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浅析铝合金隐框玻璃幕墙安全隐患

  来源:安全管理网 评论:  更新日期:2019年07月16日

随着科学技术的不断发展,各种先进技术逐步并快速渗透到各个领域。对于建筑幕墙这一新型行业,其成效尤为显著。铝合金隐框玻璃幕墙是一种综合性技术新产品,该幕墙没有用以夹持玻璃并承重的铝合金外框,它是完全依靠结构胶把成百上千块的热反射镀膜玻璃粘结在铝型材框架上,玻璃之间的缝隙用密封结构胶粘接,整个形成一个大面积玻璃镜面,装饰于建筑物外立面的幕墙。使建筑物显得别具一格、光亮、明快和挺拔。较其他装饰材料,无论在色彩还是在光泽方面,都给人一种全新的概念。特别是应用热反射镀膜玻璃,将建筑物周围的街景、蓝天、白云等自然景象,都映在建筑物的外表面上,并且随着季节、时间和光线强弱的不同而变化,从而使建筑物的外表层层交错。情景溶融形成绚丽多姿近看景物丰富,远看又熠熠生辉,光彩照人的效果。加之隐框玻璃幕墙选用的热反射镀膜玻璃的透光率数码都在20以下因此具有强烈的防窥功能,即在户外看不见大楼室内的景物,起到帐幕的作用,而户内仍可向室外眺望通览无阻,正由于这种魅力,我国形成隐框幕墙热。但必须知道这种幕墙的设计、制作、安装施工和材料的技术要求特别严格,难度、技术复杂程度和风险度也特别大。

由于一些厂家不完全按标准、规程干,在国内曾多次出现幕墙工程塌落,损失惨重,令人触目惊心,不能不引起三分28极大的重视。

一、隐框玻璃幕墙设计中存在的隐患:

幕墙质量好坏,第一道关就是设计计算,不计算无法确定铝型材截面大小。在设计计算方法上目前有两种情况:一是以经验为主的定值表达的容许应力设计计算法;二是以概率理论为基础的极限状态设计计算法。建筑幕墙是建筑物的外维护结构,它应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计表达式进行计算为最佳。

经过计算才能确定预埋件位置及埋板、锚筋、尺寸和型材系列。但是在国内一些生产厂家没有严格履行此程序,有的不管在什么地方的幕墙及其高度、形体、地理位置、气候条件及环境、重要性一律采用150系列的,这是非常不严肃的作法。在设计幕墙时,风荷载是重要的设计参数,它在重力,温度及地震等作用中处于控制地位。风荷载对玻璃尺寸、胶缝的大小、杆件的截面起着决定性的作用,如风荷载取值不适当,将影响幕墙的安全使用。有些厂家压低风荷载取值,不考虑当地50年一遇的风压值,以达到减少型材截面尺寸、玻璃厚度、胶缝宽度和厚度,从而降低成本,非法增加利润的目的。

这样就在设计中埋下了定时炸弹,一旦突然遇见一次50年一遇的大风,就要全部玩完,给人民生命财产带来很大的损失。

二、隐框玻璃幕墙型材使用中存在的隐患:

1、熔练时加废铝电线、废铝锅等代替铝金属、铝元素

保证幕墙质量的第一要素就是型材,隐框玻璃幕墙的镀膜玻璃由于没有外框,而是完全依靠结构胶粘结在铝材上,因此对铝材、玻璃和结构胶的要求极严。幕墙常用的铝材应符合GB/T5237•2-2000的要求其原状态是由铝镁硅等元素组成,首先成份得到保证才能谈得上有合格的强度,但有的铝材厂为了减少成本,在熔练时加废铝电线、废铝锅等代替铝金属、铝元素。用这种铝材做任何幕墙都是非常危险的。因为它达不到强度要求,保证不了幕墙的功能和使用寿命,这是隐患其一。

2、不按元素含量配制的铝合金型材

铝合金元素由上表可以看出,它的配制合金,每一种元素均有一定范围的含量,镁的价格高,有的生产厂为减少成本,把镁的用量减少到最少允许含量。有的更甚者,把镁的含量低于允许的最少含量。这不按元素含量配制的铝合金型材,基本谈不上是6063合金,最后使型材机械强度很低,很容易弯曲,这也是有的铝材价格便宜的原因。铝材价格便宜,整个的成本就降低,但以后如何加工,质量也上不去这就如中装协铝制品委员会,原彭政国理事长兼秘书长所说的“带有隐患的玻璃幕墙是空中的定时炸弹”,当然其它元素用量不按上述表中含量配方也会造成同样后果。

