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钢化玻璃自爆原因大揭密?


作者:厦门防爆膜 来源:厦门安全玻璃防爆贴膜 文章点击数:

 

      由于我国近年来大面积玻璃窗及各种玻璃幕墙日益增多,愈建愈高,各种玻璃在上墙后自裂(自爆)现象时有发生。我们经常接到此类咨询电话。高层幕墙的脚手架还在拆除中,玻璃就连续发生自爆(幕墙有个别向南的一面玻璃几乎全部自爆),给施工单位带来很大经济损失,并且更换困难。施工单位和玻璃制造厂家责任不易分清,现将几种玻璃自爆原因探讨如下,供大家参考。

  一、玻璃幕墙的应用

  玻璃幕墙作为建筑外墙的应用日益广泛,外墙必然受到风荷载(风压)和温度的影响,每个地区风力强度和频度,受热条件等因素都不一样,因此决定了对玻璃因地区、楼层高度的不同而选择不同规格、不同型号、不同颜色的玻璃。玻璃用于外墙的要求起码要考虑承受两种应力:一种是承受风荷载能力,一种是承受热应力能力。应对上述应力进行认真验算,选用适当的玻璃才能减少自爆。玻璃本体质量,对自爆也极为重要,如平板玻璃和浮法玻璃相比较,平板玻璃的厚薄均匀度、平整度,玻璃表面的质量均比浮法玻璃质量差。因此平板玻璃承受风荷载能力及热应力能力也弱。如对玻璃进行半钢化、钢化,其抗风压及热应力能力有较明显的提高。半钢化玻璃或钢化玻璃,其表面最终形成压应力,因此玻璃抗压强度比抗张强度高得多,所以能经受弯曲、冲击和温度变化。如引用风荷载因子对不同类型玻璃抗风荷载能力的修正,以6毫米单片浮法玻璃为1,则6毫米半钢化玻璃为2.0,钢化玻璃为4.0。镀膜玻璃是利用物理方法、化学方法在玻璃表面镀上一层或数层金属合金或化学膜,目前国内外生产不同工艺有:真空磁控溅射法(又称真空溅射镀膜);在线喷涂法(在浮法玻璃生产过程中喷涂金属或其它化合物和玻璃融为一体,又称在线镀膜玻璃,可以热弯);真空蒸发、凝胶法(又称化学镀膜)。上述四种镀膜玻璃因工艺不同,镀膜玻璃的性能和品质也存在很大差异。前两种镀膜玻璃质量优于后两种玻璃,可用于隐框玻璃幕墙。

  建筑上用阳光控制玻璃,又称为热反射镀膜玻璃(简称镀膜玻璃),主要特点是允许足够的太阳光射入室内,又能反映定量的太阳热能,能透过0.3~2.5微米的可见光,3~12微米远红外线被反射,维持室内凉爽,该玻璃的透光率为8~40%之间,可制成金、银、蓝、褐、绿等各种颜色。国内生产该种玻璃厂家甚多,由于不同做法,设备不同,及其它各种原因,质量差异很大。

  国外生产的低辐射玻璃,它的特点是在不影响可见光的透光性的情况下,能透过80%太阳光辐射能,对室内有保温作用,同时这种玻璃可以挡大量紫外光,减少阳光中紫外线对室内家具的影响。现国内没有生产这种低辐射玻璃。

  二、玻璃是脆性材料

  玻璃的自爆现象受多方面影响。除玻璃本体质量外,玻璃的几何形状,如方形、矩形、三角形和圆形。玻璃安装状况如:四周紧固或松驰,玻璃底部是否安放支撑物,玻璃与四周铝合金框用什么硬度材质密封或用玻璃胶密封,以及后续工艺、受热状况等均对玻璃的自爆有密切影响。

  玻璃热应力自爆,一般是来自玻璃本体部位不均匀所致。玻璃上墙后,在阳光直接照射下,玻璃吸收阳光的红外光和部分可见光,这些光在玻璃体内转化为热能,使玻璃本体温度升高并形成玻璃四周的热膨胀。如玻璃镶嵌在铝合金框内部,玻璃被镶部份不能受到暴露在框外暴露同样照射,因此导致暴露整体受热不均,内部热应力形成,玻璃中区的热膨胀对玻璃边缘产生张应力,此张应力大于玻璃的抗张强度,就会造成玻璃的破裂(自爆)。热应力破裂一般可从以下特点来辨别:

  1、玻璃破裂边缘裂口整齐,裂口数量少,破裂线为曲折单线或复线。

  2、玻璃破裂线与玻璃边缘一般成直角,否则可能是弯曲应力破裂,或者是玻璃边缘缺陷所致。

  3、在玻璃中区的破裂线多为弧线形。

  三、铝合金有框幕墙玻璃自爆的原因

  1、玻璃本身质量不良是造成玻璃自爆原因之一,如玻璃平整度差,厚薄不均,玻璃内有气泡夹渣等。在受太阳照射下,热效应不均匀,导致自爆。

  2、在采用人工裁切玻璃时,裁切的玻璃边缘一定要求平直光滑,不准许有崩边、牙边、崩角等缺陷。要保证玻璃周边没有伤残状态下使用,否则在玻璃边缘有缺陷处极易产生自爆点。

