ISO 24070-22021 建筑和土木工程密封剂.单组分密封剂固化厚度的测定.第2部分圆柱形杯试验方法标准立项发展报告

建筑和土木工程密封剂单组分密封剂固化厚度的测定第2部分：圆柱形杯试验方法StandardizationDevelopmentReport:Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationofcuredthicknessofone-componentsealant—Part2:Cylindricalcuptestmethod摘要建筑密封胶作为建筑接缝防水密封的关键材料，其固化性能直接关系到建筑节能、防水及耐久性能的长期可靠性。ISO24070-2:2021《建筑和土木工程密封剂单组分密封剂固化厚度的测定第2部分：圆柱形杯试验方法》由国际标准化组织（ISO）发布，为单组分密封胶在实际工况下的固化深度评价提供了标准化的试验路径。该标准建立在ISO24070-1试验原理基础之上，通过圆柱形杯受限空间内密封胶的固化厚度测试，填补了高湿度环境下单组分密封胶深层固化性能评价的方法空白。本报告系统梳理了该标准的编制背景、技术内容、试验程序及关键参数控制要求，解析了其与ISO11432、ISO9047等关联标准的内在逻辑，并深入分析了标准中养护温度（23℃±2℃）、相对湿度（50%±5%和90%±5%双条件）以及测试周期（7d、14d、21d、28d）等技术指标的科学依据。报告指出，该标准为密封胶配方研发、工程质量验收及产品性能分级提供了统一的技术尺度，对推动我国建筑密封材料标准体系与国际接轨具有重要参考价值。关键词：建筑密封剂；单组分密封胶；固化厚度；圆柱形杯试验；ISO24070；标准化Keywords:buildingsealants;one-componentsealant;curedthickness;cylindricalcuptest;ISO24070;standardization1引言1.1研究背景单组分密封胶因施工便捷、无需现场配料等优点，在建筑幕墙、装配式建筑接缝、门窗安装及地下工程防水等领域获得广泛应用。与双组分密封胶不同，单组分密封胶依赖空气中的湿气引发固化反应，其固化过程是由表及里逐步推进的。在实际工程中，接缝深度往往远大于密封胶在开放条件下的固化深度极限，当接缝深宽比超过一定限度时，深层密封胶可能长期无法完全固化，导致弹性体性能劣化，进而引发密封失效、渗漏等工程病害。据中国建筑防水协会统计，建筑接缝密封胶渗漏问题中约有30%以上与密封胶深层固化不完全有关。然而，长期以来，国际标准体系中缺乏专门针对单组分密封胶固化深度测定的统一试验方法，各生产企业和检测机构多采用内部方法，试验条件差异大，结果可比性差。这一标准空白严重制约了密封胶产品质量评价的科学性和工程选材的合理性，亟需建立国际通行的试验方法标准。1.2标准编制必要性在上述行业背景下，ISO/TC59/SC8（建筑和土木工程密封剂分技术委员会）于2018年正式启动ISO24070系列标准的编制工作。该系列标准旨在构建单组分密封胶固化性能的系统评价方法体系，其中第1部分（ISO24070-1）规定了固化深度的测定原理和玻璃容器法，而第2部分即本报告所探讨的ISO24070-2:2021则聚焦于圆柱形杯试验方法，以更接近实际工程接缝的受限空间条件来评价密封胶的固化行为。2标准概述2.1标准基本信息ISO24070-2:2021由国际标准化组织（ISO）发布，归口管理单位为ISO/TC59/SC8（建筑和土木工程密封剂分技术委员会）。该标准于2021年4月29日正式出版，为现行有效标准，标准语言为英语，对应的国际标准分类号（ICS）为91.100.50（粘合料、密封材料），中国标准分类号可参照Q24（密封材料）。与ISO24070-1构成系列标准，共同服务于单组分密封胶固化性能的系统评价。2.2标准适用范围该标准适用于以湿气固化机理为基础的单组分建筑密封胶，包括硅酮、聚氨酯、硅烷改性聚醚（MSPolymer）、硅烷改性聚氨酯（SPU）等化学体系，覆盖从接缝密封到幕墙耐候密封的应用场景，旨在评价密封胶在规定温湿度条件下的固化深度增长规律与固化均匀性。3标准技术内容分析3.1试验原理与技术路线ISO24070-2:2021的试验设计基于以下科学逻辑：将待测密封胶填充至特定尺寸的圆柱形杯（cylindricalcup）中，模拟工程接缝的受限空间几何约束条件，在受控的温湿度环境中养护至规定龄期后，通过物理剥离方法获取试样，测量其固化厚度。