鋁合金隱框玻璃幕墻隱患的洞察

鋁合金隱框玻璃幕墻是一種綜合性技術新產品，該幕墻沒有用以夾持玻璃并承重的鋁合金外框，它是完全依靠結構膠把成百上千塊的熱反射鍍膜玻璃粘結在鋁型材框架上，玻璃之間的縫隙用密封結構膠粘接，整個形成一個大面積玻璃鏡面，裝飾于建筑物外立面的幕墻。使建筑物顯得別具一格，光亮，明快和挺拔，較其他裝飾材料，無論在色彩還是在光澤方面，都給人一種全新的概念。特別是應用熱反射鍍膜玻璃，將建筑物周圍的街景、藍天、白云等自然景象，都映在建筑物的外表面上，并且隨著季節、時間和光線強弱的不同而變化，從而使建筑物的外表層層交錯。情景溶融形成絢麗多姿近看景物豐富，遠看又熠熠生輝，光彩照人的效果。加之隱框玻璃幕墻選用的熱反射鍍膜玻璃的透光率數碼都在20以下因此具有強烈的防窺功能,即在戶外看不見大樓室內的景物,起到帳幕的作用,而戶內仍可向室外眺望通覽無阻，正由于這種魅力,我國形成隱框幕墻熱。但必須知道這種幕墻的設計、制作、安裝施工和材料的技術要求特別嚴格，難度、技術復雜程度和風險度也特別大。

由于一些廠家不完全按標準、規程干，在國內曾多次出現幕墻工程塌落，損失慘重，另人觸目驚心，不能不引起我們極大的重視。為防止人身傷亡和財產損失，請用戶及有關部門注意跟蹤隱框玻璃幕墻易出質量隱患的洞察，介紹如下。

一、隱框玻璃幕墻在用材上存在的隱患

1．熔練時加廢鋁電線、廢鋁鍋等代替鋁金屬、鋁元素

保證幕墻質量的第一要素就是型材，隱框玻璃幕墻的鍍膜玻璃由于沒有外框，而是完全依靠結構膠粘結在鋁材上，因此對鋁材、玻璃和結構膠的要求極嚴。

幕墻常用的鋁材應符合GB/T5237·2-2000的要求其原狀態是由鋁鎂硅等元素組成，其成份如表1。鋁合金化學成份表1SiMgFeCuMnZnCrTi其它雜質AI單個合計0.2～0.60.45～0.9≤0.35≤0.1≤0.1≤0.1≤0.1≤0.1≤0.05≤0.15余量首先成份得到保證才能談得上有合格的強度,但有的鋁材廠為了減少成本,在熔練時加廢鋁電線、廢鋁鍋等代替鋁金屬、鋁元素。用這種鋁材做任何幕墻都是非常危險的。因為它達不到強度要求，保證不了幕墻的功能和使用壽命，這是隱患其一。

2．不按元素含量配制的鋁合金型材

鋁合金元素由上表可以看出，它的配制合金，每一種元素均有一定范圍的含量，鎂的價格高，有的生產廠為減少成本，把鎂的用量減少到最少允許含量。有的更甚者，把鎂的含量低于允許的最少含量。這不按元素含量配制的鋁合金型材，基本談不上是6063合金，最后使型材機械強度很低，很容易彎曲，這也是有的鋁材價格便宜的原因。鋁材價格便宜，整個的成本就降低，但以后如何加工，質量也上不去這就如中裝協鋁制品委員會，原彭政國理事長兼秘書長所說的"帶有隱患的玻璃幕墻是空中的定時炸彈"，當然其它元素用量不按上述表中含量配方也會造成同樣后果。

3．鋁合金熔煉爐也是影響其合金質量

配制好的6063合金如何熔化，用什么爐子是至關重要的，現在國內外各廠家采用的爐子也大不相同，有70年代水平的；還有90年代水平的，有燒煤的、燒油的、還有燒氣的和電熱熔爐，有的爐子有煙筒，有的爐子無煙筒，一般采用的為方型爐（矩形爐），先進的是圓型爐也有的圓型爐可以傾斜到鋁水。論噸位有幾噸到幾十噸的熔鋁爐，比較先進一點的，在熔鋁爐下面，再加一個靜置爐，配制6063合金用，可在此爐內除渣除氣、靜置，然后再鑄造鋁棒，以供擠壓使用。這種爐和原始燒煤爐子配制的合金質量決對不一樣。一般爐子不論燒什么燃料，均有煙筒，燃料在燃燒過程中產生的廢氣渣大部分可以從煙筒排出；如沒有煙筒，廢氣廢渣會全部熔在鋁水中，這樣鑄出的鋁棒內部存在著嚴重的夾渣氣泡，擠壓出的型材必有嚴重的質量問題，會使它的物理性能嚴重下降。一是強度不夠，二是表面尺寸公差，表面光潔度均較差，決不能用在隱框幕墻上。

