Az építészeti követelménynek megfelelő pontrögzítésű üvegrendszerek különösen népszerűek a földszinti bejáratoknál vagy a közterületeken. A legújabb technológiai fejlesztések lehetővé tették az ultra nagy szilárdságú ragasztók használatát, hogy ezeket a nagyméretű habköveket az üvegbe fúrás nélkül lehessen rögzíteni a kiegészítőkhöz.
A tipikus talajon történő elhelyezkedés növeli annak valószínűségét, hogy a rendszernek védőrétegként kell működnie az épületben tartózkodók számára, és ez a követelmény meghaladja vagy meghaladja a tipikus szélterhelési követelményeket. Néhány tesztet végeztek a pontszerű rögzítési rendszeren fúrással, de nem a ragasztási módszerrel.
A cikk célja egy szimulációs teszt rögzítése, amelyben egy robbanótöltetekkel ellátott sokkolócsövet használnak egy robbanás szimulálására, hogy utánozzák a robbanóanyag hatását egy ragasztott átlátszó alkatrészre. Ezek a változók magukban foglalják az ASTM F2912 [1] által meghatározott robbanási terhelést, amelyet egy vékony, SGP ionomer szendvicssel ellátott lemezen végeznek. Ez a kutatás az első alkalom, hogy számszerűsíteni tudja a potenciális robbanási teljesítményt nagyméretű tesztelés és építészeti tervezés során. Csatlakoztasson négy, 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű TSSA szerelvényt egy 1524 x 1524 mm (60 hüvelyk x 60 hüvelyk) méretű üveglaphoz.
A 48,3 kPa (7 psi) vagy annál alacsonyabb nyomásra terhelt négy alkatrész nem károsította vagy befolyásolta a TSSA-t és az üveget. Öt alkatrészt 62 kPa (9 psi) feletti nyomás alatt terheltek, és az öt alkatrész közül négynél üvegtörés mutatkozott, aminek következtében az üveg elmozdult a nyílásból. Minden esetben a TSSA a fém szerelvényekhez rögzítve maradt, és nem találtak meghibásodást, tapadást vagy kötést. A tesztek kimutatták, hogy az AAMA 510-14 szabvány követelményeinek megfelelően a tesztelt TSSA-kialakítás hatékony biztonsági rendszert biztosít 48,3 kPa (7 psi) vagy annál alacsonyabb terhelés alatt. Az itt generált adatok felhasználhatók a TSSA-rendszer meghatározott terhelésnek való megfelelésének megtervezéséhez.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) a Dow Corning nagy teljesítményű szilikonjainak haladó alkalmazási szakértője. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) a Dow Corning nagy teljesítményű építőipari tudósa, aki egyben a Dow Corning szilikon és ASTM kutatója is.
Az üvegpanelek szerkezeti szilikon rögzítését közel 50 éve alkalmazzák a modern épületek esztétikájának és teljesítményének javítására [2] [3] [4] [5]. A rögzítési módszerrel sima, folytonos külső fal hozható létre nagyfokú átlátszósággal. Az építészetben a fokozott átláthatóság iránti igény a kábelhálós falak és a csavarokkal alátámasztott külső falak kifejlesztéséhez és használatához vezetett. Az építészetileg kihívást jelentő nevezetes épületek a mai modern technológiát alkalmazzák, és meg kell felelniük a helyi építési és biztonsági előírásoknak és szabványoknak.
Tanulmányozták az átlátszó szerkezeti szilikon ragasztót (TSSA), és javaslatot tettek egy olyan módszerre, amely csavaros rögzítőelemekkel rögzíti az üveget furatok helyett [6] [7]. Az átlátszó ragasztótechnológia szilárdsággal, tapadási tulajdonságokkal és tartóssággal rendelkezik, és számos olyan fizikai tulajdonsággal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a függönyfal-tervezők számára, hogy egyedi és újszerű módon tervezzék meg a csatlakozórendszert.
Az esztétikai és szerkezeti teljesítménynek megfelelő kerek, téglalap és háromszög alakú kiegészítők könnyen tervezhetők. A TSSA-t a laminált üveggel együtt kikeményítik autoklávban. Az anyag autokláv ciklusból való eltávolítása után elvégezhető a 100%-os ellenőrző teszt. Ez a minőségbiztosítási előny egyedülálló a TSSA-ban, mivel azonnali visszajelzést tud adni az összeállítás szerkezeti integritásáról.
