建筑工业产品国家标准《建筑用隔热铝合金型材》征求意见稿.docx
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建筑工业产品国家标准《建筑用隔热铝合金型材》征求意见稿
建筑用隔热铝合金型材
1.范围
本标准规定了建筑用隔热铝合金型材的定义、分类、要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。
本标准适用于穿条方式或浇注方式复合的建筑用隔热铝合金型材,型材适用于制作建筑门窗、幕墙等。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB5237.1铝合金建筑型材第1部分:
基材
GB5237.2铝合金建筑型材第2部分:
阳极氧化型材
GB5237.3铝合金建筑型材第3部分:
电泳涂漆型材
GB5237.4铝合金建筑型材第4部分:
粉末喷涂型材
GB5237.5铝合金建筑型材第5部分:
氟碳漆喷涂型材
GB/T3199铝及铝合金加工产品包装、标志、运输、贮存
JG/T174建筑用硬质塑料隔热条
3.术语、定义、符号和缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本标准
3.1.1穿条式隔热铝合金型材insulatingaluminumalloyprofilewiththermalbarrierstrip
由铝合金型材和建筑用硬质塑料隔热条(简称隔热条)通过滚齿、穿条、滚压等工序进行结构连接,形成的有隔热功能的复合铝型材。
3.1.2浇注式隔热铝合金型材insulatingaluminumalloyprofilewithpolyurethane
将双组分的液态胶混合注入铝合金型材预留的隔热槽中,待胶体固化后,机械切除铝型材隔热槽上的临时铝桥,形成有隔热功能的复合铝型材。
3.1.3组合弹性值(c1)assemblyelasticityconstant
表征建筑铝合金型材和隔热条组合后的弹性特性值。
3.1.4穿条式隔热铝合金型材有效惯性矩(Ief)effectivemomentofinertiaforthermalbarrieraluminumwithpolyamide
表征穿条式隔热铝合金型材的惯性矩。
3.1.5浇注式隔热铝合金型材有效惯性矩(Ie’)effectivemomentofinertiaforthermalbarrieraluminumwithpolyurethane
表征浇注式隔热铝合金型材的惯性矩。
3.1.6横向抗拉值transversetensilestrength
在隔热铝合金型材横截面方向施加的单位长度的横向拉力。
3.1.7纵向抗剪值shearstrength
在垂直隔热铝合金型材横截面方向施加的单位长度的纵向剪切力。
3.1.8剪切力失效shearfailure
隔热铝合金型材在抗剪试验时隔热材料与铝型材出现2.0mm的剪切滑移量或出现最大载荷,为剪切力失效。
3.1.9特征值characteristicvalues
根据75%置信度对数正态分布,按95%的保证概率计算的性能值。
3.2符号
符号见表1规定。
表1符号和缩略语
类别
名称
符号
单位
项目
横向抗拉值
Q
N/mm
纵向抗剪值
T
N/mm
组合弹性值
c1
N/mm2
试样长度
l
mm
变形量
Δh
mm
纵向抗剪力
F1
N
横向抗拉力
F2
N
缩略语
低温
LT
℃
高温
HT
℃
室温
RT
℃
4.分类和标记
4.1分类
分类见表2规定。
表2型材分类与代号
分类
门窗用隔热型材
幕墙用隔热型材
代号
W
CW
4.2标记
4.2.1标记方法
由隔热型材分类(门窗、幕墙)、铝合金型材牌号及供应状态、隔热条(或隔热胶)成份等组成。
4.2.2标记示例
示例1:
门窗用隔热型材,牌号为用6063合金制造的供应状态为T5的两根铝型材,隔热条成份为聚酰胺尼龙66加25%玻璃纤维(即PA66GF25)穿条方式制成的隔热铝合金型材。
标记为:
W—6063T5—PA66GF25
示例2:
门窗用隔热铝材,牌号为用6063合金制造的供应状态为T5的一根铝型材,隔热胶成份为高密度聚氨基甲酸乙酯(SU-207B和ISO-302A)浇注方式制成的隔热铝合金型材。
