《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》新标准解析

程　鹏，邢凤群，郭月萍，杨玉宁， 金燕鸿 ，冯　培（郑州中原应用技术研究开发有限公司，河南 郑州 450007）



《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》新标准解析

程鹏，邢凤群，郭月萍，杨玉宁， 金燕鸿 ，冯培
（郑州中原应用技术研究开发有限公司，河南 郑州 450007）

摘要：详细阐述了建工行业新标准JG/T 471—2015《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》的编制目的、依据及主要内容。这项新标准的技术要求、指标和试验方法与国外先进标准一致，对产品提出更加科学、合理、全面的要求，能够严格控制产品的耐久稳定性，为我国门窗幕墙中空玻璃弹性密封胶的应用提供了技术依据，为建筑安全节能提供技术支持。

关键词：中空玻璃；密封胶；标准

中空玻璃作为一种节能、隔音的环保型产品，在建筑门窗幕墙上得到了广泛应用。2014年 我国全年中空玻璃产量突破 1亿平方米［1］。目前我国中空玻璃存在的主要问题是寿命短、质量没有保证，主要表现在使用一段时间后中空玻璃出现结露、渗水、甚至玻璃脱粘现象。而直接导致中空玻璃隔热保温等功效完全丧失的主要原因是密封胶失效［2］。中空玻璃是粘接装配的玻璃密封构件，密封胶的耐久粘接是使用寿命的基本保证。为了控制中空玻璃用密封胶的产品质量，采用科学严格的产品标准要求是一项重要措施。 JG/ T 471—2015《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》（以下简称“新标准”）是根据住房和城乡建设部建标［ 2012］ 4号《关于印发2012年住房和城乡建设部归口工业产品行业标准制订修订计划的通知》要求，由郑州中原应用技术研究开发有限公司及中国建筑科学研究院主编，于 2015年 7月 1日起实施。本文详细阐述了新标准的主要内容，并分析了各项指标要求的意义及标准的先进性。

1 新标准编制目的及依据

我国目前有关中空玻璃用弹性密封胶的产 品 标 准 有GB/ T29755—2013（代 替JC/ T486—2001）《中空玻璃用弹性密封胶》和 GB24266—2009《中空玻璃用硅酮结构密封胶》，标准规定了产品满足应用的基本性能及最低（合格）要求，未规定表征不同质量水平材料的性能标准值，也未对产品质量持续稳定性和一致性提出要求，缺失密封胶粘接应用必需的技术性能（如强度标准值、刚度、模量等）［3，4］。实践表明仅有的合格性判定指标不足以控制产品质量，也难以满足建筑工程应用要求。现有建筑用中空玻璃时有建筑外片玻璃脱胶坠落伤人毁物、中空玻璃流油、粘接力下降造成工程拆解返工等事故发生，而这又多与产品必要的技术性能缺失或产品质量波动过度及设计选材失当有关，严重的甚至可归结为伪劣、掺油产品的使用［5］。新标准参照欧洲标准ETAG 0 0 2—2 0 1 2 、E N1 5 4 3 4—2 0 1 0 和E N 1279—2002（第3 部分及第4部分）［6～ 9］，以寿命 25年为目标，对中空玻璃弹性密封胶耐久性、稳定性、渗透性、应力-应变特性等技术性能和质量一致性提出更为全面的要求。同时，针对中空玻璃单元在门窗幕墙上不同的安装使用状态设置了相应的检测项目，这对中空玻璃弹性密封胶的质量控制更加有针对性，能够更好地满足门窗幕墙中空玻璃粘接设计选材和合理应用。新标准与建筑门窗幕墙工程技术规范相协调，提高了建筑中空玻璃密封胶粘接结构的可靠性和密封耐久性，为建筑安全节能和降低玻璃更换频度提供了支持。

2 新标准主要内容

2.1新标准范围、分类和产品标记

新标准适用于建筑门窗幕墙中用来粘接密封中空玻璃单元件的弹性密封胶。该密封胶既是中空玻璃单元件结构连接材料又是保证中空气体干燥状态的密封屏障，可依据中空玻璃单元件在门窗幕墙上安装使用状态决定的密封胶承载用途将其进行分类标记，标准中第4章节的条文和附录 A中的图例规定了用途分类（见图 1），包括：承受阵风和/或气压水平荷载的密封胶，标记W（Wind load）；承受永久荷载的密封胶，标记P （Permanent load）；隐框粘接装配用硅酮 密 封 胶 ， 标 记H（Hidden frame supported） 。其中，用途 W型密封胶相当于明框玻璃幕墙及门窗中空玻璃用密封胶，用途 H和P型的密封胶是中空玻璃单元件外片玻璃与结构框架的唯一连接件，涉及人身财产安全，应采用硅酮结构密封胶。