A hagyományos szerkezeti szilikon anyagok ütésállóságát [8] és ütéscsillapító hatását vizsgálták [9]. Wolf és munkatársai a Stuttgarti Egyetem által generált adatokat bocsátották rendelkezésre. Ezek az adatok azt mutatják, hogy az ASTM C1135 szabványban meghatározott kvázistatikus alakváltozási sebességhez képest a szerkezeti szilikon anyag szakítószilárdsága 5 m/s (197 hüvelyk/s) végső alakváltozási sebességnél van. A szilárdság és a nyúlás növekszik. A alakváltozás és a fizikai tulajdonságok közötti összefüggést jelzi.
Mivel a TSSA egy nagy rugalmasságú anyag, nagyobb modulussal és szilárdsággal, mint a szerkezeti szilikon, várhatóan ugyanazt az általános teljesítményt fogja mutatni. Bár nagy alakváltozási sebességgel végzett laboratóriumi vizsgálatokat nem végeztek, várható, hogy a robbantás során fellépő nagy alakváltozási sebesség nem befolyásolja a szilárdságot.
A csavarozott üveget tesztelték, megfelel a robbanásvédelmi szabványoknak [11], és kiállították a 2013-as Üvegteljesítmény Napján. A vizuális eredmények egyértelműen mutatják az üveg mechanikus rögzítésének előnyeit az üvegtörés után. A tisztán ragasztós rögzítésű rendszerek esetében ez kihívást jelent.
A keret amerikai szabványú acélprofilból készült, amelynek méretei 151 mm mélység x 48,8 mm szélesség x 5,08 mm gerincvastagság (6” x 1,92” x 0,20”), általában C 6” x 8,2# horonynak nevezik. A C profilok a sarkoknál vannak összehegesztve, és egy 9 mm vastag háromszög alakú profil van hegesztve a sarkoknál, a keret felületétől elrendezve. Egy 18 mm-es lyukat fúrtak a lemezbe, hogy egy 14 mm átmérőjű csavar könnyen behelyezhető legyen.
A 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű TSSA fém szerelvények minden saroktól 50 mm (2 hüvelyk) távolságra vannak. Minden üveglapra négy szerelvényt kell felhelyezni, hogy minden szimmetrikus legyen. A TSSA egyedülálló tulajdonsága, hogy az üveg széléhez közel helyezhető. Az üvegbe történő mechanikus rögzítéshez használt fúrótartozékoknak meghatározott méreteik vannak a szélétől kiindulva, amelyeket be kell építeni a tervbe, és edzés előtt ki kell fúrni.
A szélekhez közeli méret javítja a kész rendszer átlátszóságát, ugyanakkor csökkenti a csillagillesztés tapadását a tipikus csillagillesztésnél fellépő alacsonyabb nyomaték miatt. Az ehhez a projekthez kiválasztott üveg két 6 mm-es (1/4 hüvelykes), edzett, átlátszó, 1524 mm x 1524 mm-es (5′x5′) réteg, amelyet 1,52 mm-es (0,060 hüvelykes) Sentry Glass Plus (SGP) ionomer közbenső fóliával lamináltak.
Egy 1 mm (0,040 hüvelyk) vastag TSSA korongot helyeznek egy 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű, alapozóval kezelt rozsdamentes acél idomra. Az alapozó célja a rozsdamentes acélhoz való tapadás tartósságának javítása, és szilán és titanát oldószeres keveréke. A fémkorongot 0,7 MPa (100 psi) mért erővel nyomják az üveghez egy percig a nedvesítés és az érintkezés biztosítása érdekében. Helyezze az alkatrészeket egy 11,9 bar (175 psi) nyomású és 133 °C (272 °F) hőmérsékletű autoklávba, hogy a TSSA elérje az autoklávban a kikeményedéshez és a kötéshez szükséges 30 perces áztatási időt.
