ISO 24070-12021 建筑和土木工程密封剂单组分密封剂固化厚度的测定第1部分锥形槽试验方法标准立项发展报告

ISO24070-1:2021建筑和土木工程密封剂单组分密封剂固化厚度的测定第1部分：锥形槽试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationofcuredthicknessofone-componentsealant—Part1:Taper-shapedgroovetestmethod摘要随着现代建筑与土木工程技术的迅猛发展，密封剂作为建筑接缝防水、气密与结构粘结的关键材料，其质量控制与性能评价方法受到行业日益广泛的关注。在单组分密封剂的诸多性能指标中，固化厚度的测定是评估其在受限条件下固化能力的重要技术参数，直接影响密封体系的长期服役性能与工程安全。国际标准化组织（ISO）于2021年4月29日正式发布ISO24070-1:2021《建筑和土木工程密封剂单组分密封剂固化厚度的测定第1部分：锥形槽试验方法》，该标准为单组分密封剂在特定几何约束条件下的固化深度测试提供了统一、规范的技术依据。本标准采用锥形槽试验装置，通过模拟工程接缝的实际几何形态，系统测定密封剂在受限空间内的固化厚度，有效填补了国际范围内该领域测试方法标准的空白。本标准适用于以湿气固化机理为主的单组分硅酮、聚氨酯及改性硅烷等密封材料，为产品研发、质量控制、工程验收及贸易仲裁提供了可靠的技术支撑。本报告从标准立项背景、编制原则、技术内容、试验方法验证及应用前景等方面进行系统论述，旨在为相关领域技术人员、标准管理人员及工程应用人员提供全面参考。关键词：密封剂；固化厚度；锥形槽试验；国际标准；测试方法；质量控制Keywords:Sealants;Curedthickness;Taper-shapedgroovetest;Internationalstandard;Testmethod;Qualitycontrol1引言1.1研究背景建筑接缝密封是保障建筑围护结构水密性、气密性和节能性能的关键技术环节。无论是幕墙工程中的板块间接缝、屋面系统中的伸缩缝，还是道路桥梁工程中的混凝土施工缝，均需依靠密封剂实现可靠的密封防护。在各类密封材料中，单组分密封剂因其施工便捷、无需现场计量混合等优势，在建筑工程领域获得极为广泛的应用。单组分密封剂的核心固化机理依赖于空气中的水分向材料内部的逐步扩散。这一机理决定了其固化过程具有显著的时间依赖性和深度依赖性——材料表面首先与湿气接触形成固化皮层，随着水分的持续渗透，固化层逐渐向深层推进，但固化深度存在物理极限。当接缝宽度过大或密封剂施胶厚度超出其可固化深度时，将导致密封剂内部长期处于未固化状态，严重影响密封体系的力学性能和服役寿命，甚至造成密封失效，引发渗漏、结构腐蚀等工程事故。因此，建立科学、统一、可重复的固化厚度测定方法，对于单组分密封剂的产品配方设计、生产工艺控制、进场检验以及工程设计选型均具有重要意义。1.2国内外标准现状在国际标准层面，ISO/TC59（建筑和土木工程标准化技术委员会）下属的SC8（密封胶分技术委员会）长期致力于建筑密封材料试验方法标准的制修订工作。在ISO24070-1:2021发布之前，ISO标准体系中尚无专门针对单组分密封剂固化厚度测定的标准方法。已有的密封剂相关标准，如ISO8339（拉伸性能测定）、ISO9047（接缝位移能力测定）、ISO11600（密封剂分级）等，主要聚焦于密封剂力学性能或分级体系，未能涵盖固化深度的定量测定。在中国国内，GB/T13477系列标准（建筑密封材料试验方法）虽已建立了较为完整的密封材料测试体系，但对于密封剂固化厚度的测定同样缺乏专门的方法标准。