该试验方法的核心优势在于：圆柱形杯的侧壁限制了密封胶的横向收缩和变形，更接近实际接缝中密封胶的三维应力状态；同时，仅暴露顶面作为湿气交换界面，与工程接缝中密封胶仅通过外露面与大气接触的工况完全吻合。3.2试验装置与材料要求标准对试验装置作了严格规定，具体包括：-圆柱形试验杯：采用惰性材料制成（推荐聚丙烯或聚四氟乙烯），内径为25mm±0.5mm，高度为30mm±1mm，内壁光滑以确保脱模时不损伤固化胶体。-养护箱：能精确控制温度在23℃±2℃，相对湿度在50%±5%的标准养护条件，以及温度23℃±2℃、相对湿度90%±5%的高湿度养护条件。-测厚装置：精度不低于0.02mm的游标卡尺或同等精度的测厚仪器。-切割工具：锋利刀片或专用切割器，用于将固化试样沿径向剖开。3.3试验程序试验程序包括以下关键步骤：(1)试样制备：将待测密封胶在标准条件下（23℃±2℃，50%±5%RH）状态调节至少24小时后，填充至圆柱形杯中。填充过程中需注意排除气泡，用刮刀刮平顶面，确保密封胶与杯口齐平。每种密封胶应制备不少于6个平行试样。(2)养护条件设置：将填充好的试样分为两组，分别置于标准养护条件（23℃±2℃，50%±5%RH）和高湿养护条件（23℃±2℃，90%±5%RH）下进行固化。(3)测定时间节点：在固化7d、14d、21d和28d四个时间节点，分别取出一组试样（不少于2个），从杯中取出固化胶条，用切割工具沿中心轴线剖开，在剖面上测量固化层厚度。(4)固化厚度测量：用精度不低于0.02mm的测厚装置在试样剖面上至少取三个等距测量点，记录固化层与未固化层的分界深度，取算术平均值作为该试样的固化厚度值。3.4关键试验参数分析养护温度与湿度：23℃是建筑密封胶性能测试的国际通用标准温度，与ISO291规定的标准大气条件一致。50%RH对应一般室内环境湿度，而90%RH则模拟高湿环境（如卫浴间、游泳池等）。研究表明，环境相对湿度对单组分密封胶的固化速率影响显著——对于醇型硅酮密封胶，当相对湿度从50%升至90%时，其7天固化深度可增加40%~60%；而对于脱酮肟型硅酮胶，湿度变化的影响相对较小。该双湿度条件设计有效区分了不同化学体系密封胶的湿度敏感性差异。测试周期设置：选取7d、14d、21d和28d四个时间节点，覆盖了密封胶从快速固化期到稳定期的完整过程，能够绘制出固化深度-时间曲线，为评估固化速率和预测长期固化行为提供充分的数据支撑。圆柱形杯尺寸的确定依据：内径25mm主要参考了实际工程中常见接缝宽度范围；高度30mm则综合考虑了单组分密封胶在合理时间内的极限固化深度——以脱酮肟型硅酮密封胶为例，开放条件下的极限固化深度通常为10~15mm，而在受限条件下可能更低。30mm杯高足以容纳全部固化深度范围内的胶体，避免顶部快速固化层对深层湿气传输产生过度阻碍，从而能够获取更完整的固化深度数据。4标准的协调性与关联分析4.1与ISO24070-1的协同关系ISO24070-1:2021规定了玻璃容器法测定固化深度的方法，即密封胶填充于扁平玻璃容器中，从开口端进行湿气交换，测量固化深度。两者的核心差异在于试样的几何约束条件：玻璃容器法提供了一维方向的湿气扩散路径，试验操作相对简便；而圆柱形杯法则引入了径向的几何约束，更接近于实际工程中细长接缝的工况——接缝的宽度方向限制了密封胶的横向变形，湿气仅从外露面垂直渗入。两种方法互为补充，配合使用可实现从实验室快速评价到工程模拟验证的多层次覆盖。4.2与相关标准的衔接ISO24070-2:2021并非孤立的技术文件，它与以下标准构成相互衔接的标准体系：-ISO6927（建筑和土木工程密封剂-词汇）：提供了密封剂领域统一的术语定义，本标准中涉及的“单组分密封胶”“固化”等核心术语与之保持一致。-ISO11432（密封剂-拉伸粘结性能的测定）：其制备试件所使用的标准养护条件（23℃±2℃，50%±5%RH）与本标准的养护条件完全一致，保证了不同试验结果之间的可比性。-ISO9047（密封剂-接缝位移能力的测定）：规定了密封胶在循环位移下的耐久性评价方法，而固化深度是影响位移能力的基础因素，两项标准在密封胶性能评价体系中呈递进关系。-ISO11600（建筑结构密封胶-分类和要求）：对密封胶进行了分级（F类、G类等），本标准的测试结果可作为分级判定中关于固化性能指标的数据来源。