标记为:
W—6063T5—SU207B&ISO302A
5要求
5.1材料要求
5.1.1铝合金材料要求
铝合金型材应符合下列GB5237.1~GB5237.5铝合金建筑型材现行国际标准的规定。
5.1.2隔热材料要求
隔热条应符合JG/T174建筑用硬质塑料隔热条行业标准的规定;
隔热胶材料应符合本标准附录A的规定。
5.2隔热铝合金型材性能
穿条式隔热铝合金型材横向抗拉特征值、纵向抗剪特征值和变形量应符合表3的规定。
表3穿条式隔热铝合金型材横向抗拉特征值、纵向抗剪特征值和变形量
测试条件
分类
W(门窗)N/mm
CW(幕墙)N/mm
试验室温(常温)23℃±2℃
Qc≥24
Tc≥24
Qc≥30
Tc≥24
高温90℃±2℃
低温―30℃±2℃
高温持久负荷试验
Qc≥24
Qc≥30
Δh≤0.6
浇注式隔热铝合金型材横向抗拉特征值、纵向抗剪特征值和变形量应符合表4的规定。
表4浇注式隔热铝合金型材横向抗拉特征值、纵向抗剪特征值和变形量
测试条件
分类
W(门窗)N/mm
CW(幕墙)N/mm
试验室温(常温)230C±20C
Qc≥24
Tc≥30
Qc≥30
Tc≥32
高温700C±20C
Qc≥12
Tc≥24
Qc≥20
Tc≥24
低温-300C±20C
Qc≥24
Tc≥30
Qc≥30
Tc≥32
热循环试验
Tc≥30
Tc≥32
Δh≤0.6
门窗幕墙用隔热铝合金型材应根据工程要求计算验证力学性能和挠度。
隔热铝合金型材如果有特殊需求,可根据双方协商确定。
5.3隔热铝合金型材尺寸偏差及表面处理质量
复合后的隔热铝合金型材应满足设计要求。
用于门窗幕墙的隔热型材尺寸偏差应符合GB5237.1铝合金建筑型材高精级的规定,表面处理符合GB5237.2~GB5237.5的规定。
5.4复合部位外观质量
穿条式隔热铝合金型材复合部位涂层允许有轻微裂纹,铝合金基材不应有裂纹。
浇注式隔热铝合金型材去除铝合金临时连接铝桥时切口应规则、平整。
6试验方法
6.1试验要求
6.1.1制备
随机在同批同规格隔热铝合金型材中抽取一根型材,分别从两端、中部取样10件,取样长度均为100mm±1mm。
6.1.2试验温度
表5隔热铝合金型材检测温度
条件
代号
温度值
室温
RT
23℃±2℃
低温
LT
-30℃±2℃
高温
HT
90℃±2℃(穿条式隔热铝型材)
70℃±2℃(浇注式隔热铝型材)
6.1.3试样状态
穿条式隔热铝合金型材试样应在温度23℃±2℃,相对湿度45%~55%的环境条件下保存48小时。
浇注式隔热铝合金型材试样应在温度23℃±2℃的环境条件下存放168小时。
6.2横向抗拉值
6.2.1试样
穿条式隔热铝合金型材:
取10个剪切力失效的样品为试样;
浇注式隔热铝合金型材:
试样按本标准6.1.1条的要求进行取样。
6.2.2试验程序
横向抗拉值试验应按图2所示的装置进行,进给速度1mm/min~5mm/min。
在实验温度下对试样进行测试,记录最大荷载。
1—隔热条(或隔热胶);2—U型卡;3—支撑;4—试样
图2横向抗拉值试验装置示意图
6.2.3计算
横向抗拉值按下式计算:
Q=F2/l
式中:
Q——横向抗拉值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
F2——最大抗拉力,单位为牛顿(N);
l——试样长度,单位为毫米(mm)。
Qc=
-2.02S
式中:
Qc——横向抗拉特征值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
——10个试样单位长度上所能承受最大抗拉力的平均值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
S——相应样本估算的标准差,单位为牛顿每毫米(N/mm)。
6.3纵向抗剪值和组合弹性值
6.3.1试验程序
将隔热铝型材试样的一端牢固固定在测试装置上(图1所示),作用力通过刚性支承件均匀传递给隔热铝型材的另一端,测试装置和刚性支承件均不得与隔热条(或隔热胶)接触。
进给速度为1mm/min~5mm/min。
记录所加的最大荷载和相应的剪切变形值。
1—隔热条(或隔热胶)2—测试装置3—铝合金型材4—刚性支撑件