部分企业和科研机构参考ASTMC1253或JISA5758等方法开展固化深度测试，但各方法在试验装置、试件制备、试验条件及结果评定等方面存在较大差异，导致测试结果的可比性和一致性不足。1.3标准立项的必要性基于上述背景，制定一项国际通用的单组分密封剂固化厚度测定方法标准，具有以下必要性和重要意义：第一，统一测试方法，提升结果可比性。通过规定标准化的锥形槽试验装置和操作流程，消除不同实验室间因试验条件差异导致的测试结果偏差，使不同产品、不同批次的固化厚度数据具有可比性。第二，支撑产品研发与质量控制。固化厚度是单组分密封剂配方设计中的关键参数，标准化的测试方法可为产品研发提供明确的性能导向，亦可为企业出厂检验和质量控制提供技术依据。第三，服务工程设计选型和工程验收。工程设计人员可依据标准化的固化厚度数据判断密封剂在特定接缝尺寸下的适用性，避免因选型不当导致密封系统失效；工程验收方亦可据此检验进场材料的质量符合性。第四，填补国际标准空白，推动全球贸易互认。作为ISO层面首次发布的单组分密封剂固化厚度测定方法标准，ISO24070-1:2021为全球密封剂生产商、检测机构及用户提供了统一的技术语言，有助于减少技术性贸易壁垒，促进国际贸易健康有序发展。2标准编制原则与工作过程2.1编制原则ISO24070-1:2021的编制工作严格遵循ISO导则所确立的各项原则，具体包括以下几个方面：科学性原则。标准的核心技术内容——锥形槽试验方法的设计，充分考虑了单组分密封剂的湿气固化机理和实际工程应用条件。锥形槽的几何设计模拟了密封剂在真实接缝中的受约束状态，使得测试结果能够较真实地反映密封剂的固化行为。可操作性原则。标准的试验步骤力求简洁明确，所用试验装置与仪器设备均为实验室常规配置，不涉及特殊或高成本设备，便于各类型实验室的推广实施。重复性与再现性原则。标准编制过程中通过实验室间比对试验（round-robintest）验证了方法的重复性和再现性，确保不同操作人员、不同实验室在遵循标准规定的前提下可获得一致性良好的测试结果。协调性原则。标准的编制注重与ISO/TC59/SC8体系下其他密封剂试验标准、ISO11600分级标准以及相关产品标准的协调与衔接，避免标准间的技术冲突或重复交叉。2.2主要工作过程ISO24070-1:2021的制定工作经历了完整的ISO标准制修订程序。该标准项目由ISO/TC59/SC8提出立项建议，经ISO成员体投票通过后正式立项。标准编制过程中，先后经历了工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）及最终国际标准草案（FDIS）等阶段，各阶段均通过ISO成员的正式投票征询意见，并经由技术委员会的逐条审议和修改完善，最终于2021年4月29日正式出版发布。编制过程中，来自各国密封剂生产企业、检测机构、科研院所及工程应用单位的专家积极参与，在试验装置的技术参数设定、试验条件的确定以及结果表述方式等方面充分交换意见，形成了具有广泛共识的技术方案。3标准技术内容详解3.1适用范围ISO24070-1:2021规定了采用锥形槽试验装置测定单组分密封剂固化厚度的试验方法。该标准适用于在标准试验条件下，以湿气固化机理固化的单组分密封剂产品，包括但不限于单组分硅酮密封胶、单组分聚氨酯密封胶、单组分硅烷改性聚醚密封胶等。标准亦明确说明了其不适用于多组分密封剂——多组分密封剂的固化机理与单组分不同，其固化深度受化学计量配比和混合均匀程度影响，应依据相应的多组分测试方法标准进行评价。