ISO 16938-12019 建筑和土木工程 - 通过密封剂在接头中测定多孔基材的染色 - 第1部分压缩试验标准立项发展报告

ISO16938-1:2019建筑和土木工程-通过密封剂在接头中测定多孔基材的染色-第1部分:压缩试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Buildingsandcivilengineeringworks—Determinationofthestainingofporoussubstratesbysealantsusedinjoints—Part1:Testwithcompression摘要本报告旨在系统阐述ISO16938-1:2019《建筑和土木工程-通过密封剂在接头中测定多孔基材的染色-第1部分:压缩试验》标准的立项背景、技术内容、编制过程及行业应用价值。随着现代建筑对美观性和耐久性要求的日益提高，建筑接缝密封剂在多孔基材（如石材、混凝土、砖墙）上产生的染色问题，已成为影响建筑外观质量和工程项目竣工验收的关键因素。该标准的立项，源于全球范围内对统一、可重复的染色测试方法的需求。报告首先回顾了密封剂染色问题对建筑行业的挑战，指出缺乏标准化测试方法导致的质量争议和成本浪费。其次，详细解析了标准的核心技术内容，包括其专门设计的压缩试验装置、试验步骤及染色评定方法，该法通过模拟接头在压缩状态下的物理条件，加速了污染物从密封剂向基材的迁移过程，从而高效、客观地评价染色倾向。再者，报告分析了标准的技术先进性，通过与现行其他相关标准（如ISO13640）的对比，凸显其在模拟实际工况方面的创新。最后，综述了该标准对建筑材料制造商、工程设计方、施工方及检测机构的指导意义，并对未来在密封材料绿色环保性能评价方向的发展趋势进行了展望。本研究对于推动建筑密封材料领域的技术进步、提升工程质量具有重要意义。关键词ISO16938-1:2019；密封剂；多孔基材；染色测定；压缩试验；建筑接缝；标准化；性能测试Keywords:ISO16938-1:2019;Sealants;PorousSubstrates;StainingDetermination;CompressionTest;BuildingJoints;Standardization;PerformanceTesting正文1.引言在现代建筑与土木工程中，为适应温度变化、结构沉降及地震等引起的位移变形，各类建筑构件之间必须设置伸缩缝、施工缝和连接缝。这些接缝的密封与防水性能，直接关系到建筑结构的安全性、耐久性及使用功能。密封胶（Sealant）作为接缝处理的核心材料，其与多孔基材（如天然石材、陶板、混凝土砌块等）的相容性，特别是其可能引发的染色污染问题，长期困扰着业界。染色（Staining）是指密封剂中的某些成分（如增塑剂、固化剂、颜料或低分子量物质）迁移至相邻的多孔基材表面，形成难以清除的斑渍或变色现象。这不仅严重破坏建筑立面的视觉美感，降低建筑的品质与价值，还可能导致业主、建筑师与施工方之间的法律纠纷。然而，长期以来，全球范围内缺乏一项能够真实、可靠地模拟实际工况并量化评价密封剂染色倾向的标准化测试方法。现有的测试标准或流程复杂、耗时长，或无法有效模拟接缝在服役期间的压缩状态，导致不同实验室、不同材料之间的测试结果缺乏可比性，严重制约了高性能密封材料的研发与应用推广。正是在此背景下，国际标准化组织ISO/TC59（建筑和土木工程）下的SC8（密封材料）分委员会，启动了ISO16938系列标准的制定工作。其中，ISO16938-1:2019《建筑和土木工程-通过密封剂在接头中测定多孔基材的染色-第1部分:压缩试验》应运而生，旨在为业界提供一套权威、准确、高效的染色测试方法，填补了该领域国际标准的空白。2.