图1　典型安装中空玻璃密封胶承载形式Fig.1　Load bearing forms of insulating glass sealant in typical installation

产品除需要标记用途、聚合物类型外，还要求标记材料的强度标准值和模量规定值，这是表征该产品力学性能差异的重要特征值。新标准要求随行文件提供的出厂检验报告中应明示“规定值”等有关内容。

2.2新标准项目和指标

2.2.1物理性能

新标准对产品物理性能的要求见表 1。

表1　JG/T 471—2015对产品物理性能的要求Tab.1　Requirements of product physical properties in standard of JG/T 471—2015

2.2.1.1密封胶基本性能

中空玻璃密封胶首先应该满足密封胶的基本性能，如：密度、表干时间、下垂度、适用期等，对这些项目的要求能够控制密封胶生产过程稳定性，便于施工。

表干时间涉及到密封胶的工作修整时间，也可对密封胶固化速度做一粗略的估计以及确保密封胶能够完全固化。适用期涉及到密封胶的施工效率及可操作性，适用期太短易导致操作时间不足。下垂度能够反映打胶后的变形情况，是密封胶在施工过程中一项重要的工艺操作性能，尤其是在垂直立面上施工时，更显出抗下垂性的重要意义，密封胶应当具有很好的触变性，没有变形。标准中密度、表干时间、下垂度、适用期等物理性能测试均按以往已有的标准方法进行。

2.2.1.2密封性能

水蒸气透过率及气体渗透率是考查密封胶对中空玻璃密封性能的2 个参数。中空玻璃密封胶的水蒸气透过率影响中空玻璃的结露性能，透过率太高，会对中空玻璃的性能造成严重影响，新标准中该项试验参照EN1279- 4 进行。附录B 中空玻璃密封胶水蒸气透过率的试验方法是测定填充在中空腔内干燥剂的吸湿量，相对评定中空玻璃密封胶的水蒸气透过率，这种试验方法比较切合中空玻璃实际应用情况。因此，新标准指出中空玻璃实际应用中密封胶水蒸气透过率宜参照附录 B试验。气体渗透率（氩气）对于充气中空玻璃的节能隔热性能十分关键，密封胶气体渗透率不能太大，否则会导致充气中空玻璃过早失效，该项参照 GB11944—2012《中空玻璃》进行试验［11］。

此外， GB11944—2012规定了加速耐久寿命相关试验方法及技术要求，水气密封耐久性试验 77d后，密封的中空玻璃水分渗透指数I≤ 0.25， 平均值 Iav≤ 0.2。新标准采用上述水蒸气透过率及气体渗透率试验方法与GB 11944—2012相协调，可评估弹性密封胶的密封性及相对寿命。

2.2.1.3质量一致性要求

新标准设置了热重分析、红外光谱分析、密度、硬度等控制项目，保证产品的稳定性和唯一性。密度关系到密封胶的用量和配比，以及产品的一致性。硬度太大或太小也会对密封胶的使用产生不良影响，同时硬度大小也能反映出产品是否一致。热重分析可以定量分析密封胶中低沸点物质的含量，红外光谱可以定性地判断出物质的分子结构，确定物质组成。利用热重分析和红外光谱分析可以保证产品的一致性，杜绝伪劣产品的应用，同时有效地判断硅酮密封胶中是否掺有劣质增塑剂（如白油等）。

2.2.2力学性能

新标准对产品力学性能的要求见表 2。密封胶的力学性能对其实际应用十分重要，在建筑幕墙特别是造型独特、高层建筑幕墙中，结构密封胶承受的作用力更加复杂，它不仅仅承受正反方向的风荷载作用力，还要承受剪切、机械疲劳等各种不同的作用力。这些复杂外力使结构密封胶长期处于肉眼无法观测到的动态变形状态中，加速结构密封胶的老化。中空玻璃在使用过程中还受到周围环境因素的影响，如：雨水、紫外光照射、高温、高湿、严寒等，以及沿海、盐碱地带盐雾环境和因环境污染而产生的酸雾环境等，都会加速密封胶的老化，降低其使用寿命。此外，新型设计形式的高层建筑不断涌现也对结构密封胶的性能提出了更高的要求，因此需要设置相应检测项目以保障中空玻璃的安全。对于中空玻璃结构粘接用密封胶，以上这些因素都应考虑；而对于中空玻璃用非结构密封胶，仅需承受水平荷载，且有外部支撑装置保护，密封胶不受外界盐雾、酸雾等环境影响，也没有剪切、撕裂、疲劳等复杂受力，因此只需要进行常温、高温及水-紫外光照射处理后粘接拉伸强度的测试。

粘接拉伸强度是评估密封胶的重要性能，依据 GB50068对材料质量要求的规定，新标准要求检验并报告材料强度标准值、刚度模量， 表征不同产品的质量水平［10］。刚度模量是密封胶粘接构件变形时拉应力与对应变形量的比值，表征粘接材料及粘接构件抵抗弹性变形的能力，初始刚度模量和粘接强度设计值是按结构承载能力极限状态设计的重要参数，参照 ETAG002标 准，新标准附录C规定了相应的测试和计算方法。

新标准参照 EN1279- 4针对中空玻璃边缘气密失效特点，规定在粘接拉伸试验曲线OAB 区间（图2） ，透过试件观察不应有可透视的破坏（图3） ，这种判定方法对中空玻璃具有适用性。此外，还要求粘接拉伸应力应变曲线与 AB线交点的应力与同条件下典型应力应变曲线与 AB线 交点的差值应≤0.02 MPa （图4） ，这就从力学性能方面对密封胶的一致性和质量稳定性提出了严格的要求。

图2　应力-应变曲线OAB示意图Fig.2　Schematic of stress/strain curve

表2　JG/T 471—2015对产品力学性能的要求Tab.2　Requirements of product mechanical properties in standard of JG/T 471—2015

图4　试验曲线与初始典型曲线偏差限值规定示意Fig.4　Illustration of the allowable deviation from the cross over stress of the original sealant when comparing to seal strength for substituting sealant

剪切性能测试是模拟剪切作用力对结构胶性能的影响，评价密封胶抵抗剪切破坏的能力。

抗撕裂性能是模拟撕裂口对结构胶的影响，评估结构密封胶在应用过程中产生缺口后的抗撕裂能力。

疲劳性能是考查疲劳应力（动态荷载）对密封胶粘接性能的影响，进一步反映密封胶的耐老化性能，能够有效地反映出密封胶抵抗循环风荷载、震动荷载等影响的能力。

蠕变性能模拟长期荷载下结构胶发生应变的情况，仅适用于评估承受永久荷载的密封胶（P型），即仅适用于无托条支撑玻璃自身重力荷载的隐框玻璃幕墙形式。

盐雾环境试验和酸雾环境试验分别利用人工模拟盐雾和酸雾环境条件来考核密封胶的耐老化性能。

水-紫外光照试验是结合紫外线辐照和暴露于水中的影响，测试密封胶的耐老化性能。对于中空玻璃用结构密封胶，参考ETAG 002有 关水-紫外光照 1008h试验项目进行试验，而对于中空玻璃用非结构密封胶，光照时间设定为 168h。

弹性恢复率反映密封胶产生的变形能够恢复的程度，中空玻璃密封胶应当具有一定的弹性，在受到应力产生一定变形后能够很好地恢复。参照 ETAG002要求，弹性恢复率的变形位移采用 25%进行测试。该项指标仅适用于 WH和 WP型 。对于W型产品，因有外部支撑装置，能够阻止密封胶的变形，所以对密封胶的变形恢复能力不做要求。

3 新标准的独特性

新标准针对中空玻璃单元在门窗幕墙上安装使用状态的不同，对中空玻璃弹性密封胶设置了相应不同的检测项目，对密封胶的质量控制更加有针对性，可满足门窗幕墙中空玻璃粘接设计选材和合理应用的要求。

