[发明专利]结构胶界面粘结剪切强度测试用装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于材料力学性能测试技术领域，涉及一种材料界面粘结剪切强度测试用装置及测试方法，具体涉及一种评价建筑门窗幕墙及中空玻璃用结构胶界面粘结剪切强度测试用装置及测试方法。

背景技术

建筑结构胶(以下简称结构胶)能承受较大荷载，且具有较好的耐老化、耐疲劳、耐腐蚀等性能，在预期寿命内性能稳定，适用于受力构件的结构性粘结。在建筑门窗幕墙领域，常用的结构胶为硅酮结构胶，用于中空玻璃的粘结、玻璃与金属基材之间的粘结等。硅酮结构胶具有优异的粘结性能，无需底漆与大多数建筑材料都可形成较强的粘结力，且具有极佳的耐老化稳定性，固化后具有较高的模量，可承载接口较大的伸缩位移能力，在门窗幕墙中得到了广泛的应用，尤其是作为隐框铝合金玻璃幕墙的关键性材料，用于建筑幕墙受力金属构件与玻璃等非金属材料的结构性粘结。

结构胶对于隐框玻璃幕墙的安全性尤为重要，隐框玻璃幕墙没有传统的幕墙用以夹持玻璃并承重的铝合金外框，而是完全依靠玻璃背面的结构胶，把玻璃粘在铝型材框架上，因其表面无框架，立面效果远远优于明框幕墙。玻璃与金属基材的粘结要能长期有效抵抗风荷载、自重荷载、热胀冷缩、地震等作用的综合影响，对于结构胶与基材之间的粘结性能要求极高。而玻璃门窗幕墙多为立面使用，在玻璃自重的作用下，结构胶长期承受剪切作用，因而准确测试与评价结构胶的界面粘结剪切强度对于结构设计和安全可靠性评价至关重要。

目前，对于粘结剂、结构胶粘结拉伸剪切疲劳性能的测试方法主要有ISO 9664、ISO 4587等国际标准中提出的剪切强度测试方法(图1)，试样多采用叠合型平板型试样或叠片试样，典型的胶层厚度为0.2mm，这种方法适用于粘结剂的界面剪切性能测试，胶粘层厚度较薄，且粘结基材为金属等可受拉材料。对于门窗幕墙而言，硅酮结构胶多用于玻璃-玻璃或玻璃-金属基材之间的粘结，由于玻璃属于脆性材料，难以承受较大的拉伸载荷作用，所以现有的ISO标准不适用与门窗幕墙用硅酮结构胶的界面剪切强度测试。为解决脆性材料在不承受拉伸载荷下测试界面剪切强度，包亦望等人(请参照ZL02158874.0)发明了一种粘结界面剪切强度的简单测试方法(图2)，即将两条基材试样通过粘结制作为一个十字交叉形状的试件，将其放置在特制的夹具上，在其中一个试样的顶端施加一个压向载荷，可测出界面间的剪切强度，解决了脆性材料的界面粘结性能测试难题。但上述方法对于评价门窗幕墙用硅酮结构胶的剪切性能不太适用，因为按照JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》的要求，硅酮结构胶的粘结宽度不应小于7mm，粘结厚度不应小于6mm，对于具有一定胶层厚度的粘结试样，十字交叉型试样由于胶层厚度的影响在加压时会产生一定的扭转载荷，十字交叉试件发生倾斜，影响测试结果的准确性。所以，研究适用于测试门窗幕墙结构胶粘结界面剪切强度的新方法对于准确评价门窗幕墙结构安全性，保障服役建筑门窗幕墙的使用安全可靠，保证人民生命财产安全以及推动建筑结构胶新材料的发展等方面具有重要的意义。

发明内容

本发明针对目前常规结构胶界面粘结剪切强度测试方法中存在的问题，提供一种结构胶界面粘结剪切强度测试用装置以及测试方法。

本发明第一方面的目的在于提供一种结构胶界面粘结剪切强度测试用装置，包括十字交叉状地用结构胶相互粘结的粘结基材试件和被粘结试件，特征在于所述被粘结试件为两个，两个所述被粘结试件相互平行且位于所述粘结基材试件的两侧，该两个被粘结试件以及所述粘结基材试件的各自的中心位于同一直线上，所述粘结基材试件和所述被粘结试件均为条状，截面均为矩形，由此形成一个双面十字交叉型测试用装置。

该方案由于采用上述双面十字交叉型测试用装置，试验过程易于保持稳定，避免由于试件扭转或偏心作用对测试结果的影响，尤其适于测试玻璃幕墙与其它基材粘结后的粘结界面抗剪强度测试。

进一步，该装置中上述粘结基材试件选自铝合金材料、石材或其他金属材料、非金属材料、复合材料等中的一种；上述被粘结试件选自普通浮法玻璃、镀膜玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、复合结构玻璃等中的一种。由此，可模拟玻璃幕墙中各种玻璃与金属型材的实际粘结工况；可模拟双中空玻璃每层玻璃之间的粘结情况等，可制备出与实际工程一致的材料粘结组合方式。

上述结构胶为硅酮结构胶。