Miután az autokláv befejeződött és lehűlt, ellenőrizze az egyes TSSA szerelvényeket, majd húzza meg őket 55 Nm (40,6 láb-font) nyomatékkal, hogy 1,3 MPa (190 psi) standard terhelést mutasson. A TSSA tartozékait a Sadev biztosítja, és R1006 TSSA tartozékként vannak jelölve.
Szerelje fel a tartozék fő testét az üvegen lévő kikeményítő korongra, és engedje le az acélkeretbe. Állítsa be és rögzítse a csavarokon lévő anyákat úgy, hogy az üveg külső része egy síkban legyen az acélkeret külső részével. Az üveg kerületét körülvevő 13 mm x 13 mm-es (1/2″ x ½”) illesztést kétrészes szilikon szerkezettel tömítjük, hogy a nyomásterhelési teszt másnap megkezdődhessen.
A tesztet egy lökéscsillapító csővel végezték a Kentucky Egyetem Robbanáskutató Laboratóriumában. Az ütéscsillapító cső egy megerősített acél testből áll, amelyre akár 3,7 m x 3,7 m-es egységek is felszerelhetők a homlokfelületen.
A becsapó csövet úgy működtetik, hogy robbanóanyagokat helyeznek a robbanócső hosszában, hogy szimulálják a robbanási esemény pozitív és negatív fázisait [12] [13]. A teljes üveg- és acélkeret-szerelvényt helyezik az ütéscsillapító csőbe a vizsgálathoz, a 4. ábrán látható módon.
Négy nyomásérzékelő található a sokkcsőben, így a nyomás és az impulzus pontosan mérhető. A teszt rögzítésére két digitális videokamerát és egy digitális SLR fényképezőgépet használtak.
Az ablak közelében, a sokkcsőn kívül elhelyezett MREL Ranger HR nagysebességű kamera másodpercenként 500 képkocka sebességgel rögzítette a tesztet. Állítson be egy 20 kHz-es eltérítőlézeres rekordert az ablak közelében, hogy megmérje az ablak közepének elhajlását.
A négy vázszerkezeti elemet összesen kilencszer tesztelték. Ha az üveg nem hagyja el a nyílást, az elemet nagyobb nyomás és ütés alatt újra kell tesztelni. Minden esetben rögzítik a célzott nyomást, impulzust és az üveg deformációs adatait. Ezután minden egyes vizsgálatot az AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Veszély Engedélyezési Útmutatója] szabvány szerint is értékelnek.
A fent leírtak szerint négy keretszerkezetet teszteltek, amíg az üveget el nem távolították a robbantási nyílás nyílásából. Az első teszt célja 69 kPa nyomás elérése 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec) impulzussal. Az alkalmazott terhelés alatt az üvegablak összetört és kivált a keretből. A Sadev pont alakú szerelvények biztosítják, hogy a TSSA (áteresztőképességű szalag) a törött edzett üveghez tapadjon. Amikor az edzett üveg összetört, az üveg körülbelül 100 mm (4 hüvelyk) elhajlás után hagyta el a nyílást.
Növekvő folyamatos terhelés mellett a 2. keretet háromszor tesztelték. Az eredmények azt mutatták, hogy a meghibásodás csak 69 kPa (10 psi) nyomás eléréséig következett be. A mért 44,3 kPa (6,42 psi) és 45,4 kPa (6,59 psi) nyomás nem befolyásolta az alkatrész integritását. 62 kPa (9 psi) mért nyomás alatt az üveg elhajlása töréshez vezetett, és az üvegablak a nyílásban maradt. Minden TSSA tartozék törött edzett üveggel van rögzítve, ugyanúgy, mint a 7. ábrán.
Növekvő folyamatos terhelés mellett a 3. keretet kétszer tesztelték. Az eredmények azt mutatták, hogy a meghibásodás csak akkor következett be, ha a nyomás elérték a 69 kPa (10 psi) célértéket. A mért 48,4 kPa (7,03 psi) nyomás nem befolyásolja az alkatrész integritását. Az adatgyűjtés nem mutatott ki elhajlást, de a videóból készült vizuális megfigyelés azt mutatta, hogy a 2. keret 3. tesztjének és a 4. keret 7. tesztjének elhajlása hasonló volt. 64 kPa (9,28 psi) mérési nyomás alatt az üveg 190,5 mm-en (7,5 hüvelyken) mért elhajlása töréshez vezetett, és az üvegablak a nyílásban maradt. Minden TSSA tartozék törött edzett üveggel van rögzítve, ugyanúgy, mint a 7. ábrán.
