ISO 90462021 建筑和土木工程用密封材料常温下粘结性能的测定标准立项发展报告

建筑和土木工程用密封材料常温下粘结性能的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofAdhesion/CohesionPropertiesatConstantTemperatureforBuildingandCivilEngineeringSealants摘要关键词：密封材料；粘结性能；内聚性能；常温测试；国际标准；建筑密封胶Keywords:Sealants;AdhesionProperties;CohesionProperties;ConstantTemperatureTesting;InternationalStandards;BuildingSealants1引言1.1研究背景密封材料是用于填充建筑构件接缝、缝隙，以实现防水、气密、隔声和隔热等功能的一类重要建筑材料。在建筑幕墙工程中，密封胶作为结构粘结和防水密封的关键材料，其性能优劣直接关系到幕墙的安全性和使用寿命；在道路桥梁工程中，密封材料用于伸缩缝和施工缝的处理，对结构耐久性具有重要影响；在地下工程和隧道建设中，密封材料的防水性能更是工程质量的核心保障。据统计，我国建筑密封材料年消费量已超过200万吨，位居全球首位，且以年均8%以上的速度持续增长。粘结性能是密封材料最为关键的性能指标之一。密封材料在服役过程中，不仅要承受自身重力产生的内聚应力，还要应对温度变化、基材变形、风荷载等引起的反复应力作用，同时长期暴露于紫外线、雨水、污染等环境因素中。一旦密封材料的粘结界面发生破坏或内聚性能不足，将直接导致渗漏、脱落等工程质量问题。因此，建立科学、统一、可比的粘结性能测试方法标准，对于密封材料的配方设计、生产工艺控制、产品质量检验和工程应用选型具有重要的指导意义。1.2标准修订的必要性ISO9046标准最早版本可追溯至20世纪80年代，经过多年应用，原版标准在以下方面存在局限性：一是对试验基材的表面处理规定不够细化，不同实验室间测试结果的重复性和再现性差异较大；二是对试验数据的处理方法不够明确，缺乏对异常数据的判断和剔除规则；三是未对试验报告的内容做出具体规定，导致报告信息的完整性和可比性不足。因此，国际标准化组织适时启动了对ISO9046的修订工作，以适应当前密封材料技术发展和工程应用的实际需求。2国内外标准发展现状分析2.1国际标准化组织（ISO）标准体系国际标准化组织下设的ISO/TC59（建筑和土木工程标准化技术委员会）负责建筑密封材料领域国际标准的制修订工作，其下属的SC8（密封胶分技术委员会）专门从事密封材料相关标准的研制。截至目前，ISO/TC59/SC8已发布密封材料相关标准30余项，涵盖了密封材料的分类、测试方法、性能要求和施工指南等多个方面，形成了较为完善的标准体系。在粘结性能测试领域，ISO先后发布了多项相关标准。ISO9046主要规定了常温条件下的粘结/内聚性能测定方法；ISO9047则针对变温条件下的粘结性能测试进行了规定；ISO11432规定了压缩条件下密封材料粘结性能的测定方法。这些标准相互配合，构成了密封材料粘结性能测试的完整方法体系。值得关注的是，ISO9046:2021修订过程中，充分考虑了与ISO6927（密封胶术语标准）和ISO11600（建筑密封胶分级标准）之间的协调一致性，确保新版本标准与相关标准之间术语定义和测试方法相衔接。2.2我国密封材料标准发展现状我国建筑密封材料标准化工作始于20世纪80年代，经过40余年的发展，已建立了较为完善的标准体系。目前，我国密封材料领域现行有效的国家标准和行业标准超过40项，涵盖了产品标准、方法标准和管理标准等多个类别。在粘结性能测试方法方面，我国现行有效的核心标准为GB/T13477.8-2017《建筑密封材料试验方法第8部分：粘结性的测定》，该标准修改采用ISO9046:2007版本，规定了密封材料粘结性测定的试验方法。然而，随着ISO9046:2021的发布实施，我国现行标准与国际最新版本之间已存在技术内容上的差异。主要差异体现在以下几个方面：一是新版本标准对试验速度进行了优化调整，以更好地反映实际工程中密封胶接缝的变形速率；二是新版本增加了对试验数据的统计处理要求，明确了重复性和再现性的评估方法；三是新版本对试验报告的内容提出了更具体的要求，增加了试验条件、破坏模式描述等必要信息。因此，及时跟踪国际标准的最新发展动态，适时开展我国标准的修订工作，具有重要的现实意义。