中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用

      摘　要：中空玻璃的功能失效原因?yàn)椋好芊馐　⒉Ａ茡p。其中密封失敗幾乎占了90%以上。本文從中空玻璃在建筑中應(yīng)用時(shí)，從中空玻璃結(jié)構(gòu)、密封膠的特性、環(huán)境因素對(duì)中空玻璃密封膠施加的影響，來綜合考慮各種中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)、密封膠在建筑中的應(yīng)用。　在環(huán)境影響及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性綜合方面，硅酮膠的表現(xiàn)又極其優(yōu)秀；而在環(huán)境溫度下的耐熱、耐冷性能方面，聚異丁烯膠、熱熔丁基膠顯示了較差的性能。

　　了解了密封膠的性能特點(diǎn)后，我們將可以通過中空玻璃在建筑應(yīng)用中的氣候、結(jié)構(gòu)等方面的影響，來研究密封膠的變化。

　　3、外界各種荷載對(duì)中空玻璃的影響
　　在不考慮加工制作以及其它材料（如分子篩、玻璃品種等）的影響情況下，無論溫度、風(fēng)荷載、地震荷載引起的變形荷載，對(duì)中空玻璃的影響均表現(xiàn)為使中空玻璃產(chǎn)生凹凸現(xiàn)象，很多文章中描述的泵現(xiàn)象（如下圖），使邊部密封膠變形。

　　3.1溫度影響
　　中空玻璃的中間空氣隔熱層空間如果不變，可用氣體性質(zhì)方面的等容變化—查理定律來分析。 公式：Ｐt＝Ｐo（１＋ｒt）
　?。衪：空氣隔熱層的壓力
　?。衞：標(biāo)準(zhǔn)壓力（取0.1MPa）?
　　ｒt：1/273×Δt（℃）
　　Δt：環(huán)境溫度與加工環(huán)境溫度之差
　　以次來研究中空玻璃的受壓壓力既要考慮地區(qū)環(huán)境同時(shí)也要考慮加工環(huán)境溫度。我國(guó)地域遼闊不同地區(qū)環(huán)境有極大的差別。分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)。各個(gè)地區(qū)夏天太陽直射對(duì)于建筑表面溫度可達(dá)70℃左右，冬天嚴(yán)寒地區(qū)最低可到-30℃左右。
　　例：2０℃時(shí)生產(chǎn)的中空玻璃，而夏天使用表面溫度在7０℃時(shí)，
　　空氣隔熱層的壓力Ｐt＝０.1ＭPa｛1+（1／273）×50｝＝０.118ＭPa
　　中空玻璃承受正壓０.118ＭPa-0.1ＭPa＝0.018ＭPa

　　3.2 風(fēng)荷載、地震荷載的影響
　　風(fēng)荷載、地震荷載引起泵現(xiàn)象主要在建筑玻璃幕墻中產(chǎn)生，由于門窗固定玻璃邊緣嵌入較深，相對(duì)的影響較小。而在建筑玻璃幕墻應(yīng)用中空玻璃時(shí)，尤其對(duì)隱框玻璃幕墻（包括邊支撐、點(diǎn)支撐、肋支撐結(jié)構(gòu)）的中空玻璃，中空玻璃邊部密封膠要承載結(jié)構(gòu)安全性，選擇硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)行中空玻璃的邊部密封，其粘結(jié)尺寸不能僅按GB/T 11944《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的5～7mm的密封寬度，必須經(jīng)過安全荷載設(shè)計(jì)。目前國(guó)家JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》沒有涉及該問題。大多數(shù)專家意見：膠縫設(shè)計(jì)：
　　非抗震設(shè)計(jì)：Cs=wa/2000f1
  　抗震設(shè)計(jì)：  Cs=（wa+0.5qE）/2000f1
  　Cs：中空玻璃邊部硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘結(jié)寬度（mm）；
　 W：作用在中空玻璃外片玻璃的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值（KN/m²）；
  　qE： 作用在中空玻璃外片玻璃的地震荷載設(shè)計(jì)值（（KN/m²）；
  　a:  玻璃短邊尺寸(mm)
　 f1:  硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在風(fēng)荷載或地震作用下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取0.2 N/m²