4．型材擠壓的質量

我國型材擠壓機種類很多，檔次相差較大，有用簡易的擠壓機有用壓擠塑料機改造的，有少量國產的，其次大部分是臺灣的、日本的、美國的和西德的，有水壓的、油壓的五花八門，好和差的擠壓機在同樣的鑄棒，擠出的型材質量決不一樣。在鋁材的淬火上也有水冷淬火，也有風冷淬火。建筑用6063型材是用風冷淬火，把淬火后的鋁材放在時效爐內時效一定時間，鋁材內部結晶重新排列，機械強度明顯提高。在金屬所有合金中，唯獨只有鋁合金有時效狀態，但各生產廠家雖然都經過時效，但效果差別很大，這與鋁型材擠壓溫度速度有關，和型材出擠壓機時風冷速度與風量有關，如不能盡快把擠壓出的500多度的型材迅速冷卻到200度以下，這叫淬火不完全，時效后鋁材強度就不理想。

5．隱框幕墻用的鋁型材表面氧化膜厚度

按國家標準要求，不低于15μm，否則粘結牢固度明顯降低，現在有不少廠家供給隱框幕墻用的鋁型材，其表面氧化膜厚度均達不到這個要求，有的甚至于不到12μm，這就十分危險。因為氧化膜厚度增加了，成本會增加，廠家贏利少，但用戶不懂，價高又不愿接受，只有聽之認之，最后出了事，缺乏責任心。

6．鋁型材表面處理

除了上述的陽極氧化膜以外，尚有電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳噴涂。電泳涂漆表面光澤好，防腐能力強，但漆膜牢固度差，不能用在隱框玻璃幕墻的粘結面上，希望用戶特別注意。用在隱框玻璃幕墻上的鋁型材表面處理，日前只有陽極氧化膜型材為佳。

二、在用鍍膜玻璃中存在的隱患

玻璃是鋁合金幕墻的主要材料之一，它直接制約幕墻的各項性能，同時也是幕墻藝術風格的主要體現者，因此選用鍍膜玻璃是幕墻設計的重要組成部分，如選擇不當會出現嚴重后果，它體現在兩個方面。

1．鍍膜玻璃的原片生產方法和厚度

生產玻璃原片目前主要有引上法和浮法兩種。引上法是直接從玻璃液中引上緩慢冷卻，形成普通玻璃板，其表面平整度較低。浮法玻璃是目前較為先進的生產工藝，是以溶化的玻璃浮在錫床上，靠自重和表面張力的作用形成平滑表面，其表面平整光潔質量良好，無波紋，不走像，因此在選用鍍膜玻璃的原片時，必須是浮法生產的一級品玻璃，且在外觀質量上符合國家現行標準GB11614的規定。且鍍膜玻璃原片玻璃的新鮮度的時間不能超過一個星期，否則膜的牢固度差影響功能效果。同時原片的厚度不能隨意取舍，必須按照風荷載和作用的效應組合，進行計算及校核方能確定，否則易產生破碎而毀掉。如美國波士頓約翰·考克大廈60層，曾在20世紀70年代夏季的一次大風作用下產生嚴重破壞，由局部破碎至100塊開裂，最后不得不更換10348塊玻璃。1995年1月17日，日本神戶地震大量幕墻損壞，玻璃破碎飛出造成傷亡事故很大。我國也有類似事故如內蒙包頭市昆區五金交電商店隱框玻璃幕墻完工不到兩個月，成百塊玻璃全部破碎。因此必須慎重選擇鍍膜玻璃的原片生產方法和厚度。

2．生產鍍膜玻璃的方法

目前，生產鍍膜玻璃的方法較多，有化學法、物理沉積法、真空離子法、真空磁控陰極濺射法、在線熱噴涂鍍膜法等。在國內有的生產廠家無完整的正規設備和穩定的工藝參數，土法改造上馬的也較多，因此膜的牢固度各有不同。就目前國內外隱框幕墻所用的鍍膜玻璃必須是真空磁控陰極濺射法和在線熱噴涂鍍膜法生產的鍍膜玻璃。真空磁控陰極濺射法的鍍膜玻璃有以下特點：

