在结构胶失效因素中,结构胶老化是最主要的因素。结构胶在使用过程中,受到环境中的光、热、氧(臭氧)以及各种介质和微生物等多种因素的影响与作用,其粘结性能会逐渐下降,甚至被破坏,在潮湿、腐蚀介质及阳光直射等环境中更是如此,特别是当湿度≥95%,温度高于50~60°C时,水分会成为影响粘接界面强度的元凶。因为,水能渗入粘接层内部,而且侵蚀粘接界面比侵入结构胶本体快,其过程是水从粘接界面边缘渗入并逐渐向胶体中心区域扩展,随着时间的推移,渗入粘接界面内的水量会越来越多,从而降低结构胶与被粘接物表面的吸附力,造成结构胶粘结性能下降和使用寿命缩短;渗入胶体的水还会使结构胶本身产生溶胀,降低胶体的物理性能。目前,评价结构胶的耐老化性能主要采用人工加速老化实验。比如,ETAG002《结构密封胶玻璃装配系统技术审核指南》要求:密封胶在浸水-紫外线辐射、盐雾、酸雾、清洁剂浸泡4项加速老化后,结构胶的拉伸强度不得低于其初始强度的75%,与基材的粘结破坏面积不大于10%。将结构胶放入高温高湿环境(湿度≥95%,温度在25~55°C之间有规律的循环变化)进行人工加速老化随着老化时间的延长,除了结构胶强度降低外,加载曲线斜率也明显增大了,说明结构胶老化后弹性模量变大了。此外,老化前,结构胶被拉断位置处在结构胶本身,属结构胶内聚破坏;而老化后的结构胶在粘接界面处被破坏,主要表现为界面拉断(图3)。以上结果表明,虽然老化后结构胶本身的强度和界面粘结强度均下降,但是界面粘结强度下降更多,且远远低于结构胶本身的强度。因此,老化后结构胶的粘结强度决定了整个粘接件的强度。
早期玻璃幕墙的结构胶设计时,往往只考虑结构胶物理老化后残余强度或静力作用下的强度,并没有关注动力反复作用下结构胶的疲劳强度。然而,玻璃幕墙在服役过程中,要经常受到阵风压力的反复作用,阵风压力垂直作用于玻璃面板上,使得结构胶反复受到拉、压力作用,这种长期作用可造成结构胶寿命大幅缩短,其粘结性能也逐渐下降,以致幕墙玻璃坠落。另一种情况是,玻璃幕墙开启扇结构设计采用结构胶将玻璃粘接在开启扇附框上,玻璃下面没有任何额外托附或支撑件。由于开启扇在使用过程中,会受到开启与关闭所带来的振动作用,如此反复,结构胶在一段时间后就失去了粘结能力,导致玻璃整体坠落。这种情况下,结构胶的弹性、硬度、拉伸强度等性能可能并没有太大下降,即结构胶本身并没有因老化而出现大的性能衰退,幕墙玻璃坠落主要是由结构胶在动载疲劳作用下粘接界面失效而引起的。
