满足这一建筑要求的点固定玻璃系统在地面入口或公共区域特别受欢迎。最近的技术进步允许使用超高强度粘合剂将这些大浮石附着到配件上，而无需在玻璃上钻孔。
典型的地面位置增加了系统必须充当建筑物居住者的保护层的可能性，并且该要求超出或超出了典型的风荷载要求。已经对用于钻孔的点固定系统进行了一些测试，但没有对粘合方法进行了测试。
本文的目的是记录一次使用带有炸药的激波管模拟爆炸的模拟测试，以模拟爆炸载荷对粘合透明组件的影响。这些变量包括 ASTM F2912 [1] 定义的爆炸载荷，该载荷是在带有 SGP 离聚物夹层的薄板上进行的。这项研究首次能够量化大规模测试和建筑设计的潜在爆炸性能。将四个直径为 60 毫米（2.36 英寸）的 TSSA 配件连接到尺寸为 1524 x 1524 毫米（60 英寸 x 60 英寸）的玻璃板上。
加载至 48.3 kPa (7 psi) 或更低压力的四个组件不会损坏或影响 TSSA 和玻璃。五个组件在超过 62 kPa (9 psi) 的压力下加载，五个组件中的四个出现玻璃破裂，导致玻璃从开口处移位。在所有情况下，TSSA 仍然附着在金属配件上，并且没有发现故障、粘附或粘合。测试表明，根据AAMA 510-14的要求，经过测试的TSSA设计可以在48.3 kPa（7 psi）或更低的负载下提供有效的安全系统。此处生成的数据可用于设计 TSSA 系统以满足指定负载。
乔恩·金伯兰（Jon Kimberlain）是道康宁高性能有机硅的高级应用专家。劳伦斯·D·卡巴里（Lawrence D. Carbary）是道康宁高性能建筑行业科学家，同时也是道康宁有机硅和 ASTM 研究员。
玻璃面板的结构硅胶附件已使用近 50 年，以提高现代建筑的美观性和性能 [2] [3] [4] [5]。该固定方法可以使外墙光滑连续、透明度高。对提高建筑透明度的渴望导致了索网墙和螺栓支撑外墙的开发和使用。具有建筑挑战性的地标建筑将采用当今的现代技术，并且必须遵守当地的建筑和安全规范和标准。
人们对透明结构硅酮胶（TSSA）进行了研究，并提出了一种用螺栓固定件代替钻孔来支撑玻璃的方法[6][7]。具有强度、附着力和耐用性的透明胶技术具有一系列物理特性，使幕墙设计师能够以独特新颖的方式设计连接系统。
满足美观和结构性能的圆形、矩形和三角形配件易于设计。TSSA 与在高压釜中加工的夹层玻璃一起固化。将材料从高压灭菌循环中取出后，即可完成 100% 验证测试。这种质量保证优势是 TSSA 所独有的，因为它可以提供有关装配结构完整性的即时反馈。
对常规结构有机硅材料的抗冲击性[8]和减震效果进行了研究[9]。沃尔夫等人。提供了斯图加特大学生成的数据。这些数据表明，与ASTM C1135中规定的准静态应变率相比，结构有机硅材料的拉伸强度在极限应变率为5m/s（197in/s）时。强度和伸长率增加。表示应变与物理性质之间的关系。
由于 TSSA 是一种高弹性材料，具有比结构硅胶更高的模量和强度，因此预计其总体性能相同。虽然尚未进行高应变率的实验室测试，但可以预期爆炸中的高应变率不会影响强度。
该螺栓玻璃已经过测试，符合防爆标准 [11]，并在 2013 年玻璃性能日上展出。直观结果清楚地显示了玻璃破碎后机械固定玻璃的优势。对于纯粘合系统来说，这将是一个挑战。
框架采用美标槽钢，尺寸为151mm深x 48.8mm宽x 5.08mm腹板厚度（6” x 1.92” x 0.20”），通常称为C 6” x 8.2#槽。C 型钢在拐角处焊接在一起，并在拐角处焊接 9 毫米（0.375 英寸）厚的三角形截面，从框架表面向后退。在板上钻了一个 18 毫米（0.71 英寸）的孔，以便可以轻松地将直径为 14 毫米（0.55 英寸）的螺栓插入其中。