A növekvő folyamatos terheléssel a 4-es keretet háromszor tesztelték. Az eredmények azt mutatták, hogy a meghibásodás csak akkor következett be, amikor a nyomás másodszor is elérték a 10 psi célértéket. A mért 46,8 kPa (6,79 g) és 64,9 kPa (9,42 psi) nyomás nem befolyásolta az alkatrész integritását. A 8. tesztben az üveg 100 mm-t (4 hüvelyk) hajlott. Várható, hogy ez a terhelés az üveg törését okozza, de más adatpontok is beszerezhetők.
A 9. számú tesztben a mért 65,9 kPa (9,56 psi) nyomás 190,5 mm-rel (7,5 hüvelykkel) eltérítette az üveget, és törést okozott, így az üvegablak a nyílásban maradt. Minden TSSA tartozék ugyanolyan törött edzett üveggel van rögzítve, mint a 7. ábrán. A tartozékok minden esetben könnyen eltávolíthatók az acélkeretről látható sérülés nélkül.
Az egyes tesztek TSSA-értéke változatlan marad. A teszt után, amikor az üveg sértetlen marad, vizuálisan nem változik a TSSA-érték. A nagy sebességű videó azt mutatja, ahogy az üveg a fesztávolság közepén eltörik, majd elhagyja a nyílást.
A 8. és 9. ábrán látható üvegtörés és töretlen állapotok összehasonlításából érdekes megjegyezni, hogy az üvegtörési mód a tapadási ponttól távol következik be, ami azt jelzi, hogy az üveg nem kötésben lévő része elérte a hajlítási pontot, amely gyorsan közeledik az üveg rideg folyáshatárához, amely a megmaradt kötésben lévő részhez viszonyított.
Ez azt jelzi, hogy a vizsgálat során a törött lemezek ezeken a részeken valószínűleg elmozdulnak nyíróerők hatására. Ezt az elvet és azt a megfigyelést kombinálva, hogy a meghibásodási mód az üveg vastagságának ridegedése a ragasztófelületen, az előírt terhelés növekedésével a teljesítményt az üveg vastagságának növelésével vagy az elhajlás más eszközökkel történő szabályozásával kell javítani.
A 4. keret 8. tesztje kellemes meglepetést okozott a tesztlétesítményben. Bár az üveg nem sérült, így a keretet újra lehet vizsgálni, a TSSA és a környező tömítőszalagok továbbra is elbírják ezt a nagy terhelést. A TSSA rendszer négy 60 mm-es rögzítőelemet használ az üveg megtartására. A tervezett szélterhelések élő és állandó terhelések, mindkettő 2,5 kPa (50 psf) nyomáson. Ez egy mérsékelt kialakítás, ideális építészeti átlátszósággal, rendkívül nagy terheléseket mutat, és a TSSA sértetlen marad.
Ezt a tanulmányt azért végezték, hogy megállapítsák, vajon az üvegrendszer ragasztós tapadása jár-e valamilyen inherens veszélyekkel vagy hibákkal a homokfúvás teljesítményére vonatkozó alacsony szintű követelmények tekintetében. Nyilvánvaló, hogy egy egyszerű, 60 mm-es TSSA kiegészítő rendszert szerelnek az üveg széléhez közel, és ez a rendszer addig teljesíti a követelményeket, amíg az üveg el nem törik. Ha az üveget törésállóra tervezik, a TSSA egy életképes csatlakozási módszer, amely bizonyos fokú védelmet nyújt, miközben fenntartja az épület átláthatóságára és nyitottságára vonatkozó követelményeit.
Az ASTM F2912-17 szabvány szerint a vizsgált ablakelemek a C1 szabványszinten elérik a H1 veszélyességi szintet. A vizsgálatban használt Sadev R1006 tartozékot ez nem érinti.
