脫落的事故。
 
結語
通過上麵的分析可以看出:矽酮結構膠是隱框幕牆的關鍵材料,如果不按規範要求進行選材(不按規範要求選擇型材、密封膠)、選用無幕牆施工資質的企業施工、選擇劣質矽酮結構膠等均會造成玻璃板塊脫落的事故,對人民的生命財產帶來極大的安全隱患。因此,希望相關行業加強自律,不要為了眼前的蠅頭小利,生產不符合標準、規範要求的型材、矽酮結構膠等;不選用無幕牆資質的企業施工。同時也希望政府及相關機構加強監管、監督,絕不允許不合格的劣質材料進入幕牆行業,杜絕無資質企業的不規範施工,發現一起嚴肅處理一起,以保證我國的幕牆行業朝著健康、良性方向發展。
 

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