直径为 60 毫米（2.36 英寸）的 TSSA 金属配件距每个角 50 毫米（2 英寸）。在每块玻璃上安装四个配件，使一切对称。TSSA 的独特之处在于它可以靠近玻璃边缘放置。用于机械固定在玻璃中的钻孔配件具有从边缘开始的特定尺寸，必须将其纳入设计中，并且必须在钢化之前钻孔。
接近边缘的尺寸提高了成品系统的透明度，同时由于典型星形接头的扭矩较低，减少了星形接头的粘附力。该项目选择的玻璃是两层 6 毫米（1/4 英寸）钢化透明 1524 毫米 x 1524 毫米（5′x 5′）层，层压有 Sentry Glass Plus（SGP）离聚物中间膜 1.52 毫米（0.060）“）。
将 1 毫米（0.040 英寸）厚的 TSSA 圆盘应用于直径 60 毫米（2.36 英寸）的涂有底漆的不锈钢接头。该底漆旨在提高对不锈钢的附着力的耐久性，是硅烷和钛酸酯在溶剂中的混合物。使用 0.7 MPa (100 psi) 的测量力将金属盘压在玻璃上一分钟，以提供润湿和接触。将组件放入压力达到 11.9 Bar (175 psi) 和 133 C° (272°F) 的高压釜中，以便 TSSA 能够达到在高压釜中固化和粘合所需的 30 分钟浸泡时间。
高压灭菌器完成并冷却后，检查每个 TSSA 接头，然后将其拧紧至 55Nm（40.6 英尺磅），以显示 1.3 MPa (190 psi) 的标准负载。TSSA 配件由 Sadev 提供，标识为 R1006 TSSA 配件。
将配件主体组装到玻璃上的固化盘上，并将其放入钢框架中。调整并固定螺栓上的螺母，使外部玻璃与钢架外侧齐平。玻璃周边周围的 13 毫米 x 13 毫米（1/2 英寸 x 1/2 英寸）接缝采用两部分硅胶结构密封，以便第二天即可开始压力负载测试。
该测试是在肯塔基大学爆炸物研究实验室使用激波管进行的。减震管由加强钢体组成，可在工作面上安装最大3.7mx 3.7m的单元。
冲击管是通过沿着爆炸管的长度放置炸药来驱动的，以模拟爆炸事件的正负阶段[12][13]。将整个玻璃钢框架组件放入减震管中进行测试，如图4所示。
激波管内安装有四个压力传感器，可以准确测量压力和脉搏。使用两台数码摄像机和一台数码单反相机来记录测试。
位于激波管外窗户附近的 MREL Ranger HR 高速摄像机以每秒 500 帧的速度捕获测试结果。在窗口附近设置 20 kHz 偏转激光记录以测量窗口中心的偏转。
四个框架组件总共测试了九次。如果玻璃没有离开开口，请在更高的压力和冲击下重新测试组件。在每种情况下，都会记录目标压力和脉冲以及玻璃变形数据。然后，每个测试还根据 AAMA 510-14 [Festestration System 爆炸危险缓解自愿准则] 进行评级。
如上所述，测试了四个框架组件，直到玻璃从喷射口的开口移除。第一个测试的目标是在 614 kPa-ms（10 psi A 89 psi-msec）的脉冲下达到 69 kPa。在施加的载荷下，玻璃窗破碎并从框架上脱落。Sadev 点配件使 TSSA 能够粘附在破碎的钢化玻璃上。当钢化玻璃破碎时，玻璃在偏转约100毫米（4英寸）后离开开口。
在增加连续载荷的情况下，对框架2进行3次测试。结果表明，直到压力达到 69 kPa (10 psi) 时才发生故障。测得的 44.3 kPa (6.42 psi) 和 45.4 kPa (6.59 psi) 压力不会影响组件的完整性。在测得的 62 kPa (9 psi) 压力下，玻璃的偏转导致破裂，使玻璃窗留在开口中。所有 TSSA 配件均附有碎钢化玻璃，如图 7 所示。