3.2方法原理锥形槽试验方法的基本原理为：将待测单组分密封剂填充至具有特定几何尺寸的锥形槽模具中，在标准温湿度条件下养护规定时间，使密封剂在受限几何空间中由表面向深层逐步固化。养护结束后，将密封剂从模具中取出，测定其固化部分与未固化部分的界面位置，从而确定密封剂在该养护条件下的固化厚度。相较于简单平板或开放容器法，锥形槽设计的核心优势在于：其几何结构能够在一次试验中形成从极薄到较厚的连续厚度梯度，从而可观察到固化厚度随密封剂厚度增加而趋于极限的过程；同时，锥形槽的受限几何约束更为接近密封剂在真实工程接缝中的受力状态和湿气扩散条件，使测试结果更具工程参考价值。3.3试验装置与材料标准对试验装置和材料提出了明确的技术要求，主要包括：锥形槽模具。模具由耐腐蚀金属材料（推荐不锈钢或铝合金）制成，具有标准化的锥形凹槽结构。凹槽沿长度方向呈线性渐变深度，浅端深度为0.5mm，深端深度为20mm，槽宽为20mm，槽长为150mm。浅端对应的固化厚度通常远低于密封剂的最大可固化深度，而深端则远超过其固化极限，从而确保了完整的固化厚度梯度覆盖。模具表面精度应保证密封剂固化后易于脱模而不损伤固化层。脱模剂。为防止密封剂与模具表面发生粘结，模具内表面应均匀涂覆适当的脱模剂。脱模剂的选择应确保不影响密封剂的固化行为，且不产生可能干扰界面判定的污染。标准试验环境。试验应在温度（23±2）°C、相对湿度（50±5）%的标准养护条件下进行，以确保试验结果的可比性和可重复性。标准同时规定了养护时间（通常为7天或28天，可根据产品特性选择并记录）。测量工具。用于测定固化厚度的量具精度应不低于0.1mm，可采用数显游标卡尺或读数显微镜等。3.4试验步骤标准的试验流程按照以下步骤规范实施：第一步，制备锥形槽模具，清洁模具内表面并均匀涂覆脱模剂。第二步，将待测单组分密封剂从密封包装中取出，采用刮刀或专用施胶枪将密封剂填充至锥形槽中，确保密封剂与模具表面紧密贴合且无明显气穴，表面应刮平至与模具上缘齐平。第三步，将填充完毕的模具立即置于标准试验环境下进行养护，记录养护起始时间和环境参数。第四步，养护期满后，小心地将密封剂从模具中完整取出。将样品沿垂直于锥形槽长度方向的截面切开（或直接以其自然截面），观察固化区域与未固化区域的分界。固化区域呈现弹性固态特征，未固化区域则呈膏状或粘流态，两者界面清晰可辨。第五步，沿样品长度方向，在距浅端不同距离处逐点测量对应的固化厚度。每点应至少测量三次，取算术平均值。以固化厚度为纵坐标、对应位置的实际槽深为横坐标，记录数据。第六步，对试验数据进行整理分析，确定密封剂在本试验条件下的固化厚度或固化深度极限（即固化层厚度不再随槽深增加而显著增加时所对应的固化厚度值）。3.5结果表达标准规定，试验结果应以固化厚度（mm）的形式表达，并注明对应的养护条件（温度、相对湿度、养护时间）。同时，若需表征密封剂在理想充分供湿条件下的最大固化能力，可结合试验观察到的固化厚度-槽深关系曲线，给出密封剂的固化深度极限值。试验报告应包含完整的信息项，包括但不限于：密封剂产品名称和批号、试验环境条件、养护时间、固化厚度测定值及各测点数据汇总等。3.6方法的先进性与适用性第一，锥形槽设计实现了"一次试验、多厚度梯度覆盖"的技术效果，有效减少了试验次数和材料消耗，提升了试验效率。第二，试验装置结构简单、成本低廉，便于在各类实验室和企业质检部门推广应用。第三，试验结果直观可靠，固化与未固化区域的界面判定清晰，人为误差因素相对可控，具有良好的操作者重复性和实验室间再现性。第四，该方法可灵活适配多种养护条件，为研究温度、湿度等环境因素对密封剂固化行为的影响提供了有效的试验平台。