3、铝合金熔炼炉也是影响其合金质量

配制好的6063合金如何熔化,用什么炉子是至关重要的,现在国内外各厂家采用的炉子也大不相同,有70年代水平的;还有90年代水平的,有烧煤的、烧油的、还有烧气的和电热熔炉,有的炉子有烟筒,有的炉子无烟筒,一般采用的为方型炉(矩形炉),先进的是圆型炉也有的圆型炉可以倾斜到铝水。论吨位有几吨到几十吨的熔铝炉,比较先进一点的,在熔铝炉下面,再加一个静置炉,配制6063合金用,可在此炉内除渣除气、静置,然后再铸造铝棒,以供挤压使用。这种炉和原始烧煤炉子配制的合金质量决对不一样。一般炉子不论烧什么燃料,均有烟筒,燃料在燃烧过程中产生的废气渣大部分可以从烟筒排出;如没有烟筒,废气废渣会全部熔在铝水中,这样铸出的铝棒内部存在着严重的夹渣气泡,挤压出的型材必有严重的质量问题,会使它的物理性能严重下降。一是强度不够,二是表面尺寸公差,表面光洁度均较差,决不能用在隐框幕墙上。

4、型材挤压的质量

我国型材挤压机种类很多,档次相差较大,有用简易的挤压机有用压挤塑料机改造的,有少量国产的,其次大部分是台湾的、日本的、美国的和西德的,有水压的、油压的五花八门,好和差的挤压机在同样的铸棒,挤出的型材质量决不一样。在铝材的淬火上也有水冷淬火,也有风冷淬火。建筑用6063型材是用风冷淬火,把淬火后的铝材放在时效炉内时效一定时间,铝材内部结晶重新排列,机械强度明显提高。在金属所有合金中,唯独只有铝合金有时效状态,但各生产厂家虽然都经过时效,但效果差别很大,这与铝型材挤压温度速度有关,和型材出挤压机时风冷速度与风量有关,如不能尽快把挤压出的500多度的型材迅速冷却到200度以下,这叫淬火不完全,时效后铝材强度就不理想。

5、隐框幕墙用的铝型材表面氧化膜厚度

按国家标准要求,不低于15μm,否则粘结牢固度明显降低,现在有不少厂家供给隐框幕墙用的铝型材,其表面氧化膜厚度均达不到这个要求,有的甚至于不到12μm,这就十分危险。

6、铝型材表面处理

除了阳极氧化膜以外,尚有电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳喷涂。电泳涂漆表面光泽好,防腐能力强,但漆膜牢固度差,不能用在隐框玻璃幕墙的粘结面上。用在隐框玻璃幕墙上的铝型材表面处理,日前只有阳极氧化膜型材为佳。

三、隐框玻璃幕墙玻璃使用中存在的隐患:

玻璃是铝合金幕墙的主要材料之一,它直接制约幕墙的各项性能,同时也是幕墙艺术风格的主要体现者,因此选用镀膜玻璃是幕墙设计的重要组成部分,如选择不当会出现严重后果,它体现在两个方面:

1、镀膜玻璃的原片生产方法和厚度

生产玻璃原片目前主要有引上法和浮法两种。引上法是直接从玻璃液中引上缓慢冷却,形成普通玻璃板,其表面平整度较低。浮法玻璃是目前较为先进的生产工艺,是以溶化的玻璃浮在锡床上,靠自重和表面张力的作用形成平滑表面,其表面平整光洁质量良好,无波纹,不走像,因此在选用镀膜玻璃的原片时,必须是浮法生产的一级品玻璃,且在外观质量上符合国家现行标准GB11614的规定。且镀膜玻璃原片玻璃的新鲜度的时间不能超过一个星期,否则膜的牢固度差影响功能效果。同时原片的厚度不能随意取舍,必须按照风荷载和作用的效应组合,进行计算及校核方能确定,否则易产生破碎而毁掉。如内蒙包头市昆区五金交电商店隐框玻璃幕墙完工不到两个月,成百块玻璃全部破碎。因此必须慎重选择镀膜玻璃的原片生产方法和厚度。

2、生产镀膜玻璃的方法

目前,生产镀膜玻璃的方法较多,有化学法、物理沉积法、真空离子法、真空磁控阴极溅射法、在线热喷涂镀膜法等。在国内有的生产厂家无完整的正规设备和稳定的工艺参数,土法改造上马的也较多,因此膜的牢固度各有不同。就目前国内外隐框幕墙所用的镀膜玻璃必须是真空磁控阴极溅射法和在线热喷涂镀膜法生产的镀膜玻璃。真空磁控阴极溅射法的镀膜玻璃有以下特点:

一是溅射率高,耙型尺寸大,生产量大,幅面大;

二是膜层均匀,色差小,工艺控制稳定;

三是膜层组合方便,颜色品种及膜层类型多如阳光反射膜、低辐射膜、导电膜、液压膜等;

四是溅射膜粒子能量大,各种膜料各种工艺措施齐全,膜附着力强,膜结构紧密,机械强度好;

五是磁控膜豪华光亮,反射彩色品种多;

六是光控性强,能够理想的控制进入室内的光通量和热辐射量,实现了人们对遮阳,防寒节能的要求。

因此,能体现现代建筑水平的大楼及其它建筑物均选用真空磁控阴极溅射镀膜玻璃做隐框幕墙玻璃。

在线热喷涂镀膜玻璃,是利用化学气相沉积(CVD工艺)结合浮法生产工艺,在玻璃尚处在600~700℃时,进行气相反应及后处理形成的薄膜它有700℃以上的热稳定性,在需热弯成形加工的幕墙玻璃应用中有独特的地位。

四、隐框玻璃幕墙结构胶使用中存在的隐患:

硅酮结构密封胶是一种有机硅氧烷的聚合物,它以10万个以上的硅氧键单体分子组成,大分子的线型键为主键,结合不同的有机基团并经交联反应而成的具有不同特性的聚合物。由于要破坏硅氧键需要很大的能量,因此具有极佳的耐老化能力。如耐阳光中紫外线照射和耐臭氧作用及耐热和耐低温度的特性。它是由硅酮聚合物、偶联剂、催化剂及填充物,着色配料等组成。有机硅分子引入苯基基团,能使硅酮胶在-40~60℃不丧失挠曲性能。偶联剂中亲基材基因与基材表面形成类似的化合键,体现了对基材的粘结强度。填充物对表面结构,表面活性,分散性等撕裂程度都有影响。在填充物微粒表面包上一层偶联剂,便可以使它与硅酮聚合物牢固的结合,提高了硅酮密封胶的强度。对隐框幕墙而言,它最突出的性能特点是:

1、具有很高的粘结强度和内聚强度

原因之一是它具有良好的湿润性能,能渗入待粘结表面微观的波峰波谷之间,形成紧密的相互接触,从而产生了胶与基材分子间的吸引力。原因之二,是胶体中的部分偶联剂扩散到粘结界面上,它的亲基材的基因与基材形成类似化学键聚合物的结合而难以分离。但待粘表面与胶不相容,则粘结后,其粘结性能于两周未将会完全丧失。待粘结表面如有残留污物或灰尘会形成弱边界层也会严重的影响粘结性能。

内聚强度是其胶体本身抵抗不同条件下拉伸,压缩和剪切,扭转而不被破坏的能力。它很高的内聚强度使它在高风荷载和作用组合效应的同时作用下,不允许隐框幕墙玻璃的边缘产生过大的弯曲,挠曲等变形,从而防止玻璃破碎,同时又能防止幕墙玻璃由于温差效应的膨胀收缩所引起的结构胶层过大的变形而塌落。

2、具有优良的电气绝缘性能和生理惰性

是已知的最无生物活性的材料之一,与动物机体无排异反应。它的固化机理:是在催化剂的存在下,微量水份引起活性基团反应,从而发生交联反应,形成弹性体。

结构胶分单组份和双组份两种,无论采用哪一种,都必须在购料之前作相溶性和拔离试验。经试验合格后,并有质保单,才能使用,在使用时不能过期。但国内有一些厂家在制作上有很多不做相溶性试验,或拿出不是此工程相溶性试验或粘结力试验报告来冒充,或者施工后拿出的后补报告,均属假的,是决对不可以的。既是真的合格报告,在购其的有关材料,还必须是与报告中的材料是同厂、同批的。因为厂家的每批铝材,镀膜玻璃,双面胶带,生产条件,原材料成份生产工具不可能绝对完全一样,曾发生过上批相溶时过数天再一批材料做相溶性实验就不相溶,不能存有侥幸心理,对科学开玩笑。

五、隐框玻璃幕墙安装中存在的隐患:

1、隐框幕墙的结构玻璃装配组件制作

施工条件很严,它是隐框玻璃幕墙达到安全可靠最重要的保证条件。隐框幕墙的破坏,主要是粘接失效造成的。所以清洗净化是结构玻璃装配生产的最关键工序,也是安全性可靠性的主要技术措施之一。对粘结面的基材通常采用以下清洁剂进行清洗净化:

