【门窗幕墙网】针对建筑幕墙工程钢化玻璃自爆等问题,中国建筑装饰协会幕墙工程委员会受建设部委托,曾对北京、上海、天津、重庆、西安、武汉、深圳、哈尔滨、厦门、温州10个城市进行了既有幕墙安全状况调查,调查样本的选取是在10个城市自检自查基础上,由城市建设行政主管部门推荐提供的120项既有建筑幕墙项目,调查中发现了9项有重要隐患的幕墙工程,占调查项目总数的9.38%。如果去掉钢化玻璃自爆破裂,比例下降到2.3%。幕墙门窗采用钢化玻璃致使玻璃幕墙和门窗的玻璃破裂事故居高不下,改变这种状况已迫在眉捷。
1、钢化玻璃
钢化玻璃是利用加热到一定温度后迅速冷却的方法进行特殊处理的玻璃。一般是在原来普通的浮法玻璃基础上,经过将玻璃加热到软化点温度再经过淬火处理,使玻璃内部中心部位具有张应力而使玻璃表面部位具有压应力并达到均匀应力平衡的玻璃产品。钢化玻璃的品种包括化学钢化(也称离子钢化)和物理钢化两种。
化学钢化玻璃的特点是由于采用颗粒较大的离子如钾离子置换玻璃表面的钠离子,在约400度的温度下经过一定的工艺制作完成;化学钢化玻璃可以切割、热弯等,但经过高温加工后的玻璃强度会受影响;化学钢化玻璃的初始强度可以达到原片的6-7倍,但是随着使用时间加长,性能会衰减;由于离子置换的特殊性,多数使用在超薄的玻璃上。
物理钢化玻璃的特点是强度高,一般强度可以达到普通平板玻璃的4倍左右;安全—钢化玻璃破碎后立即分裂成没有尖角产生的小颗粒,缺点是存在自爆的可能。物理钢化玻璃也同样存在着两个品种即全钢化玻璃及热增强玻璃之分,热增强玻璃不存在自爆现象,但是强度仅仅是普通玻璃的两倍左右,多数应用在高层建筑,提高抗风压性能。热增强玻璃不属于安全玻璃。
2、幕墙工程钢化玻璃自爆
广义上,钢化玻璃自爆一般定义为钢化玻璃在无直接外力作用下发生自动炸裂的现象:一是指由玻璃中可见缺陷引起的自爆;二是指由玻璃中硫化镍(NiS)杂质和异质相颗粒引起钢化玻璃自爆。只有后者才会引起严重的质量问题及社会关注,所以一般提到的自爆均指后一种情况。钢化玻璃自爆不可控,事前无任何征兆,称为“玻璃的癌症”。
2.1钢化玻璃自爆分类
钢化玻璃自爆一般定义为钢化玻璃在无直接外力作用下发生自动炸裂的现象,从钢化玻璃诞生开始,就伴随着自爆问题。在钢化加工、贮存、运输、安装、使用等过程中均可发生钢化玻璃自爆。自爆按起因不同可分为两种:一是由玻璃中可见缺陷引起的自爆,例如结石、砂粒、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等;二是由玻璃中硫化镍(NiS)杂质和异质相颗粒引起钢化玻璃自爆。BALLANTYNE于1961年首次提出钢化玻璃自爆的硫化镍机制。BORDEAUX和KASPER通过对250例自爆的研究,发现引起自爆的硫化镍直径在0.04~0.65mm之间,平均粒径为0.2mm。
这是两种不同类型的自爆,应区别对待,采用不同方法来应对和处理。前者一般目视可见,检测相对容易,故生产中可控。后者则主要由玻璃中微小的硫化镍颗粒体积膨胀引发,无法目测检验,故不可控。在实际运作和处理上,前者一般可以在安装前剔除,后者因无法检验而继续存在,成为使用中的钢化玻璃自爆的主要因素。
2.2钢化玻璃自爆的外部特征
玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑(玻璃碎片呈放射状分布,放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块,俗称“蝴蝶斑”)。判断钢化玻璃是否自暴,首先看起爆点(钢化玻璃裂纹呈放射状,均有起始点)是否在玻璃中间,如在玻璃边缘,一般是因为玻璃未经过倒角磨边处理或玻璃边缘有损伤,造成应力集中,裂纹逐渐发展造成的;如起爆点在玻璃中部,看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴蝶斑),如仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分)应有肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍结石),则可判断是自爆,否则就应是外力破坏。
2.3钢化玻璃自爆形成机理
根据目前的研究成果,钢化玻璃不可控自爆的原因在于硫化镍(NiS)及异质相颗粒的存在。玻璃中的裂纹萌发和扩展主要是由于在颗粒附近处产生的残余应力所导致的。这类应力可分为两类:一类是相变膨胀过程中的相变应力;另一类是由热膨胀系数不匹配产生的残余应力。