4修订单位与技术支持4.1主要起草单位ISO24070-1:2021的制定汇集了国际密封材料领域权威机构与专家的共同努力。其中，日本密封材料工业会（JapanSealantIndustryAssociation,JSIA）作为ISO/TC59/SC8的积极成员，在标准制定过程中发挥了重要的技术牵头和组织协调作用，承担了试验方法的技术方案设计与实验室间验证工作的主要任务。日本密封材料工业会成立于1962年，是日本建筑密封材料行业最具权威性的行业组织，拥有涵盖密封剂主要生产商、原材料供应商、检测设备制造商及工程应用单位的完整会员体系。该协会长期深度参与ISO/TC59/SC8的国际标准化工作，积累了丰富的标准编制经验和技术资源。在ISO24070-1:2021的编制过程中，日本密封材料工业会组织多家会员企业联合开展了系统的试验验证工作，对不同化学体系的单组分密封剂进行了广泛的适用性验证，为试验参数的优化和标准技术指标的确定提供了翔实的试验数据和实践经验。4.2技术支撑与试验验证在标准制定过程中，由日本密封材料工业会牵头，联合多家国际知名密封剂生产企业和独立检测机构，共同完成了多轮实验室间比对试验。试验样品种类涵盖了单组分硅酮系、聚氨酯系和硅烷改性聚醚系密封剂。验证结果表明：重复性方面，同一实验室内，同一操作者在相同条件下对同一材料进行重复试验，固化厚度测定结果的相对标准偏差控制在5%以内。再现性方面，不同实验室对同一材料进行试验，所得固化厚度结果的相对标准偏差控制在10%以内。上述数据充分验证了锥形槽试验方法具有良好的重复性和再现性，方法的测量不确定度可以满足工程应用和质量控制的需要。5结论与展望5.1标准意义ISO24070-1:2021作为国际标准化组织在单组分密封剂固化厚度测定领域发布的首项标准，具有里程碑式的意义。该标准的发布填补了ISO标准体系中密封剂固化深度测试方法长期缺位的空白，构建了从试验装置、试验步骤、结果处理到报告编写的完整技术规范链条，为全球密封剂行业的性能评价体系提供了新的技术支撑。从产业发展角度来看，该标准的实施有助于推动密封剂生产企业在产品研发中更加重视固化深度这一核心性能参数，引导企业优化配方设计，提升产品质量的一致性和可靠性。从工程应用角度来看，该标准为设计单位、施工单位和工程监理方提供了一项科学、实用的密封剂选型和验收工具，有助于减少因密封剂固化深度不足导致的工程质量问题，提升建筑接缝密封系统的长期可靠性。5.2未来展望随着建筑工业化、装配式建筑和绿色建筑理念的深入推进，密封材料的技术性能要求将持续提升，新型密封剂产品（如高深度固化型密封剂、高性能改性硅烷密封剂等）不断涌现，对固化厚度测试方法提出了更高的适用性要求。ISO24070-1:2021的发布为未来相关标准的拓展奠定了方法论基础，后续可在此基础上进一步开展以下方向的标准化工作：第一，制定涵盖不同养护温度、湿度条件以及不同基材类型（如多孔性基材、金属基材）的扩展性试验方法标准，以满足更多实际工程场景下的性能评价需求。第二，开展固化厚度与密封剂长期耐久性能之间关联关系的研究，建立基于固化厚度的密封剂服役寿命预测模型，推动从经验选型向性能化设计的转变。第三，推动该国际标准在我国密封剂相关标准体系中的转化应用，结合我国气候分区特点和工程实际，制定相应的行业标准或团体标准，更好地服务于国内工程建设需求。第四，随着数字化试验技术和自动化检测装备的发展，探索固化厚度检测的自动化、图像化判定技术，进一步提升检测效率和数据客观性。参考文献[1]ISO24070-1:2021,Buildingandcivilengineeringsealants—Determinationofcuredthicknessofone-comp