标准立项背景与必要性2.1行业痛点与工程需求建筑外立面美观性是现代建筑设计的核心价值之一。天然石材、混凝土、玻璃等材料的广泛使用，使得密封剂与这些材料的接触界面成为潜在的美观风险点。实践中，许多高档建筑在完工后数月至数年内，接缝两侧出现肉眼可见的黄变、灰斑或颜色加深现象，被直观归咎于密封剂质量不佳。然而，由于缺乏统一的鉴定依据，质量问题的责任界定往往十分困难。制造商可能因其产品在未标准化的测试中表现良好而拒绝承担责任，而承包商则因无法举证而承担不必要的修复成本。因此，建立一个国际公认的、能够客观反映实际服役条件下染色风险的测试方法是行业发展的迫切需要。2.2现有标准的局限在ISO16938-1发布前，业界主要参考的染色测试方法包括一些国家或地区的标准，如ASTMC1248等。然而，这些方法存在以下共性局限：*模拟工况不全面：许多方法仅在静态或非压缩状态下进行测试，而实际接头在温度变化时会产生周期性拉伸和压缩。这种动态状态会显著影响密封剂内部物质的迁移速率和扩散路径。*基材选择不统一：不同标准对“多孔基材”的定义和处理方式各异，导致测试结果难以跨标准比较。*评判标准主观性：染色程度的判定标准不够明确，常依赖于肉眼观察，易受个人因素影响，缺乏量化的客观手段。*测试周期过长：部分方法需要进行数月乃至一年的自然暴露或加速老化，无法满足快速研发和质量控制的时效性要求。2.3标准化目标ISO16938-1的立项明确设定了以下目标：*模拟真实工况：通过引入压缩试验模式，模拟接缝在服役期间温度升高导致密封剂受压的状态，加速且更真实地反映染色过程。*统一测试流程：规范试验基材的制备、密封剂施加、压缩装置（压缩夹具）、温湿度条件、测试周期以及清洗步骤。*量化评定体系：提供清晰、可操作的染色程度分级或测量方法，减少主观误差。*提高测试效率：在保证测试效果的前提下，设计合理的加速老化方案，缩短测试周期。3.标准核心技术内容与解读ISO16938-1:2019的核心在于其设计了一套独特的压缩测试系统，旨在模拟密封剂在接头受到压缩时的染色行为。3.1测试原理标准的基本原理是：将密封剂置于多孔基材表面或基材间形成的模拟接头中，然后施加预定的、恒定的压缩力。在设定的温度和湿度条件下，由于压缩应力作用，密封剂内部的低分子量物质、未反应单体或颜料颗粒会加速向周围的基材孔结构中迁移。经过规定的测试周期（例如28天），移除密封剂并清洗基材，通过目视观察或仪器测量，评估基材表面的染色程度。3.2试验材料与装置*多孔基材：标准规定了多种标准的基材类型，最典型的包括：*天然石材：如白色石灰岩或大理石，因其高孔隙率和相对均质的微观结构而被广泛用作参考基材。标准中对石材的密度、吸水率和气孔率有明确要求，以确保不同批次的可比性。*混凝土板：模拟实际工程中常见的混凝土结构表面。*砖块：模拟砖墙接缝场景。*玻璃板：用作非多孔基材对照，以区分密封剂自身表面溢油与真正的基材染色。*压缩夹具与装置：这是该标准最具特色之处。装置包含一个可调节的基座，能够牢固固定基材。夹具顶部有一个可精确施加压缩力的压头（通常是金属或玻璃制成的平行板）。整个装置可以是手动操作（通过砝码或杠杆）或采用气动/液压伺服控制的，关键是能在整个测试周期内保持设定的压缩力恒定，通常为密封剂试样横截面积上一个恒定的压强（例如0.5MPa）。*环境箱：能够精确控制温度（通常为40°C或50°C±2°C）和相对湿度（通常为95%±5%或50%±5%），以加速老化过程。3.3试验步骤1.基材预处理：按照标准规定对多孔基材进行切割、研磨、清洗、烘干，并测量其初始颜色（色度值）。2.密封剂制备：将待测密封剂按照制造商说明进行混合或直接挤出。3.试样组装：将密封剂涂抹在基材上，形成标准的试样。通常是形成类似接头截面（如方块或长方块）的几何形状，或沿基材表面的指定区域涂抹。