3ISO9046:2021标准技术内容解析3.1标准适用范围ISO9046:2021适用于建筑和土木工程用所有类型的弹性密封材料，包括但不限于硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶、丙烯酸酯密封胶等。标准规定的试验方法适用于评价密封材料在常温条件下（23℃±2℃）与其接触基材之间的粘结性能和密封材料自身的内聚性能。值得注意的是，新版本标准在适用范围方面进行了明确界定：该标准主要适用于在常温条件下具有弹性行为的密封材料，对于在常温下表现为塑性或粘弹性的材料，其测试结果的解释需结合材料特性和实际应用工况进行综合判断。此外，标准明确规定其不适用于测定密封材料在极端温度条件下的粘结性能，这类测试应参照ISO9047等相应标准执行。3.2规范性引用文件ISO9046:2021共引用了4项国际标准，构成了标准实施不可或缺的技术基础，具体包括：-ISO6927:2014《建筑和土木工程密封胶词汇》，该标准规定了建筑和土木工程用密封胶领域的基础术语和定义，为正确理解ISO9046中涉及的粘结、内聚、基材等关键术语提供了统一的语言基础；-ISO10563:2017《建筑和土木工程密封胶质量变化的测定》，该标准规定了密封材料在规定条件下的质量变化测定方法，在ISO9046的试验程序中，试件养护后的状态验证和质量稳定性评估需借助该标准规定的测定方法；-ISO13640:2017《建筑和土木工程密封胶基材的规格》，该标准详细规定了试验用标准基材的类型、尺寸和技术要求，包括玻璃、阳极氧化铝、镀锌钢板、混凝土等常用基材的具体规格，直接影响ISO9046试验中基材的选择和前期处理；-ISO23559:2011《塑料试验室光源暴露方法通用指南》，该标准在特定试验程序中用于试验后试件老化处理的参考，确保密封材料在养护和预处理阶段的光暴露条件具有可重复性。上述引用文件共同为密封材料常温粘结性能测定提供了术语、基材预处理、试件状态调节等方面的方法基础，确保了试验条件的一致性和测试结果的科学可比性。3.3术语和定义ISO9046:2021通过引用ISO6927的术语定义，明确了以下关键术语的内涵：粘结性（Adhesion）：密封材料与基材表面之间通过物理或化学作用形成的结合能力，是评价密封材料与不同基材匹配性的核心指标。粘结性不足将导致密封材料与基材界面发生剥离，形成渗漏通道。内聚性（Cohesion）：密封材料内部分子间作用力形成的抵抗破坏的能力，反映了材料自身的强度特性。内聚性不足将导致密封材料本体发生断裂破坏。破坏模式（FailureMode）：试验过程中密封材料发生的破坏类型，通常分为三种：粘结破坏（密封材料与基材界面的分离）、内聚破坏（密封材料本体断裂）和混合破坏（两种破坏同时存在）。拉伸粘结强度（TensileAdhesionStrength）：在规定的拉伸速率和温度条件下，密封材料试件破坏时所承受的最大拉伸力与初始截面积的比值，以MPa或N/mm²为单位表示。3.4试验原理ISO9046:2021规定的试验原理基于以下科学逻辑：将密封材料制成规定形状的试件，使其与标准基材形成粘结界面，在标准实验室条件下养护至规定龄期后，采用专用试验机以恒定的拉伸速率对试件施加拉伸载荷，记录载荷-位移曲线，通过分析试验数据评估密封材料的粘结性和内聚性。从力学的角度分析，试件在拉伸过程中承受的应力状态可视为垂直于粘结界面的正应力与平行于界面的剪切应力的复合作用。试验结果反映的是密封材料在特定应力状态下的综合力学响应，既包含粘结界面的界面力学行为，也包含材料本体的粘弹性力学行为。因此，标准试验所获得的数据能够较为全面地反映密封材料在实际工程接缝中的受力状态，为工程应用提供可靠的设计依据。4试验条件与设备要求4.1试验环境条件ISO9046:2021对试验环境条件做出了严格规定：标准试验温度为23℃±2℃，相对湿度为50%±5%。试件在试验前应在上述标准条件下进行状态调节，调节时间不少于24小时。对于在非标准环境条件下进行的试验，试验报告中必须明确记录实际的温度和湿度条件，且试验温度的偏差不得超过标准规定值，否则应视为偏离标准要求的非标试验。这一规定体现了标准对试验可重复性和可比性的严格要求。4.2试验设备要求(1)拉伸试验机：应配备适当的测力传感器和位移测量系统，测力精度不低于±1%，位移测量精度不低于±0.5%。试验机应能够以5.5mm/min±1mm/min的恒定速率进行拉伸，并在整个试验过程中保持速率稳定。