对承受永久荷载的密封胶（P型）及隐框粘接装配用硅酮密封胶（H型），在力学性能判定方面采用新的判定方法，即用力学性能保持率的方法来衡量密封胶性能的优劣。不同温度条件下的拉伸粘接性、盐雾环境后的拉伸粘接性、酸雾环境后的拉伸粘接性、水-紫外线光照后的拉伸粘接性、撕裂性能、疲劳性能都是采用处理后的拉伸强度与初始条件的拉伸强度相比，要求比值（即性能保持率）≥ 0.75。该项要求旨在控制结构胶产品的耐久性，即要求结构胶在长期使用过程中经受各种老化因素的影响，仍然能够保持较好的性能，具有较长的使用寿命。

新标准首次依据建筑结构可靠度统一标准规定了密封胶粘接强度标准值，参照欧洲标准规定了粘接强度设计值、初始刚度模量等与工程应用直接相关的产品性能，不仅有益于密封胶厂家开发工程要求的不同性能的密封胶，而且还为工程选材提供了技术依据。

4 结论

JG/ T471—2015借鉴国际先进标准编制，检验项目涉及密封胶产品质量控制、一致性鉴定、力学性能、环境老化的影响以及密封性能等方面，以寿命 25年为目标，严格控制产品的质量稳定性，同时对其耐久性和粘接可靠性提出了严格要求。该标准针对中空玻璃单元在门窗幕墙上安装使用状态的不同设置了相应的检测项目，对中空玻璃弹性密封胶的质量控制更加有针对性，能更好地满足门窗幕墙中空玻璃粘接设计选材和合理应用的要求。它与建筑门窗幕墙工程技术规范相协调，能够有效地控制中空玻璃密封胶的产品质量，避免中空玻璃因密封胶失效导致的结露、渗水、甚至玻璃脱粘等现象的发生，保证建筑中空玻璃密封粘接可靠性和节能密封耐久性。

参考文献

［1］2014年1-11月全国中空玻璃产量分省市统计表［OL］.http://www.chyxx.com/data/2015 01/301564.html，2015-01-05.

［2］程鹏.中空玻璃密封胶失效原因分析及预防措施［J］.门窗，2013，（6）:36-39.

［3］GB/T 29755—2013，中空玻璃用弹性密封胶［S］.

［4］GB 24266—2009，中空玻璃用硅酮结构密封胶［S］.

［5］马启元.隐框幕墙中空玻璃脱胶坠落事故分析［J］.门窗，2011，（2）:1-4.

［6］ETAG 002，Guideline for European Technical Approval for Structural Sealant Glazing kits: Part 1 Supported and Unsupported Systems［S］.2012.

［7］EN 15434，Glass in building — Product standard for structural and/or ultra-violet resistant sealant （for use with structural sealant glazing and/or insulating glass units with exposed seals）［S］.2010.

［8］EN 1279-3，Glass in building - Insulating glass units - Part 3: Long term test method and requirements for gas leakage rate and for gas concentration tolerances ［S］.2002.

［9］EN 1279-4，Glass in building - Insulating glass units - Part 4 : methods of test for the physical attributes of edge seals［S］.2002.

［10］GB 50068-2001，建筑结构可靠度设计统一标准［S］.

［11］GB/T 11944—2002，中空玻璃［S］.

中图分类号：TQ437+.1

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2016）03-0066-06

收稿日期：2015- 11- 03

作者简介：程鹏，男，工程师，主要从事密封胶研发和质量控制工作。E-mail：chengpeng308@ 1 63.com。

Analysis of a new standard JG/T 471—2015

CHENG Peng， XING Feng-qun， GUO Yue-ping， YANG Yu-ning， J IN Yan-hong， FENG Pei
（Zhengzhou Zhongyuan Applied Technology Research &Development Co.，Ltd.， Zhengzhou， Henan 450000， China）

Abstract：In this paper， the drafting purpose， basis and main contents of the construction industry new standards JG/T 471—2015 "Elastic sealants for insulating glass units of windows and curtain walls in building" were introduced in detail.The technical requirements， indexes and test methods of the new standards are in accord with the foreign advanced standards， the new standards provide more scientific， reasonable and comprehensive requirements for products and can strictly control the durable stability of products.It gives a technical basis for application of elastic sealants in insulating glass units of windows and curtain walls in building， and presents the technical support for construction safety and energy saving.

Key words：insulating glass； sealant； standard