  3、玻璃安装时为了减少哽对哽的接触,玻璃下端不能直接落在铝合金框上,否则玻璃受热膨胀极易自爆。应在玻璃下面有弹性的固定垫块,放置位置一般在玻璃边部1/4处,最少放两个垫块,垫块数量应以玻璃宽度而定。使玻璃下方与铝框为弹性接触,玻璃热胀冷缩时能自由伸缩,减少自爆。同时玻璃周边应当用弹性较好的材料密封。玻璃周边与铝框应留有4~7毫米左右缝隙,不直接接触,并周边间隙均匀。玻璃周边与铝框应用弹性好的玻璃密封胶密封,这比玻璃边缘内外两侧与铝框缝隙用硬胶条镶嵌为佳。现实中不少大面积玻璃因玻璃四周边缘用硬胶条镶嵌太紧,玻璃因热应力而自爆。

  4、镶嵌玻璃的铝框,不能保证几何精度,铝框扭拧不平,弯曲变形,玻璃弯曲受力,极易造成热应力自爆。安装玻璃必须严格执行施工标准规范。

  5、玻璃厚度的选择是非常重要的,不仅要考虑风荷载,也要考虑热应力。如玻璃面积大,厚度小,则该块玻璃抗弯曲、抗热应力均小,极易自爆。对玻璃幕墙玻璃厚度选择,一定要进行计算,低层、高层同一面积的玻璃受力就差别很大。尤其是镀膜玻璃的热膨胀系数远大于一般玻璃的热膨胀系数,热应力更为明显。有的厂家和设计者在玻璃计算时不考虑热应力而造成玻璃自爆。一般镀膜玻璃的厚度、长宽比和最大面积的关系,一些镀膜玻璃生产厂家,给一个关系比,这只作为参考。因玻璃的使用高低不同,地区不同,应有所调整,应以计算为准。

玻璃厚度 长宽比 玻璃最大面积 玻璃厚度 长宽比 玻璃最大面积
6mm 1:3以下 2.5㎡以下 8mm 1:3以下 4㎡以下

  四、隐框幕墙玻璃的自爆
  隐框玻璃幕墙是用结构胶把镀膜玻璃粘贴在单体铝合金框格上,再把粘好的一块块单体框格悬挂在铝合金幕墙的框架上。镀膜玻璃之间间隙用幕墙硅酮密封胶密封,形成一镜面状玻璃幕墙,镀膜玻璃的周边无铝框镶嵌,因此不存在镶嵌玻璃边内和边外温差的差异,也不会产生上述原因造成的温差热应力自爆的可能。但半隐框玻璃幕墙仍有一个对应边嵌在铝框内,仍应考虑嵌铝框内外玻璃的热应力,以防自爆。

  隐框玻璃幕墙的自爆原因,有以下几个可能:

  6、镀膜玻璃的边缘质量:镀膜玻璃边缘裁切质量是非常重要的,是影响玻璃破裂的重要因素。因为镀膜玻璃是脆性材料,玻璃的边缘允许张应力的大小与玻璃边缘缺陷极为密切,如前面谈到过的崩角,崩角和参差不齐牙边等,玻璃边缘缺隐会导致应力集中及严重降低允许张应力(可降十多倍)。在边缘缺陷点,玻璃正常的弯曲应力,热应力等均可造成玻璃的自爆破裂。大面积隐框幕墙的镀膜玻璃最好采用裁剪机来切割玻璃,若手工切割玻璃要严格检查玻璃切割边缘质量或打磨边缘。

  7、镀膜玻璃对太阳辐射能的吸收率热应力均远大于一般透明玻璃,因此对玻璃的原片质量要求甚严。如果玻璃原片的厚薄度、平整度较差,表面有疤痕亦形成内应力不均而自行破裂。镀膜玻璃的原片只能用浮法玻璃,不能用一般平板玻璃。优良的新鲜玻璃原片是保证镀膜玻璃质量的重要一环。镀膜玻璃在生产过程中,如设备不先进,镀膜工艺不严,在镀膜过程中易产生膜层厚度不均,退火不完全等缺陷,即便是微小的差别,均是玻璃上墙后自爆的起因。如退火过程中局部有温差,也会造成镀膜玻璃中间弧形破裂等。因此在购置镀膜玻璃时,不仅要看设备是否先进,也要看软件是否过硬,技术是否熟练,原片质量是否新鲜。

  8、镀膜玻璃尺寸大小的影响:隐框玻璃幕墙为美观大方,往往把单片玻璃设计面积很大,为了保证抗风压的需要,镀膜玻璃的厚度就必然增加,这就导致了玻璃本身对太阳辐射能的吸收量增大,造成玻璃张应力增加,容易形成热应力自爆。如果镀膜玻璃是明显的长条状,长短比愈大,愈容易形成弯曲应力,同时加大热力自爆的机率,所以镀膜玻璃的面积和长度比均不易过大,否则自爆率增加。