然后将试样放入夹具，开始施加预定的压缩力。4.老化与固化：将组装好的试样放入环境箱中，在规定条件下进行规定时间的暴露（例如28天）。5.拆解与清洗：到达规定时间后，取出试样，移除夹具，仔细剥离密封剂。用柔软刷子和去离子水或中性清洁剂轻拭基材表面，去除表面松散的污染物。6.评级：*目视评级法：在标准光照条件下，将已清洗的基材与未接触密封剂的参照基材进行对比，按照染色深度（无、轻微、中度、严重）或染色区域比例进行分级。*仪器测量法：使用分光光度计或色差仪测量基材上染色区域与未染色区域的色差值ΔE。标准通常提供一个临界值（如ΔE<5为可接受），作为判定合格/不合格的依据。4.技术先进性与创新性分析与以往的测试标准相比，ISO16938-1:2019体现了以下技术突破：1.压缩模式的引入：这是该标准最大的创新。相比仅测试静态或拉伸状态下的染色，压缩模式更贴近实际接缝在夏季高温时的应力状态。当密封剂受热膨胀，会被接头压缩，内部发生物理变化，使原本被包裹的染色成分更容易被“挤出”到基材表面。2.加速老化与真实性的平衡：标准采用了精心设计的温湿度条件，加快了密封剂内部物质迁移的速率，使得原本需要数月的自然现象能够在28天甚至更短的时间内再现，极大节约了时间成本。3.量化评定手段：鼓励使用色差仪等现代仪器进行定量评定，将染色程度从主观“看不看得见”提升到客观的数值门槛，提高了检测结果的仲裁力。4.系统性与可重复性：标准对从基材选择、处理、密封剂施加、测试条件、到最终评定的每一个要素都进行了严格的规格化定义，确保了不同实验室之间测试结果的可靠复现。5.主要起草单位与委员会介绍主要参与单位：国际标准化组织建筑与土木工程密封材料分技术委员会(ISO/TC59/SC8)ISO16938-1:2019标准的制定工作由国际标准化组织（ISO）的建筑和土木工程技术委员会（ISO/TC59）下属的密封材料分技术委员会（SC8）主导。ISO/TC59/SC8是国际层面专注于建筑与土木工程用密封材料标准化的最高技术机构，其工作范围涵盖了密封剂、密封条、防水膜及相关系统的术语、分类、性能要求、测试方法和施工指南。委员会角色与贡献：作为一个由全球数十个成员国的数百名专家组成的平台，ISO/TC59/SC8在ISO16938-1的立项、草案制定、征求意见、投票表决到最终发布的整个生命周期中发挥了不可替代的核心作用。1.发起与立项：委员会基于全球制造商、测试机构（如德国慕尼黑工业大学、美国建筑商协会等）、设计院和工程认证机构的反馈，识别出对压缩状态下染色测试方法的迫切需求，并成功立项为ISO工作项目。2.技术协调与共识构建：在长达数年的编制过程中，委员会组织了多次国际会议（线上和线下），来自德国、美国、日本、中国、英国、法国等主要工业国家的技术专家就测试装置的细节（如压缩力大小、夹具设计）、基材选择、老化条件、评级方法等关键技术点进行了多轮深入辩论和实验验证。最终，通过投票和协商，达成了广泛的国际共识。4.维护与更新：作为标准的管理机构，ISO/TC59/SC8将持续监控ISO16938-1的实施情况，收集来自用户（制造商、检测机构）的意见，为未来的标准修订（如扩大基材范围、改进评级方法、增加动态循环压缩测试等）奠定基础。通过ISO/TC59/SC8的工作，ISO16938-1:2019不单是一份技术文件，更是全球密封材料领域最顶尖技术力量的智慧结晶，代表了该领域国际最先进的技术水平和行业共识。6.结论与展望ISO16938-1:2019《建筑和土木工程-通过密封剂在接头中测定多孔基材的染色-第1部分:压缩试验》标准的正式发布，是建筑密封材料领域标准化进程中的一个重要里程碑。它成功解决了长期困扰行业的因密封剂导致多孔基材染色问题的评估难题。标准通过其独创的、高度模拟实际工况的压缩测试法，为密封剂的染色性能评价建立了一个科