A tanulmányban használt edzett üveg a rendszer „gyenge láncszeme”. Miután az üveg eltörik, a TSSA és a környező tömítőszalag nem tud nagy mennyiségű üveget megtartani, mivel kis mennyiségű üvegszilánk marad a szilikon anyagon.
Tervezési és teljesítménybeli szempontból a TSSA ragasztórendszer bizonyítottan magas szintű védelmet nyújt a robbanásveszélyes homlokzati elemekben a robbanásveszélyes teljesítménymutatók kezdeti szintjén, amit az ipar széles körben elfogadott. A tesztelt homlokzat azt mutatja, hogy amikor a robbanásveszély 41,4 kPa (6 psi) és 69 kPa (10 psi) között van, a veszélyességi szinten a teljesítmény jelentősen eltér.
Fontos azonban, hogy a veszélyességi besorolásbeli különbség ne a ragasztóanyag meghibásodásának tulajdonítható legyen, amint azt a ragasztóanyag és az üvegtöredékek kohéziós meghibásodási módja a veszélyességi küszöbértékek között jelzi. A megfigyelések szerint az üveg méretét megfelelően állítják be az elhajlás minimalizálása érdekében, hogy megakadályozzák a hajlítás és a rögzítés határfelületén megnövekedett nyírási válasz miatti ridegedést, ami kulcsfontosságú tényezőnek tűnik a teljesítmény szempontjából.
A jövőbeli tervek képesek lehetnek csökkenteni a veszélyességi szintet nagyobb terhelések esetén az üveg vastagságának növelésével, a hegy szélhez viszonyított helyzetének rögzítésével és a ragasztó érintkezési átmérőjének növelésével.
[1] ASTM F2912-17 Szabványos üvegszál-specifikáció, Nagy magasságban terhelésnek kitett üveg és üvegrendszerek, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ és Peterson, CO, Jr., „Szerkezeti tömítőüveg, tömítőtechnológia üvegrendszerekhez”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 1977, 67–99. oldal. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz és Gladstone, M., „Szerkezeti szilícium-dioxid üveg szeizmikus teljesítménye”, Épülettömítés, tömítőanyag, üveg és vízálló technológia, 1. kötet. 6. ASTM STP 1286, szerkesztő: JC Myers, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, 46–59. oldal. [4] Carbary, LD, „Szilikon szerkezeti üvegablak-rendszerek tartósságának és teljesítményének áttekintése”, Glass Performance Day, Tampere, Finnország, 2007. június, Konferenciakiadvány, 190–193. oldal. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD és Takish, MS, „Szilikon szerkezeti ragasztók teljesítménye”, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Párizsi Egyetem, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, 22–45. o. [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. és Carbary L. D, „Átlátszó szerkezeti szilikon ragasztó üvegezés rögzítéséhez és adagolásához (TSSA) Az acél mechanikai tulajdonságainak és tartósságának előzetes értékelése”, The Fourth International Durability Symposium „Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, online megjelenés, 2011. augusztus, 8. kötet, 10. szám (2011. november 11. hónap), JAI 104084, elérhető a következő weboldalon: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Átlátszó szerkezetű szilikon ragasztó, Glass Performance Day, Tampere, Finnország, 2011. június, A találkozó anyagai, 650–653. oldal. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „Új generációs szerkezeti szilícium-dioxid üveg” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf és Sigurd Sitte „Szilikon gumi tömítőanyagok értékelése golyóálló ablakok és függönyfalak tervezésénél nagy mozgási sebesség mellett”, ASTM International Magazine, 1. szám, 6. 2. cikk, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Szabványos vizsgálati módszer a szerkezeti tömítőanyagok szakítószilárdságának meghatározására, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., „Előrehaladás a robbanásbiztos…” „Csavarozott üveg”, Üvegteljesítmény Nap, 2013. június, jegyzőkönyv, 181–182. oldal [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standard vizsgálati módszer nagy szélterhelésnek kitett üvegekre és üvegrendszerekre, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad és Braden T. Lusk. „Új módszer robbanásgátló üvegrendszerek robbanásveszélyes terhelésekre adott válaszának meghatározására.” Metric 45.6 (2012): 1471–1479. [14] „Önkéntes irányelvek a függőleges ablakrendszerek robbanásveszélyének csökkentésére” AAMA 510-14.