本文主要梳理建筑硅酮密封胶标准中关于模量的描述,以期获得对建筑硅酮密封胶标准中关于拉伸模量的统一和一致性认识。
仔细研究有关建筑硅酮密封胶的标准之后,会发现:1)位移能力20级以上的硅酮密封胶是以拉伸模量的高低进行分级:高模量(HM)与低模量(LM),同时也是指标项;2)标准之间关于模量的实质意思表达有不完全一致的情况。

在材料力学中,模量是指材料在受力状态下应力与应变之比。相应于不同的受力状态,有不同的名称,如拉伸模量(E)、剪切模量(G)、体积模量(K)、纵向压缩量(L)等。材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律-hooke's law),其比例系数称为弹性模量。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。
2006年之后建筑密封胶领域实行的新标准中,均承认GB/T 14682-2006 《建筑密封材料术语》中的术语定义,其在2.2.13中定义,“正割拉伸模量为密封胶在给定伸长率下拉伸应力与相应伸长率之比”。该标准中的正割拉伸模量为弹性(拉伸)模量,之所以称为正割的拉伸模量,是因为采取的是近视简化计算模量(应力/应变曲线斜率)的方法:定伸应力与定伸率之比。此定义是材料力学中的通用定义,具有普适性意义。
在建筑硅酮密封胶领域中,几乎所有标准均不是采用该标准的定义,而是采用GB/T 528-2009 《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能测定》的定义,“定伸应力:试样的试验长度部分拉伸到给定伸长率所需的应力”,并且注释:“在橡胶工业中,这一定义被广泛地用术语’模量’表示,应谨慎与表示’在给定伸长率下应力-应变曲线斜率’的’模量’相混淆”。

GB/T22083-2008《建筑密封胶分级和要求》4.3.1次级别中指出“25级和20级密封胶其拉伸模量(见GB/T 14682)”,但却未给出特别的定义或计算方法,因此很难说它真正的意思表示是定伸强度还是材料学意义上的正割模量。
GB/T 14683-2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》中,6.9描述:“按GB/T13477.8-2017的规定试验,测定并计算至本标准表5规定相应伸长率时的正割拉伸模量”;同时GB/T 13477.8-2007中10.1 给出了正割模量的计算定义:
正割拉伸模量(MPa)= 选定伸长率的力值(N)/试件初始截面积(mm2)
需要说明的是,GB/T 13477.8在2017之前的版本均未给出正割模量的定义或计算。因此,GB/14683-2017与GB/T13477.8-2017的实质意思表达是一致的,只是均使用了“正割拉伸模量”字眼,却不是GB/T14682-2006定义的正割拉伸模量。

此外,其它硅酮密封胶行业重要标准,没有采用“正割拉伸模量”的字眼,而只是出现了“拉伸模量”的字眼,同时在标准中有明确实质的意思表示:“拉伸模量用定伸拉伸强度表示”。比如:
1)GB/T 24267-2009《建筑阻燃密封胶》中,5.9.1 描述:“拉伸模量以相应伸长率时的强度表示,按GB/T 13477.8-2002试验,测定并计算”;
2)GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》中,5.8描述:“拉伸模量以相应伸长率时的强度表示,按GB/T 13477.8-2002试验,测定并计算”;
3)JCT/485-2007《建筑窗用弹性密封胶》中,5.7.2描述:“按GB/T-13477.8-2002第9章试验,拉伸量为原始宽度的100%(1级),60%(2级),25%(3级),测定各伸长时的粘结强度及破坏情况”;
4)此外,还有JC/881《混凝土接缝用密封剂》,JC/T 882《幕墙玻璃接缝用密封胶》,JC/T 883《石材用建筑密封胶》,JC/T 884《金属板用建筑密封胶》,JC/T885《建筑用防霉密封胶》系列5个标准中关于模量的描述均为:“拉伸模量以相应伸长率时的强度表示。按GB/13477.8试验”。
综上所述:
1)GB/T 14682-2006关于正割拉伸模量的定义是材料力学中的通用定义,具有普适性意义,但却不符合建筑(硅酮)密封胶行业通行习惯,因此基于此的几乎所有标准中的拉伸模量均没有采用其正割拉伸模量的定义;
2)GB/T 13477.8-2007及GB/T 14683-2017, 采用了GB/T14682-2006中“正割拉伸模量”字眼,但实质却是“定伸强度(应力)”;
3)建筑硅酮密封胶相关的标准中关于拉伸模量的实质意思表达为定伸强度:给定伸长率时拉力值F与初始截面积S的比值。
GB/14683-2017 不同级别的硅酮密封胶拉伸模量确定的拉伸率
50级 HM/LM | 35级 HM/LM | 25级 HM/LM | 20级 HM/LM |
100% | 100% | 100% | 60% |