一是濺射率高，耙型尺寸大，生產量大，幅面大；

二是膜層均勻，色差小，工藝控制穩定；

三是膜層組合方便，顏色品種及膜層類型多如陽光反射膜、低輻射膜、導電膜、液壓膜等；

四是濺射膜粒子能量大，各種膜料各種工藝措施齊全，膜附著力強，膜結構緊密，機械強度好；

五是磁控膜豪華光亮，反射彩色品種多；

六是光控性強，能夠理想的控制進入室內的光通量和熱輻射量，實現了人們對遮陽，防寒節能的要求。

因此，能體現現代建筑水平的大樓及其它建筑物均選用真空磁控陰極濺射鍍膜玻璃做隱框幕墻玻璃。

在線熱噴涂鍍膜玻璃，是利用化學氣相沉積（CVD工藝）結合浮法生產工藝，在玻璃尚處在600～700℃時，進行氣相反應及后處理形成的薄膜它有700℃以上的熱穩定性，在需熱彎成形加工的幕墻玻璃應用中有獨特的地位。

三、在結構膠使用中存在的隱患

硅酮結構密封膠是一種有機硅氧烷的聚合物，它以10萬個以上的硅氧鍵單體分子組成，大分子的線型鍵為主鍵，結合不同的有機基團并經交聯反應而成的具有不同特性的聚合物。由于要破壞硅氧鍵需要很大的能量，因此具有極佳的耐老化能力。如耐陽光中紫外線照射和耐臭氧作用及耐熱和耐低溫度的特性。它是由硅酮聚合物、偶聯劑、催化劑及填充物，著色配料等組成。有機硅分子引入苯基基團，能使硅酮膠在-40～60℃不喪失撓曲性能。偶聯劑中親基材基因與基材表面形成類似的化合鍵，體現了對基材的粘結強度。填充物對表面結構，表面活性，分散性等撕裂程度都有影響。在填充物微粒表面包上一層偶聯劑，便可以使它與硅酮聚合物牢固的結合，提高了硅酮密封膠的強度。對隱框幕墻而言，它最突出的性能特點是：

1．具有高的粘結強度和內聚強度

原因之一是它具有良好的濕潤性能，能滲入待粘結表面微觀的波峰波谷之間，形成緊密的相互接觸，從而產生了膠與基材分子間的吸引力。原因之二，是膠體中的部分偶聯劑擴散到粘結界面上，它的親基材的基因與基材形成類似化學鍵聚合物的結合而難以分離。但待粘表面與膠不相容，則粘結后，其粘結性能于兩周未將會完全喪失。待粘結表面如有殘留污物或灰塵會形成弱邊界層也會嚴重的影響粘結性能。內聚強度是其膠體本身抵抗不同條件下拉伸，壓縮和剪切，扭轉而不被破壞的能力。它很高的內聚強度使它在高風荷載和作用組合效應的同時作用下，不允許隱框幕墻玻璃的邊緣產生過大的彎曲，撓曲等變形，從而防止玻璃破碎，同時又能防止幕墻玻璃由于溫差效應的膨脹收縮所引起的結構膠層過大的變形而塌落。

2．有優良的電氣絕緣性能和生理惰性

是已知的最無生物活性的材料之一，與動物機體無排異反應。它的固化機理：是在催化劑的存在下，微量水份引起活性基團反應，從而發生交聯反應，形成彈性體。

結構膠分單組份和雙組份兩種，無論采用哪一種，都必須在購料之前作相溶性和拔離試驗。經試驗合格后，并有質保單，才能使用，在使用時不能過期。但國內有一些廠家在制作上有很多不做相溶性試驗，或拿出不是此工程相溶性試驗或粘結力試驗報告來冒充，或者施工后拿出的后補報告，均屬假的，是決對不可以的。既是真的合格報告，在購其的有關材料，還必須是與報告中的材料是同廠、同批的。因為廠家的每批鋁材，鍍膜玻璃，雙面膠帶，生產條件，原材料成份生產工具不可能絕對完全一樣，曾發生過上批相溶時過數天再一批材料做相溶性實驗就不相溶，不能存有僥幸心理，對科學開玩笑。

四、在設計中存在的隱患

幕墻質量好壞，第一道關就是設計計算，不計算無法確定鋁型材截面大小。在設計計算方法上目前有兩種情況：一是以經驗為主的定值表達的容許應力設計計算法；二是以概率理論為基礎的極限狀態設計計算法。建筑幕墻是建筑物的外維護結構，它應采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，用分項系數的設計表達式進行計算為最佳。其設計計算步驟：