　　影響中空玻璃內(nèi)空腔的變形主要是作用在玻璃上的風(fēng)荷載。在JGJ102的規(guī)范中規(guī)定：
　　1） 直接承受風(fēng)荷載作用的中空玻璃的單片玻璃：
     Wk1=1.1Wk×t1³/（t1³+ t2³）
  不直接承受風(fēng)荷載作用的中空玻璃的單片玻璃：
     Wk2=Wk×t1³/（t1³+ t2³）
　　則引起中空玻璃內(nèi)空腔壓力變化：ΔWk= Wk1 -Wk2

      通過各種荷載對(duì)中空玻璃空間層的影響，不同結(jié)構(gòu)撓度限值、玻璃特性等進(jìn)行各種膨脹量計(jì)算。

　　關(guān)鍵詞：中空玻璃、密封結(jié)構(gòu)、建筑應(yīng)用

　　1、 前言
　　中空玻璃在建筑中應(yīng)用時(shí)，不同的應(yīng)用部位、結(jié)構(gòu)形式、不同環(huán)境、地區(qū)等對(duì)中空玻璃密封膠施加的影響具有很大差異。

　　對(duì)于建筑來說，無論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、不同材料的選擇，要解決的根本問題在結(jié)構(gòu)的、應(yīng)用功能方面等的可靠與經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡，力求以最經(jīng)濟(jì)的途徑達(dá)到結(jié)構(gòu)以適合的可靠度滿足各種預(yù)定的功能要求。對(duì)于中空玻璃在建筑中的應(yīng)用，作為一種建筑材料，一旦生產(chǎn)的單元中空玻璃應(yīng)用于特定的建筑上，中空玻璃密封膠對(duì)其的各種預(yù)定的功能的影響最為關(guān)鍵。要從其不同的應(yīng)用部位、結(jié)構(gòu)形式、不同環(huán)境、地區(qū)等綜合因素考慮，一味夸大某種密封膠應(yīng)用的特殊性都是極其不可學(xué)的。

　　2、各種中空玻璃密封膠在中空玻璃應(yīng)用中的密封結(jié)構(gòu)
　　2.1密封結(jié)構(gòu)
　　2.1.1室溫固化密封膠密封

     該結(jié)構(gòu)采用雙道密封形式，第一道為丁基類密封膠、第二道為室溫固化密封膠包括聚硫膠、硅酮膠、聚胺酯。單純用室溫固化密封膠密封的結(jié)構(gòu)不推薦使用。

　　2.1.2  熱融密封膠密封

   該類密封結(jié)構(gòu)形式的密封膠均為熱融類密封膠，包括聚異丁烯 、熱熔丁基膠。

　　2.2各種中空玻璃密封膠的性能比較
　　中空玻璃膠的主要作用在外界各種荷載（溫度、風(fēng)荷載、地震荷載引起的變形荷載），以及高濕度和紫外線照射下的氣候影響仍能夠保持中空玻璃的結(jié)構(gòu)整體性和防止外界的水汽進(jìn)入中空玻璃空氣層內(nèi)。要更好地在建筑中應(yīng)用中空玻璃時(shí)選擇經(jīng)濟(jì)合理密封結(jié)構(gòu)和密封膠，必須了解各種中空玻璃密封膠的性能：

　　2.2.1水汽滲透率(MVTR )、滲透率、透氣性（氬氣）

　　聚異丁烯膠、熱熔丁基膠具有優(yōu)異的抗水汽滲透性、透氣性（氬氣），這是采用室溫固化密封膠密封結(jié)構(gòu)時(shí)必須雙道密封的原因。聚硫膠、聚胺酯的該性能較硅酮膠優(yōu)異的多，在室溫固化密封膠密封的中空玻璃應(yīng)用中的密封性能方面，大量采用聚硫膠、聚胺酯制作中空玻璃對(duì)保證其長(zhǎng)久密封，延長(zhǎng)使用壽命起到關(guān)鍵作用。

　　2.2.2環(huán)境影響及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
　4、中空玻璃密封膠的位移影響
　　由于外力引起的凹凸現(xiàn)象，使玻璃邊部的密封膠產(chǎn)生變形。變形控制在GB/T 11944《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)中5.4密封性能規(guī)定：在試驗(yàn)壓力低于環(huán)境氣壓10KPa±0.5 KPa下（1）樣品為4mm+12mm+4mm時(shí)，初始厚度偏差必須≥0.8mm；（2）樣品為4mm+9mm+4mm時(shí)，初始厚度偏差必須≥0.5mm。然后在該氣壓下保持2.5h后，厚度偏差的減少不能超過初始偏差的15%。