在增加连续载荷的情况下，对框架3进行了两次测试。结果表明，直到压力达到目标 69 kPa (10 psi) 时才发生故障。测得的压力为 48.4 kPa (7.03) psi，不会影响组件的完整性。数据收集未能允许偏转，但从视频中目视观察表明，第2帧测试3和第4帧测试7的偏转相似。在 64 kPa (9.28 psi) 的测量压力下，测量到的玻璃偏转为 190.5 mm (7.5")，导致玻璃破裂，玻璃窗留在开口中。所有TSSA配件均附有碎钢化玻璃，如图7所示。
随着连续负载的增加，框架4被测试3次。结果表明，直到压力第二次达到目标10 psi时才发生故障。测得的 46.8 kPa (6.79) 和 64.9 kPa (9.42 psi) 压力不会影响组件的完整性。在测试 #8 中，测量玻璃弯曲 100 毫米（4 英寸）。预计该负载将导致玻璃破裂，但可以获得其他数据点。
在测试 #9 中，测得的压力为 65.9 kPa (9.56 psi)，使玻璃偏转 190.5 毫米（7.5 英寸）并导致破裂，使玻璃窗留在开口中。所有 TSSA 配件都使用与图 7 中相同的破碎钢化玻璃固定。在所有情况下，配件都可以轻松地从钢框架上拆下，而不会造成任何明显损坏。
每次测试的 TSSA 保持不变。测试后，当玻璃保持完好时，TSSA没有视觉上的变化。高速视频显示玻璃在跨度的中点破裂，然后离开开口。
从图8和图9中玻璃失效和无失效的比较中，有趣的是，玻璃断裂模式发生在远离附着点的地方，这表明玻璃的未粘合部分已经达到了弯曲点，这正在迅速接近玻璃的脆性屈服点是相对于保持粘合的部分而言的。
这表明在测试过程中，这些部位的破碎板很可能在剪切力作用下发生移动。结合这一原理和观察发现，失效模式似乎是粘合界面处玻璃厚度的脆化，随着规定载荷的增加，应通过增加玻璃厚度或通过其他方式控制挠度来改善性能。
第 4 帧的测试 8 是测试设施中的一个惊喜。虽然玻璃没有损坏，框架可以再次测试，但TSSA和周围的密封条仍然可以承受这么大的负载。TSSA 系统使用四个 60 毫米附件来支撑玻璃。设计风荷载为活荷载和永久荷载，均为 2.5 kPa (50 psf)。这是一种适度的设计，具有理想的架构透明度，表现出极高的负载，并且 TSSA 保持完好。
本研究旨在确定玻璃系统的胶粘剂附着力在喷砂性能的低水平要求方面是否存在一些固有的危害或缺陷。显然，一个简单的60mm TSSA附件系统安装在玻璃边缘附近，并且具有直到玻璃破裂为止的性能。当玻璃被设计成抗破裂时，TSSA是一种可行的连接方法，可以提供一定程度的保护，同时保持建筑物对透明度和开放性的要求。
根据ASTM F2912-17标准，测试的窗户组件达到C1标准级别上的H1危险级别。研究中使用的 Sadev R1006 配件不受影响。
本研究中使用的钢化玻璃是系统中的“薄弱环节”。一旦玻璃破碎，TSSA和周围的密封条就无法保留大量的玻璃，因为少量的玻璃碎片残留在硅胶材料上。
从设计和性能角度来看，TSSA胶粘剂系统已被证明能够在爆炸性能指标的初始水平上为爆炸级立面构件提供高水平的保护，得到了业界的广泛认可。经测试的立面显示，当爆炸危险在41.4 kPa（6 psi）和69 kPa（10 psi）之间时，在危险级别上的表现存在显着差异。
然而，重要的是，危险分类的差异不能归因于粘合剂失效，正如危险阈值之间粘合剂和玻璃碎片的内聚破坏模式所表明的那样。根据观察，适当调整玻璃的尺寸，以最大限度地减少偏转，以防止由于弯曲和附着界面处的剪切响应增加而导致的脆性，这似乎是性能的关键因素。
未来的设计也许能够通过增加玻璃的厚度、固定点相对于边缘的位置以及增加粘合剂的接触直径来降低较高负载下的危险水平。