(2)试件模具：用于制备标准尺寸的密封材料试件，具体尺寸要求如表1所示。表1ISO9046:2021标准试件尺寸要求|项目|尺寸要求||------|----------||密封材料截面长度|50mm±0.5mm||密封材料截面宽度|12mm±0.5mm||密封材料厚度|12mm±0.5mm||基材板尺寸|75mm×25mm×6mm（或按ISO13640要求）|(3)基材：标准规定了三种标准的基材类型，分别是玻璃板、阳极氧化铝板和镀锌钢板。基材的规格和技术要求应符合ISO13640的规定。基材表面应根据ISO13640的规定进行标准的清洁处理，确保表面状态的一致性和可重复性。5试验程序5.1试件制备5.1.1基材预处理：基材应按照ISO13640标准进行表面处理。玻璃基材应采用规定的清洁剂进行脱脂清洗，铝基材应在标准条件下进行阳极氧化处理，钢板基材应进行镀锌和钝化处理。处理后基材表面应无油污、灰尘和影响粘结的杂质。5.1.2密封材料填装：应使用专用打胶枪将密封材料均匀填入装配好的模具中，填装时应注意排除气泡，确保密封材料与基材表面充分接触。每个试验条件制备不少于5个试件，以满足统计分析的要求。5.1.3养护条件：试件制备完成后，应在标准条件（23℃±2℃，相对湿度50%±5%）下养护28天。养护期间应避免试件受到振动和污染。对于特殊类型的密封材料（如需要高温或特定湿度固化的材料），可按产品技术规范规定的条件进行养护。5.2试验步骤5.2.1状态调节：达到规定养护龄期的试件，应在试验条件下至少放置2小时后方可进行试验。5.2.2安装与对中：将试件安装到试验机的夹具中，确保试件中心轴线与拉伸方向重合，避免偏心力矩的产生。5.2.3加载与数据记录：以5.5mm/min±1mm/min的速率启动试验机，连续加载直至试件发生破坏。试验系统应自动记录整个过程的载荷-位移曲线，载荷测量精度不低于±1%。5.2.4破坏模式观察：试验结束后，应对试件破坏面进行检查，记录破坏模式，填入试验记录表。5.3结果计算与表示单个试件的拉伸粘结强度按下式计算：\[\sigma=\frac{F_{max}}{A_0}\]式中：-σ——拉伸粘结强度，单位为兆帕（MPa）；-F_max——试件破坏时的最大拉力，单位为牛顿（N）;-A_0——试件初始截面面积（即密封材料与基材的粘结面积），单位为平方毫米（mm²）。计算结果应精确至0.01MPa，以5个试件的算术平均值作为该组试件的试验结果。当单个试件的结果与平均值之间的偏差超过±20%时，该数据应予剔除，并以剩余试件的平均值重新计算，但有效数据不得少于3个。5.4试验报告试验报告应包含但不限于以下内容：1.标准编号及版本信息：注明依据ISO9046:2021执行；2.密封材料信息：产品名称、型号、生产批号、生产日期等；3.基材类型及表面处理方法：基材的种类、规格和处理方式；4.试件制备及养护条件：制备日期、养护条件、养护龄期等；5.试验条件：实际试验温度、湿度、拉伸速率等；6.试验结果：单个试件的强度值、平均值、标准偏差及破坏模式；7.异常数据及处理情况：试验中出现的异常情况和数据处理说明；8.其他必要信息：试验日期、操作人员等。6标准实施应用与展望6.1我国转化实施建议为推动ISO9046:2021在我国的有效实施，建议从以下几个方面开展工作：技术转化方面：建议全国轻质装饰装修建筑材料标准化技术委员会（SAC/TC195）及时开展对ISO9046:2021的采标工作，适时修订GB/T13477.8-2017，确保我国密封材料粘结性能测试方法与国际最新技术要求保持一致。在采标过程中，应充分考虑我国密封材料行业发展现状和工程应用实际，对基材类型选择、试验条件适用性等进行必要的技术验证。设备升级方面：新版本标准对试验机的精度和控制能力提出了更高要求，建议相关检测机构和生产企业按照标准要求对标现有的试验设备，必要时进行设备升级或更新，确保具备执行新标准的技术能力。人员培训方面：标准化主管机构和行业协会应组织开展ISO9046:2021的宣贯培训工作，使检测人员、企业技术人员和工程管理人员全面理解新标准的技术要求和操作要点，提升标准执行的准确性和一致性。6.2相关企事业单位介绍中国建材检验认证集团股份有限公司（CTC）是我国建筑密封材料测试技术研究和标准化工作的核心单位之一，也是ISO/TC59/SC8的国内技术对口单位。该公司成立于1984年，是经原国家质量监督检验检疫总局批准设立的国家级检验认证机构，拥有国家建筑材料质量监督检验中心和国家建筑节能质量监督检验中心两个国家级检测平