　　對(duì)于密封膠的彈性變形率最低要求經(jīng)計(jì)算：（1）12mm的空間層初始約為≥7%，實(shí)驗(yàn)后的為≥8.05%；（2）9mm的空間層初始約為≥5.6%，實(shí)驗(yàn)后的為≥6.4%。

　　對(duì)于中空玻璃密封膠的彈性要求，在JC/T486-2001《中空玻璃用彈性密封膠》標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。JC/T486-2001具體彈性規(guī)定值見下表4

　　由于目前在我國(guó)，中空玻璃用彈性密封膠主要為聚硫膠、硅酮膠，聚胺酯類的中空玻璃用彈性密封膠應(yīng)用還很少，由于硅酮的獨(dú)特耐候性，則大量應(yīng)用于隱框玻璃幕墻（包括邊支撐、點(diǎn)支撐、肋支撐結(jié)構(gòu)）中的中空玻璃制作。JC/T486-2001標(biāo)準(zhǔn)中僅包括聚硫膠、硅酮膠?？梢钥闯鯦C/T486-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彈性密封膠可以滿足GB/T 11944《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)中5.4密封性能規(guī)定的彈性變形率。

　　對(duì)于熱融密封膠，包括聚異丁烯 、熱熔丁基膠，由于其為塑性體，彈性變形率也沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?？梢钥隙ǖ氖牵簾崛诿芊饽z的彈性變形能力較中空玻璃用彈性密封膠小、不同溫度的粘結(jié)性較中空玻璃用彈性密封膠差，但綜合考慮熱融密封膠密封的中空玻璃，有些制作方式的成本優(yōu)勢(shì)，部分結(jié)構(gòu)又具有暖邊性能，在合適的地區(qū)、門窗結(jié)構(gòu)中也有很好的應(yīng)用。

　　5、結(jié)論
　　建筑中空玻璃的應(yīng)用時(shí)環(huán)境對(duì)中空玻璃密封膠的影響是綜合性的。各種密封結(jié)構(gòu)形式都有其良好的應(yīng)用，力求以最經(jīng)濟(jì)的途徑達(dá)到結(jié)構(gòu)以適合的可靠度，滿足各種預(yù)定的功能要求，不但是整個(gè)建筑要求的，也適用在中空玻璃密封結(jié)構(gòu)、中空玻璃密封膠的選擇。了解各種密封膠的特點(diǎn)、中空玻璃的結(jié)構(gòu)形式、不同的應(yīng)用部位、結(jié)構(gòu)形式、不同環(huán)境、地區(qū)等綜合因素影響，對(duì)選擇怎樣的密封結(jié)構(gòu)具有很好的指導(dǎo)意義。

　　作為玻璃幕墻用中空玻璃，選擇室溫固化密封膠密封的彈性密封結(jié)構(gòu)較為合理，對(duì)在建筑玻璃幕墻隱框玻璃幕墻（包括邊支撐、點(diǎn)支撐、肋支撐結(jié)構(gòu)）中的中空玻璃，中空玻璃邊部密封的密封膠，要承載結(jié)構(gòu)安全性，同時(shí)受紫外線輻照、氣候老化等作用，邊部密封必須選擇硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。玻璃幕墻的非隱框結(jié)構(gòu)中，在中空玻璃應(yīng)用40年的歷史，從理論和實(shí)踐中了解，聚硫、聚胺酯膠比硅酮具有更好的適用性。

　　在建筑門窗結(jié)構(gòu)中使用中空玻璃時(shí)，被選中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)一般都可適用，但要考慮綜合因素，包括經(jīng)濟(jì)性、適用性。在嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)，由于熱融密封膠的彈性變形能力小、低溫粘結(jié)性較差，不是所有熱融密封膠密封的中空玻璃結(jié)構(gòu)都適用。

　　隨著科技的不斷進(jìn)步，新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，新型的中空玻璃密封材料、結(jié)構(gòu)形式也會(huì)不斷涌入。但是在建筑上，力求以最經(jīng)濟(jì)的途徑達(dá)到結(jié)構(gòu)以適合的可靠度滿足各種預(yù)定的功能要求的原則不會(huì)變?？茖W(xué)的從其不同的應(yīng)用部位、要求、結(jié)構(gòu)形式、不同環(huán)境、地區(qū)等綜合因素考慮，選擇中空玻璃密封結(jié)構(gòu)、中空玻璃密封膠。