  9、气候条件的影响:冬夏季节,清晨和傍晚的气温变化较大地区,要着重考虑镀膜玻璃的吸热情况。镀膜玻璃是太阳辐射热的高吸收体,在南方炎热地区,夏季高温季节,在太阳照射下,镀膜玻璃的表面温度在800C左右,有的更高。这样玻璃本体内热应力也极大。如因结构胶粘贴宽度厚度过大,影响镀膜玻璃自由伸缩,易使镀膜玻璃自爆。

  10、幕墙方向性影响:幕墙玻璃的方向对自爆也有明显的影响。如幕墙玻璃面朝南和朝北或其它方向,所受热应力均有不同,幕墙玻璃朝南都向阳方向,中午日照直接照在幕墙玻璃上,太阳的辐射能很大,热应力也就很大。如天气突变或日落降温较快,则该玻璃以热应力破裂为主,设计者应以热应力破坏为主,抗风压强为辅。反之幕墙玻璃朝北,设计者应以考虑抗风压强为主,热应力破裂为辅。朝南方向的镀膜玻璃的太阳能吸收率大于75%,建议用钢化或半钢化玻璃。

  11、集中在幕墙上方结构物遮阳的影响:在幕墙玻璃上方,由于室外装置或设计结构有遮太阳光部分,会在镀膜玻璃上留有阴影,暴露在阳光下和留有阴影的玻璃形成非常明显的温度差,极容易造成玻璃横向整齐的自爆。

  12、室内遮阳部分的影响:室内深色窗帘或百叶窗对太阳辐射能的吸收也相当高,并且具备较高的再辐射率。幕墙玻璃不仅受室外太阳辐射能直接辐射,同时以往受到室内遮阳装置吸热后的再辐射也易造成热应力自爆。

  13、其它的影响:经常看到在幕墙玻璃上安装,粘贴各种图案和文字广告,及玻璃表面粘贴或悬挂的装置图案或广告,可导致镀膜玻璃吸热量局部急剧增加,使整片玻璃产生温差,幕墙上的空调通风口也可以导致镀膜玻璃不同部位明显的温度,均加大热应力,给镀膜玻璃的自爆增加机率。为了防止玻璃的热应力自爆,可对镀膜玻璃采取强化处理,强化处理后,可使玻璃承受风压强度和热应力强度均有较大的提高,可以明显减少热应力自爆的机率。

  五、中空玻璃的自爆
  建筑物的室内外热交换,窗户和玻璃幕墙是主要热传导部分,所以冬天的取暖和夏日的空调需用量的大小,取决于窗户和玻璃幕墙的隔热性能好坏。中空玻璃有优良的绝热性能,在某些条件下,中空玻璃绝热性有时可能优于混凝土墙。中空玻璃也有较好的隔音性能,一般可使嗓音下降39~44分贝,可降低交通噪声30~40分贝。

  中空玻璃是用两片或多片玻璃与周边用铝合金间隔分开一定距离,并用二次密封胶密封,使之形成两玻璃间有干燥气体空气的玻璃。中空玻璃间隔密封胶第一道胶为丁基胶,丁基胶密封性能很好,但强度很低,只起密封作用,不承受力;第二道密封胶一般为聚硫胶,聚硫胶强度高,在受力时能保持中间玻璃间隔不变,但该胶怕太阳紫外线照射。用于有框玻璃幕墙时,聚硫胶被铝合金型材槽镶嵌在内,太阳照射不到聚硫胶。但用于隐框玻璃幕墙,太阳就可能直接照射到聚硫胶,因此在隐框或半隐框玻璃幕墙中空玻璃的第二道密封胶必须用中空玻璃结构胶,不怕太阳紫外线照射。中空玻璃结构胶也不同于一般结构胶,其变位能力一般为5%左右,这样能保证中空玻璃的两片玻璃间距不变,而一般结构胶变位能力为土25~50%。      

  各种玻璃上墙后的自爆,因各种玻璃性能不同,地区不同,安装方法不同,自爆原因也很复杂。因此对不同地区玻璃的自爆,均要根据实际情况仔细分析,找出原因,才能避免大面积玻璃的自爆。我们认为单片镀膜玻璃上墙后的自爆,多要从安装上找原因。中空玻璃上墙后自爆要从制作中空玻璃和安装上双方面找原因。总起来讲:白色浮法透明玻璃的自爆率低于带色透明玻璃的自爆率,所有带色透明玻璃的自爆率低于镀膜玻璃的自爆率,隐框幕墙的镀膜玻璃的自爆率低于有框玻璃幕墙的自爆率,单片玻璃上墙后的自爆率低于中空玻璃上墙后的自爆率。(文章来源:中国幕墙网)

 

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