[1] ASTM F2912-17 标准玻璃纤维规格，承受高海拔载荷的玻璃和玻璃系统，ASTM International，宾夕法尼亚州西康霍肯，2017 年，https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard， JR, Paris, CJ 和 Peterson, CO, Jr.，“玻璃结构密封剂，玻璃系统密封剂技术”，ASTM STP 638，ASTM International，宾夕法尼亚州西康舒肯，1977 年，第 17 页。67- 99 页。[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, 和 Gladstone, M.，“结构二氧化硅玻璃的抗震性能”，建筑密封、密封剂、玻璃和防水技术，第 1 卷。 6. ASTM STP 1286，JC Myers，编辑， ASTM 国际，宾夕法尼亚州西康舍霍肯，1996 年，第 46-59 页。[4] Carbary, LD，“硅酮结构玻璃窗系统的耐久性和性能回顾”，玻璃性能日，芬兰坦佩雷，2007 年 6 月，会议记录，第 190-193 页。[5] Schmidt, CM、Schoenherr, WJ、Carbary LD 和 Takish, MS，“有机硅结构粘合剂的性能”，玻璃系统科学与技术，ASTM STP1054，巴黎 CJ 大学，美国测试与材料协会，费城， 1989 年，第 22-45 页 [6] Wolf, AT、Sitte, S.、Brasseur, M.、J. 和 Carbary L.D，“用于固定玻璃点胶的透明结构有机硅粘合剂 (TSSA) 机械性能的初步评估”钢的性能和耐久性”，第四届国际耐久性研讨会“建筑密封剂和粘合剂”，ASTM 国际杂志，在线出版，2011 年 8 月，第 8 卷，第 10 期（2011 年 11 月 11 日月），JAI 104084，可从以下网站获取： www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm。[7] Clift, C.、Hutley, P.、Carbary, LD，透明结构有机硅粘合剂，玻璃性能日，芬兰坦佩雷，2011 年 6 月，会议记录，第 650-653 页。[8] Clift, C.、Carbary, LD、Hutley, P.、Kimberlain, J.，“新一代结构二氧化硅玻璃”立面设计与工程期刊 2 (2014) 137–161，DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Kenneth Yarosh、Andreas T. Wolf 和 Sigurd Sitte “高移动率防弹窗和幕墙设计中硅橡胶密封剂的评估”，ASTM 国际杂志，第 1 期。6。第 2 号论文，ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15，测定结构密封剂拉伸粘合性能的标准测试方法，ASTM International，宾夕法尼亚州西康舍霍肯，2015 年，https://doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. ，“防爆螺栓固定玻璃的进展”，玻璃性能日，2103 年 6 月，会议纪要，第 181-182 页 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 承受高风载荷的玻璃和玻璃系统的标准测试方法，ASTM 国际，宾夕法尼亚州西康舍霍肯，2017 年，https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding，William Chad 和 Braden T。拉斯克。“一种确定防爆玻璃系统对爆炸负载响应的新方法。”指标 45.6 (2012)：1471-1479。[14]“减轻垂直窗系统爆炸危险的自愿准则”AAMA 510-14。