图1纵向抗剪值和组合弹性值的测试装置示意图
6.3.2计算
6.3.2.1纵向抗剪值T值按下式计算:
T=F1/l
式中:
T——纵向抗剪值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
F1——最大抗剪力,单位为牛顿(N);
l——试样长度,单位为毫米(mm)。
Tc=
-2.02S
式中:
Tc——纵向抗剪特征值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
——10个试样单位长度上所能承受最大剪切力的平均值,单位为牛顿每毫米(N/mm);
S——相应样本估算的标准差,单位为牛顿每毫米(N/mm)。
6.3.2.2组合弹性值是在剪切失效前单位长度的作用力与两侧铝合金型材出现的相对位移δ和长度l成积的比值,按下式计算:
c1=F1/δ·l
式中:
c1——组合弹性值,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2);
δ——在剪切力F作用下两侧铝合金型材产生的位移,单位为毫米(mm);
l——试样长度,单位为毫米(mm);
F——抗剪力,单位为牛顿(N)。
6.4热循环试验
6.4.1方法
选用的试样应按6.1.3条规定进行状态调节。
取10个长度为305mm±1mm的试样按图3所示的热循环曲线重复试验,实验的循环次数应按建筑门窗30次循环,建筑幕墙90次进行循环试验。
热循环试验完成后,试样应在室温环境中放置8h,用精度为0.02mm的游标卡尺测量其两端隔热材料的l1、l2、l3、l44个读数值总和除以4,所得值为变形量,计算这些试样热循环试验后的变形量平均值Δh(可能为如图4所示四种变形情况之一)。
当Δh≤0.6mm时,然后从每个试样中截取长度为100mm±1mm的剪切试样,按本标准6.2条进行室温纵向抗剪切实验,计算室温纵向抗剪特征值。
图3热循环试验
图4试样的四种变形情况
6.5高温持久负荷试验
6.5.1选用的试样需先通过6.2的试验,即在剪切力失效后进行。
10个试样在温度90℃±2℃时施加10N/mm±0.5N/mm连续荷载1000h,进行横向拉伸试验,测定其老化后的变形量Δh。
6.5.2当Δh≤0.6mm时,分别在低温-30︒C±2︒C和高温90︒C±2︒C情况按6.3规定进行试验,计算高、低温下的横向抗拉特征值
6.6尺寸测量、外观检验
尺寸偏差、表面处理、外观质量检验应符合GB5237.1~GB5237.5现行国家标准的规定。
7检验规则
7.1检验
检验分出厂检验和型式检验。
7.2组批
隔热型材应成批验收,每批应由同一合金牌号、状态、类别、规格和表面处理方式的产品组成,每批重量不限。
7.3取样规则
隔热型材的试样端头应平整,取样应符合表6的规定。
表6
检验项目
取样规定
要求的章条号
试验方法的章条号
产品尺寸偏差检测
符合GB5237.1-2004中表13的规定
5.3
6.6
产品纵向剪切试验
每项试验应在每批取2根,每根于中部和两端各切取5个试样,并做标识。
将试样均分三份(每份至少包括3个中部试样),分别用于低温、室温、高温试验。
试样长100mm±1mm。
拉伸试验试样的长度允许缩短至18mm。
5.2
6.2
产品横向拉伸试验
6.3
产品热循环试验
每批取2根,每根于中部切取1个试样,于两端分别切取2个试样,对试样进行标识,试样长305mm±1mm。
5.2
6.4
产品高温持久负荷试验
每批取4根,每根于中部切取1个试样,于两端分别切取2个试样,对试样进行标识。
将试样均分二份(每份至少包括2个中部试样),分别用于低温、高温拉伸试验。
试样长100mm±1mm。
5.2
6.5
产品外观质量
逐根检查
5.4
6.6
7.4检验项目
7.4.1出厂检验
a)检验项目符合表7内容要求。
b)检验结果判定应符合本标准7.5条规定。
表7出厂检验和型式检验项目
序号
项目名称
出厂检验
型式检验
要求条文
检验条文
1
尺寸偏差
√
√
5.3
6.6
2
表面处理
√
√
5.3
6.6
3
力学性能
纵向抗剪值
室温
√
√
5.2
6.2
高、低温
-
√
横向抗拉值
室温
-
√
5.2
6.3
高、低温