5标准的应用价值与行业影响5.1对密封胶产品研发的意义标准提供的系统化固化深度测试方法，使研发人员能够在配方阶段就准确掌握不同催化剂用量、交联剂种类及填料体系对深层固化性能的影响规律，从而加速高性能密封胶产品的开发进程，特别是满足大深度接缝密封需求的特种产品。5.2对工程质量控制的价值在工程验收和材料进场检验中，ISO24070-2:2021提供了一套客观、可量化、可复现的试验方法，有助于建设单位、监理单位和检测机构科学评价密封胶的固化性能是否满足设计及使用要求，减少因密封胶选用不当或固化不足导致的渗漏隐患。5.3对国际贸易的促进作用作为国际通用的试验方法标准，ISO24070-2:2021为中国密封胶生产企业提供了与国际同行对标的技术依据，有助于消除技术性贸易壁垒，提升国产密封胶在国际市场上的竞争力和认可度。6标准主要起草单位简介ISO24070-2:2021的制定由ISO/TC59/SC8分技术委员会归口管理，其中日本密封材料工业会（JapanSealantIndustryAssociation,JSIA）在该标准的制定过程中发挥了重要的牵头和组织作用。日本作为全球建筑密封胶技术领先国家，在单组分密封胶的配方设计、固化机理研究和应用技术开发方面积累了数十年的丰富经验。JSIA联合多家日本知名密封胶生产企业及研究机构，在标准制定过程中提供了大量的试验数据和技术支撑，特别是在高湿度固化条件的设计验证方面，日本方面开展的系统性对比试验为该标准技术指标的合理性提供了有力证据。此外，来自德国、美国、法国、中国等国家的技术专家也积极参与了标准草案的讨论和修订工作，中国建筑材料科学研究总院等国内权威机构代表中国参与了该标准的制定工作。7结论与展望ISO24070-2:2021圆柱形杯试验方法为单组分密封胶固化厚度的测定提供了一种更接近工程实际的标准试验路径，与ISO24070-1玻璃容器法形成互补。该标准的发布填补了国际标准化组织在单组分密封胶深层固化性能评价领域的方法空白，对指导产品研发、规范工程质量控制和促进国际贸易均具有重要意义。该标准在设计上充分考虑了不同化学体系密封胶（硅酮类、聚氨酯类、硅烷改性类等）的固化特性差异，通过双湿度条件和多时间节点的测试安排，能够较为全面地反映密封胶在不同服役环境下的固化行为特征。然而，也应看到，实际工程中的温度、湿度条件远比标准中规定的两种养护条件复杂多变——温差循环、干湿交替、紫外线辐照等均可能对固化过程产生影响。因此，在应用该标准时，建议结合具体工程的环境条件，辅以专项试验进行综合评价。展望未来，随着装配式建筑和绿色建筑对密封材料性能要求的不断提升，密封胶固化性能评价方法将持续完善——从单一固化深度指标向固化深度-力学性能-耐久性综合评价方向发展，从实验室标准条件测试向多场耦合环境模拟测试方向发展。ISO24070系列标准的后续修订可重点关注以下方向：拓展至双组分密封胶的适用性验证、引入非破坏性检测手段（如超声波测厚法）的可行性研究，以及与建筑密封胶服役寿命预测模型的衔接等。我国应积极跟踪该标准的技术发展动态，在转化采用为国家标准的同时，进一步加强在ISO框架下的技术发言权，推动建立更加完善、科学的建筑密封材料标准体系。参考文献[1]ISO24070-2:2021,Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationofcuredthicknessofone-componentsealant—Part2:Cylindricalcuptestmethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO24070-1:2021,Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationofcuredthicknessofone-componentsealant—Part1:Glasstubemethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[3]ISO6927:2012,Buildingandcivilengineeringsealants—Vocabulary[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2012.[4]ISO11432:2021,Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationof