玻璃幕牆因其美觀、節能、易維護等諸多優點而得到廣泛應用。玻璃幕牆是以密封膠粘粘結密封的玻璃幕牆單元件為基礎裝配組合的結構外牆，玻璃單元是依靠矽酮結構密封膠與金屬框架彈性聯接在一起，結構密封膠起結構粘結作用，傳遞並承擔主體結構的應力，因此矽酮結構膠的耐久穩定性直接關係幕牆安全。一旦結構膠粘結失效，就會導致整個幕牆系統的失效，甚至產生透氣漏水、玻璃脫落等事故的發生，造成極其不良的社會影響。隨著玻璃幕牆工程的日益增多，因結構膠帶來的玻璃幕牆工程質量的問題也愈發突出，本文從矽酮結構密封膠的角度出發，分析玻璃幕牆典型質量問題，通過闡述建工行業新標準《建築幕牆用矽酮結構密封膠產品》(以下簡稱「新標準」)設置的產品質量控制項目要求，提出相應玻璃幕牆質量控制措施。
1.玻璃幕牆工程質量問題
1.1建築幕牆的維修和使用壽命問題
JGJ 102《玻璃幕牆工程技術規範》中明確指出，玻璃幕牆的設計使用年限一般不低於25年，矽酮結構密封膠作為其主要構成材料之一，且起著十分關鍵的作用，使用壽命應至少25年。但是，目前國內市場所售矽酮結構密封膠均按照國家標準GB 16776-2005《建築用矽酮結構密封膠》進行檢測[1]，控制產品質量，生產廠家依據該標準一般只能提供10年的質量保證，顯然不能滿足玻璃幕牆設計使用年限的最低要求。因此，結構膠作為構成玻璃幕牆的關鍵材料，成為了其中的「短板」，即結構膠的使用壽命決定了幕牆的使用年限。此外，一旦結構膠使用年限超過10年，就需要對幕牆進行維修和改建，對於現今越來越多的高層和超高層建築幕牆，維修就會特別複雜，費用也會非常高，據相關技術人員統計，若想在100米的高空中去更換一塊玻璃，費用高達數十萬。建工行業已經借鑑國際先進標準編制了新標準《建築幕牆用矽酮結構密封膠》，於2014年12月通過審核，該標準對建築幕牆用矽酮結構密封膠產品明確提出最低25年使用壽命的要求，以保建築幕牆工程質量穩定性及安全性。最低25年的使用壽命與JGJ 102《玻璃幕牆工程技術規範》中對玻璃幕牆的設計使用年限的要求相匹配[2]，解決了玻璃幕牆使用一段時間後因結構膠老化而導致的維修改建等問題。
1.2環境因素對結構膠老化的影響
矽酮結構密封膠屬於高分子材料，在幕牆實際應用過程中，不可避免要受到周圍環境因素的影響，如：雨水、紫外光照射、高溫、高溼、嚴寒以及沿海、鹽鹼地帶鹽霧環境和因環境汙染而產生的酸霧環境等因素都會加速密封膠的老化，使其在應用過程中出現變色、起泡、裂紋甚至脆化、開裂、脫粘等現象，使用壽命降低，嚴重影響幕牆工程安全。
1.3複雜受力對結構膠老化的影響
玻璃幕牆造型愈發新穎獨特，且越來越高，新設計形式的高層建築不斷湧現也對結構密封膠的性能提出了更高的要求。結構密封膠應用於玻璃幕牆的過程中，承受多種複雜的外力：(1)水平正反方向的風荷載;(2)垂直方向的剪切力;(3)因結構膠缺陷易造成應力集中而導致的撕裂力;(4)循環風荷載、震動等動態荷載造成的機械疲勞應力;(5)長期玻璃自重荷載導致結構膠產生蠕變的應力。這些複雜外力使結構密封膠長期處於肉眼無法觀測到的動態變形狀態，加速結構密封膠的老化。
1.4密封膠產品質量問題
國內密封膠市場混亂，市場競爭逐漸激化，一些密封膠企業為追逐暴利，不顧及社會責任，採用不正當的競爭手段，以犧牲產品質量為代價，製造超低價格的產品。甚至不惜以高填充、選用劣質原料等坑害用戶的手段，降低產品價格，更甚者以偽劣產品假冒名牌，擾亂了市場並嚴重危害行業的健康發展。主要表現有以下幾個方面：
(1)密封膠中填充白油、裂解矽油等劣質增塑劑。
白油是石油潤滑油餾分高壓加氫精制而成的無色、無味白色油狀長鏈烷烴，沸點低且易揮發，微量使用可以改善密封膠的表面光澤。密封膠中填充了白油，不僅使密封膠的成本大大降低，同時使密封膠的外觀、擠出性能有很大改善，用戶使用過程中暫時不能發現質量問題。隨著時間的推移，密封膠中白油逐漸揮發，致使密封膠自身變硬、變脆，甚至出現開裂現象;同時白油與丁基密封膠的極性相近，根據相似相溶原理，丁基密封膠遇到白油時，就會被其溶脹、溶解，造成中空玻璃流油、出霧、脫粘等現象[3]。
裂解矽油是回收已固化過的矽酮密封膠經高溫裂解提取所得的矽油，其揮發份高，化學成份複雜，含有多種極性物質，如果添加到矽酮結構封膠中，不但與主體矽橡膠相容性不好、易揮發，使矽酮結構密封膠變硬變脆，還會與丁基或型材發生不良反應，導緻密封膠脫粘失效，存在嚴重安全隱患。
(2) 密封膠自身耐老化能力差。部分廠家的密封膠初始時各項性能都能達到國家(行業)標準要求，經過一段時間的風吹、雨淋、日曬老化後，密封膠的各項性能有大幅度的衰減，密封膠會變硬、變脆，在建築工程上使用後會出現嚴重的開裂、漏水問題。
(3)假冒名牌、以次充好。部分廠家及工程承建商為了追求高額利潤，在製作工程的中間過程使用劣質密封膠仿冒名牌產品、以次充好，給幕牆工程造成嚴重的質量隱患。部分企業靠低價競爭鋌而走險，最終結果是使建築工程的質量嚴重下降，使玻璃幕牆成為城市上空的「不定時炸彈」變為現實，給人們的人身安全留下嚴重的隱患。
2.質量控制措施
針對以上問題，採用科學嚴格的產品標準要求是一項重要措施。需要科學設置相應的檢測項目，尤其是關於矽酮結構密封膠老化性能的試驗方法，進一步完善我國矽酮結構膠標準，實行強制政策提高行業準入制度，以提高矽酮結構密封膠的耐久穩定性，保證其擁有較長的使用壽命。
相關的矽酮結構膠標準國外最早是美國ASTM C1184《矽酮結構密封膠》，我國參考了ASTM標準制定了GB16776-1997《建築用矽酮結構密封膠》，後進行了部分修改，頒布了2005版。歐洲於1999年頒布了ETAG 002《結構密封膠裝配系統(SSGS)的歐洲技術認證指南》，並於2012年修訂[4]。此外歐洲還有EN15434：2006(2010)《建築用玻璃-結構用或抗紫外線密封膠產品標準(用於結構密封裝配或外露密封中空玻璃單元)》[5]，其中ETAG002與EN15434有關矽酮結構密封膠的要求基本相同，針對環境、複雜受力、質量控制等影響因素提出相應檢測項目，對矽酮結構膠的耐久穩定性提出了嚴格要求，大幅度提高了產品質量水平。新標準《建築幕牆用矽酮結構密封膠》借鑑國際先進標準ETAG002-2012編制，明確指出建築幕牆用矽酮結構密封膠產品最低25年使用壽命的要求，同時提出更加科學、嚴格的要求，能夠為建築幕牆質量問題提供控制措施。
2.1環境因素對密封膠加速老化方面
新標準設置了水-紫外光照試驗、鹽霧環境試驗、酸霧環境試驗、幕牆清潔劑試驗等檢測項目，綜合考慮各種環境因素對結構密封膠老化的影響。
水-紫外光照試驗是結合紫外線輻照和暴露於水中的影響，測試密封膠的耐老化性能，水-紫外輻照試驗的時間1008h，遠高於國家標準(300h)，且對水質及紫外光強度提出了更高的要求。鹽霧環境試驗和酸霧環境試驗分別利用人工模擬鹽霧環境和酸霧環境條件來考核密封膠的耐老化性能。
2.2力學因素對密封膠加速老化方面
除國家標準規定的拉伸性能要求外，新標準增加設置了剪切、撕裂、機械疲勞、蠕變檢測項目，全面考慮了結構密封膠在實際使用過程中所受到的各種複雜外力。
2.3密封膠產品的一致性鑑定方面
新標準增加設置了熱重分析、紅外光譜分析、密度、硬度等控制項目，保證產品的穩定性和唯一性。密度關係到密封膠的用量和配比，以及產品的一致性。硬度太大或太小也會對密封膠的使用產生一些不良影響，同時硬度大小也能反映出產品是否一致。熱重分析可以定量分析密封膠中低沸點物質的含量，紅外光譜可以定性地判斷出物質的分子結構，確定物質組成。利用熱重分析和紅外光譜分析可以保證產品的一致性，杜絕假冒偽劣產品的應用，同時有效地判斷矽酮密封膠中是否摻有劣質增塑劑(如白油等)。
2.4對密封膠老化後力學性能的判定方法
新標準用力學性能的保持率的方法來衡量密封膠性能的優劣。不同溫度條件下的拉伸粘結性、鹽霧環境後的拉伸粘結性、酸霧環境後的拉伸粘結性、水紫外線光照後的拉伸粘結性、撕裂性能、疲勞性能都是採用處理後的拉伸強度與初始條件的拉伸強度相比，要求比值(即性能保持率)≥0.75。該項要求旨在控制結構膠產品的耐久性，即要求結構膠在長期使用過程中經受各種老化因素的影響，仍然能夠保持較好的性能，具有較長使用壽命。
針對滿足新標準要求的產品及國內市場銷售的普通產品，進行長期大氣曝曬試驗並定期抽樣跟蹤測試，對比分析其耐久性。持續跟蹤30個月的測試結果見圖1。
圖1中，1#為滿足新標準的產品，2#~5#為僅滿足國家標準的產品。通過30個月的持續大氣暴曬，滿足新標準的產品拉伸粘結強度基本保持不變，斷裂伸長率在老化初期略有增加，3個月後趨於穩定;而其餘產品拉伸粘結強度均表現出不同程度的衰減，斷裂伸長率降低。結果可以看出，滿足新標準的矽酮結構密封膠具有良好的力學性能保持能力，優異的耐久性，能夠更好的保證幕牆的安全和使用壽命。
3.結論
結構膠在玻璃幕牆工程中具有重要的作用，其耐久穩定性直接關係到玻璃幕牆的安全，應當借鑑國際先進標準，完善我國矽酮結構膠標準，實行強制政策提高行業準入制度，以保證矽酮結構密封膠在使用中擁有較長的壽命。目前，建工行業新標準《建築幕牆用矽酮結構密封膠》借鑑國際先進標準編制，在給予矽酮結構密封膠25年質量保證的基礎上制定，與幕牆結構的設計使用年限相一致，檢測方法全面，設定的項目和判定方法更加科學、合理、更符合矽酮結構密封膠的實際應用環境，能夠嚴格控制矽酮結構密封膠的耐久穩定性，保證建築幕牆工程質量穩定性及安全性。