-
√
4
外观质量
√
√
5.4
6.6
5
热循环试验
-
√
5.2
6.4
6
高温持久负荷试验
-
√
5.2
6.5
7.4.2型式检验
有下列情况之一的需要进行型式检验,型式检验项目见表6,检验结果判定应符合本标准7.5的规定。
a)新产品或老产品转产生产的试制定型鉴定;
b)正式生产后当结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能时;
c)正常生产时每二年检测一次;
d)产品停产一年以上再恢复生产时;
e)发生重大质量事故时;
f)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时;
g)国家质量监督机构或合同规定要求进行型式检验时。
7.5检验结果的判定
7.5.1尺寸偏差、表面处理、外观质量的判定及处理应符合GB5237.1~GB5237.5现行国家标准的规定。
7.5.2力学性能有一个指标不合格时应从该批中加倍抽取,复验结果仍有一个指标不合格时,判定全批不合格。
7.5.3热循环试验(或高温持久负荷试验)不合格时,在该批次材料中取双倍试样,复验结果仍有一个指标不合格时,判定全批不合格。
8标志、包装、运输和贮存
8.1标志
产品应有标记、合格证或质量证明书。
出厂型材均应附有符合本标准的质量证明书,并注明下列内容:
a)供方名称;
b)产品名称;
c)铝合金型材牌号和状态;
d)规格;
e)重量或件数;
f)批号或生产日期;
g)标准编号;
h)供方技术监督部门印记;
8.2包装、运输、贮存
产品的包装、运输和贮存应符合GB/T3199的规定。
附录A
(资料性附录)
隔热胶性能要求和铝型材隔热槽设计要求
A.1隔热胶性能要求
隔热胶是由RESIN(羟基树脂)和ISO(异氰酸酯预聚体)高速混配后发生化学反应形成的高密度聚氨基甲酸乙酯隔热材料。
隔热胶的基本性能应达到表A.1的要求。
表A.1隔热胶基本性能要求
项目
指标
单位
导热系数
≤0.12
W/mK
混合密度
≥1.149
kg/dm3
邵氏硬度
≥74
Ib
热挠曲温度
≥60
℃
缺口冲击强度
≥80
J/m
抗拉强度
≥31
N/mm2
断裂伸长率
≥20
%
A.2铝型材隔热槽设计要求
A.2.1铝型材隔热槽设计(图A.1)应按表A.2选择适当的宽/深比例。
.图A.1
表A.2隔热槽口推荐尺寸分类单位为毫米
型号
b1
h1
b2
h2
b3
h3
AA
5.18
6.86
2.79
1.02
10.77
4.83
BB
6.35
7.14
4.06
1.14
14.48
4.85
CC
6.35
7.92
4.78
1.27
15.90
5.38
DD
7.92
8.89
5.49
1.57
18.90
5.74
EE
9.53
9.53
5.74
1.57
21.01
6.38
A.2.2隔热槽缺口宽度比(槽的面积/缺口宽度2)应小于3.5。
A.2.3隔热槽位置的设计应该便于浇注及切除临时性铝桥的工艺操作。
A.2.4隔热槽口内所有内角(图A.2)应设计为圆角,且r≥0.8mm。
A.2.5隔热槽内壁应设计4处凸起部分(图A.2)。
1—隔热槽浇注口;2—隔热槽内凸起;3—隔热槽内圆角(r)
图A.2
A.2.6隔热槽的临时金属桥厚度应大于型材壁厚。
A.2.7隔热槽的位置应设计在靠近玻璃安装槽的位置,且靠近室外侧。
A.2.8隔热槽应被隔热材料填充满,如图A.3所示。
隔热槽型式1切桥前后图示
隔热槽型式2切桥前后图示
1—隔热胶;2—临时性铝桥
图A.3
A.2.9为了增加铝材与隔热胶的粘胶强度,隔热槽宜做打齿处理。
附录B
(资料性附录)
穿条式隔热型材的有效惯性矩计算方法
B.1计算穿条式隔热型材的挠度时要考虑铝合金型材和隔热条弹性组合后的有效惯性矩。
B.2穿条式隔热型材的有效惯性矩计算方法
A1——铝型材1区的截面积,单位为平方毫米(mm2)A2——铝型材2区的截面积,单位为平方毫米(mm2)
S1——铝型材1区的形心S2——铝型材2区的形心S——隔热型材的形心
I1——1区型材惯性矩,单位为毫米四次方(mm4)I2——2区型材惯性矩,单位为毫米四次方(mm4)
α1——1区形心到隔热型材形心的距离,单位为毫米(mm)α2——2区形心到隔热型材形心的距离,单位为毫米(mm)