一是索取建筑設計及擬建地有關資料；

二是選取建筑型材系列或截面設計與玻璃類型并計算其幾何特性參數；

三是荷載與作用計算；

四是對型材框格和玻璃進行受力分析及內力計算；

五是效應組合并取其最大值；

六是進行玻璃強度與變形計算，必須滿足要求；

七是進行型材框格強度與變形計算，必須滿足要求；

八是進行型材溫度作用計算；確定構造尺寸；

九是連接計算：柱、梁連接；柱與連接件以及連接件與預埋件連接；預埋件錨固計算；

十是膠縫的寬度和厚度的計算。

經過計算才能確定預埋件位置及埋板、錨筋、尺寸和型材系列。但是在國內一些生產廠家沒有嚴格履行此程序，有的不管在什么地方的幕墻及其高度、形體、地理位置、氣候條件及環境、重要性一律采用150系列的，這是非常不嚴肅的作法。在設計幕墻時，風荷載是重要的設計參數，它在重力，溫度及地震等作用中處于控制地位。風荷載對玻璃尺寸、膠縫的大小、桿件的截面起著決定性的作用，如風荷載取值不適當，將影響幕墻的安全使用。有些廠家壓低風荷載取值，不考慮當地50年一遇的風壓值，以達到減少型材截面尺寸、玻璃厚度、膠縫寬度和厚度，從而降低成本，非法增加利潤的目的。這樣就在設計中埋下了定時炸彈，一旦突然遇見一次50年一遇的大風，就要全部玩完，給人民生命財產帶來很大的損失。

安裝施工中存在的隱患

1．隱框幕墻的結構玻璃裝配組件制作

施工條件很嚴，它是隱框玻璃幕墻達到安全可靠最重要的保證條件。隱框幕墻的破壞，主要是粘接失效造成的。所以清洗凈化是結構玻璃裝配生產的最關鍵工序，也是安全性可靠性的主要技術措施之一。對粘結面的基材通常采用以下清潔劑進行清洗凈化：

一是非油性污染物，采用各50%的異丙醇和水的混合溶劑；

二是油性污染物，采用二甲苯、甲、乙酮。

清洗凈化方法：兩塊抹布法進行。這兩塊抹布都應是不脫絨不掉色的棉布，將溶劑倒在一塊抹布上對基材表面進行擦抹，在溶解了污漬的溶劑未揮發前，用另一塊干凈的抹布，將溶解了污漬的溶劑擦抹干凈（這塊抹布已臟要再換另一塊）。不能在溶劑揮發后再擦，因為溶劑揮發后，污漬仍殘留在基材表面上，抹布是擦不掉的。凈化后10～15分鐘內要立即進行注膠，否則基材表面又會受到周圍環境中污染物如灰塵等的再次污染，還要重新凈化，才能注膠。

注膠：注膠前對結構密封膠進行三校對（對品種、牌號、生產日期）不符合要求和過期的決不能使用。實踐中已發現過多起錯用事故，必須引起高度重視。將單組份或雙組份膠，注入以玻璃和鋁型材為側壁，隔框或膠帶為底板的空腔內，其順次均勻適當的速度進行注膠可以使空腔內的空氣排出，防止空穴和膠縫內殘留氣泡。保證膠縫飽滿。一個組件注膠結束，立即用刀刮勻或空膠筒尾部將膠縫壓實。注膠間內環境溫度不超過21℃濕度不大于50%。

靜置養護：注膠后的板塊，應在靜置埸靜置養護，養護時的堆放方法一般是組件疊放，每塊組件用4個等邊立方體泡沫塑料塊墊于一層組件上，疊放不宜超過7層，要求立方體尺寸偏差≤0.5mm,否則擱置不平。養護的環境溫度在18～28℃相對濕度在65～75%。雙組份靜置養護3天后,單組份靜置養護7天后,檢查樣品,將樣品切開,觀察切口膠體如是閃光的表面則膠尚未完全固化,如是平整或暗淡的表面則已完全固化。若檢查發現未完全固化，第二天繼續切開，第二個樣品直到完全固化。14天還未完全固化，膠質有問題。作好記錄列入檔案。組件未完全固化前不能挪動，避免膠縫產生活動，影響膠的固化，膠完全固化后，可將組件放到存放埸地，繼續養護到14～21天，使其完全粘接達到硬度要求，可運往工地現埸安裝。

上述任一環節的疏忽都會使幕墻粘結失敗，必須采取切實的技術保證措施。但是國內有些廠家現場打膠，溫度、濕度、清潔度均無保證，粘結后的玻璃板塊，應存放在7～21