一是非油性污染物,采用各50%的异丙醇和水的混合溶剂;

二是油性污染物,采用二甲苯、甲、乙酮。

清洗净化:两块抹布法进行。这两块抹布都应是不脱绒不掉色的棉布,将溶剂倒在一块抹布上对基材表面进行擦抹,在溶解了污渍的溶剂未挥发前,用另一块干净的抹布,将溶解了污渍的溶剂擦抹干净(这块抹布已脏要再换另一块)。不能在溶剂挥发后再擦,因为溶剂挥发后,污渍仍残留在基材表面上,抹布是擦不掉的。净化后10~15分钟内要立即进行注胶,否则基材表面又会受到周围环境中污染物如灰尘等的再次污染,还要重新净化,才能注胶。

注胶:注胶前对结构密封胶进行三校对(对品种、牌号、生产日期)不符合要求和过期的决不能使用。实践中已发现过多起错用事故,必须引起高度重视。将单组份或双组份胶,注入以玻璃和铝型材为侧壁,隔框或胶带为底板的空腔内,其顺次均匀适当的速度进行注胶可以使空腔内的空气排出,防止空穴和胶缝内残留气泡。保证胶缝饱满。一个组件注胶结束,立即用刀刮匀或空胶筒尾部将胶缝压实。注胶间内环境温度不超过21℃湿度不大于50%。

静置养护:注胶后的板块,应在静置埸静置养护,养护时的堆放方法一般是组件叠放,每块组件用4个等边立方体泡沫塑料块垫于一层组件上,叠放不宜超过7层,要求立方体尺寸偏差≤0.5mm,否则搁置不平。养护的环境温度在18~28℃相对湿度在65~75%。双组份静置养护3天后,单组份静置养护7天后,检查样品,将样品切开,观察切口胶体如是闪光的表面则胶尚未完全固化,如是平整或暗淡的表面则已完全固化。若检查发现未完全固化,第二天继续切开,第二个样品直到完全固化。14天还未完全固化,说明胶质有问题。作好记录列入档案。组件未完全固化前不能挪动,避免胶缝产生活动,影响胶的固化,胶完全固化后,可将组件放到存放埸地,继续养护到14~21天,使其完全粘接达到硬度要求,可运往工地现埸安装。

上述任一环节的疏忽都会使幕墙粘结失败,必须采取切实的技术保证措施。但是国内有些厂家现场打胶,温度、湿度、清洁度均无保证,粘结后的玻璃板块,应存放在7~21天完全固化达到硬度要求后才能安装使用,但在实践中有很多厂家为赶进度忽视此问题,未达到要求就上墙使用进行安装,这就无法保证幕墙的质量。

2、幕墙的预埋件

预埋件一定要在浇灌混凝土前焊在墙壁的钢筋上,有的业主在建筑物主体工程起来后再补埋,这是不提倡的,这就迫使预埋件要采用其他方法进行加固,这些方法无一是有利幕墙的牢固度,所以必须尽可能避免。

3、螺栓直接连接钢板预埋件和铝合金幕墙型材

在施工现场经常可以看到,建筑物、钢板预埋件和铝合金幕墙型材,用一般螺栓直接连接。钢材表面和铝材、钢螺栓接触面在受到潮气时,产生电化学腐蚀,形成小电池,使铝材成粉状,一层一层腐蚀掉,因此除用不锈钢板外的其他钢板必须进行防腐处理,在相隔之间采用绝缘垫进行处理。

另外,对于幕墙安装工、打胶工等人员必须进行培训,经考试合格后持证上岗,做到技术熟练,质量高超。但目前一些厂家无此工人进行培训,找包工外做,这样就无法控制其质量,有好多有名望的厂家声誉大减,甚至身败名裂,就在于此。

为了保证隐框幕墙的铝材、设计、制作、安装施工质量,特别是要一丝不苟的贯彻GB3035《建筑幕墙》标准和JGJ102《玻璃幕墙工程技术规范》的要求。在此基础上,生产厂家还要制定高于此标准的内控标准。生产隐框幕墙时,要建立工程完整的技术档案、技术监督机构、实行工序检查和安装跟踪相结合的专职检验人员进行流动检验,把所有人员都统一到高度重视质量,决不放跑点滴的隐患,一定做到自己满意、当地质检部门放心、用户满意。

陕西金菱建筑装饰工程有限责任公司

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