图C.1穿条式隔热型材截面示意图
刚性惯性矩按
(1)式计算:
·············
(1)
作用参数按
(2)式计算:
·············
(2)
几何形状参数按(3)式计算:
·············(3)
式中:
——1区形心与2区形心间距,单位为毫米(mm)
E——铝合金的弹性模量,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2),E=70000N/mm2。
组合参数按(4)式计算:
·············(4)
有效惯性矩按(5)式计算:
·············(5)
组合弹性值C1是在剪切失效前单位长度的作用力F与两侧铝合金型材出现的相对位移ω和长度L成积的比值,按(6)式计算:
·············(6)
式中:
ω——在剪切力F作用下两侧铝合金型材产生的位移,单位为毫米(mm);
L——试样长度,单位为毫米(mm);
F——抗剪切力,单位为牛顿(N)。
附录C
(资料性附录)
浇注式隔热型材的有效惯性矩计算方法
C.1计算浇注式隔热型材的挠度时要考虑铝合金型材和隔热胶弹性组合后的有效惯性矩.
C.2浇注式隔热型材的有效惯性矩计算方法
a1—铝型材1区的面积,单位为平方毫米(mm2)I01—铝型材1区的惯性矩,单位为4次方毫米(mm4)
c11—铝型材1区的形心轴线与表面的距离,单位为毫米(mm)b—隔热胶的平均厚度,单位为毫米(mm)
g—隔热槽两个凸点的间矩,单位为毫米(mm)Dc—隔热槽的最大宽度,单位为毫米(mm)
tw—铝型材加强轴边的厚度,单位为毫米(mm)D—两区形心轴线之间的距离,单位mm
a2—铝型材2区的面积,单位为平方毫米(mm2)h—铝型材截面的宽度,单位为毫米(mm)
c22—铝型材2区的形心轴线与表面的距离,单位为毫米(mm)I02—铝型材2区的惯性矩,单位为4次方毫米(mm4)
图D.1浇注式隔热型材截面示意图
有效惯性矩结合值Ic(mm4),按公式(7)计算:
·················(7)
有效惯性矩下限值I0(mm4),按公式(8)计算:
I0=I01+I02·················(8)
有效惯性矩上限值I(mm4),按公式(9)计算:
I=IC+I0·················(9)
复合结构几何参数GP(N),按公式(10)计算:
················(10)
式中:
GC——隔热胶的剪切模量,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2),(其值为552N/mm2)。
参分值c2(mm-2),按公式(11)计算:
···············(11)
式中:
E——铝合金的弹性模量,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2),(其值为70000N/mm2)。
施加载荷引起的变形量y(mm),按公式(12)计算:
··········(12)
式中:
M——铝合金复合梁的弯曲力矩,单位为牛顿毫米(N.mm);
V——梁的剪切力,单位为牛顿(N)。
集中载荷引起的变形量y(mm),按公式(13)计算:
···(13)
式中:
P——外加载荷,单位N;
L——跨距,单位mm;
e——自然常数,(其值约为2.71828);
r=
预估有效惯性矩Ie(mm4),按公式(14)计算:
Ie=PL3/48Ey···············(14)
式中:
P——外加载荷,单位为牛顿(N);
L——跨距,单位为毫米(mm);
考虑复合梁的两个铝材截面受到外部载荷作用时有形变的发生,校正后的有效惯性矩Ie’(mm4),按公式(15)计算:
Ie’=Ie/[1+(32Ie/L2A)]················(15)
式中:
L——跨距,单位为毫米(mm);
A——铝合金的截面面积,单位为平方毫米(mm2)。
注:
因为y是许多变量的函数,因此惯性矩Ie也是。
特别要指出的是,Ie是L、GC和载荷形式的函数。
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