建筑幕墙钢化玻璃自爆的原因分析与措施

【摘要】一．钢化玻璃自爆的原因 钢化玻璃发生自爆，首先我们应了解玻璃的成份，玻璃是由一种透明的半固体，半液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶...

摘要：玻璃幕墙将大面积玻璃应用于建筑物的外墙面，展示建筑物的现代风格，发挥玻璃本身的特性，使建筑物显得别具一格，从而给人一种全新的感觉。在人们享受美的同时也备受玻璃发生自爆的困扰，本文通过几个方面来阐述玻璃发生自爆的原因与措施。

关键词：玻璃自爆；钢化玻璃；建筑幕墙

中图分类号：J527.3文献标识码： A

引言

玻璃幕墙因其不可替代的外墙装饰效果，近年来被广泛应用于大型的公共建筑、高层建筑等的外墙，它给城市带来了整洁美丽的同时，也留下了钢化玻璃发生自爆的隐患，众所周知玻璃发生自爆也会带来巨大的经济损失，由此看来只有了解了钢化玻璃产生自爆的原因，才能更好的让建筑发挥更大的价值。

一．钢化玻璃自爆的原因

钢化玻璃发生自爆，首先我们应了解玻璃的成份，玻璃是由一种透明的半固体，半液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成(Na2O・CaO・6SiO2),主要成份是二氧化硅。而广泛应用于建筑幕墙的是钢化玻璃，钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近软化点的700度左右，再进行快速均匀的冷却而得到的（通常5-6MM的玻璃在700度高温下加热240秒左右，降温150秒左右。8-10MM玻璃在700度高温下加热500秒左右，降温300秒左右。总之，根据玻璃厚度不同，选择加热降温的时间也不同）。钢化处理后玻璃表面形成均匀压应力，而内部则形成张应力，使玻璃的抗弯和抗冲击强度得以提高，其强度约是普通退火玻璃的四倍以上。已钢化处理好的钢化玻璃，不能再作任何切割、磨削等加工或受破损，否则就会因破坏均匀压应力平衡而碎裂。但实际玻璃内部包含硫化镍杂质，以小水晶状态存在，存在二种晶相：高温相α－Nis和低温相β－Nis，相变温度为379℃玻璃在钢化炉内加热时，因加热温度远高于相变温度，Nis全部转变为α相。然而在随后的急速淬冷过程中，α－Nis来不及转变为β－Nis，从而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境下α－Nis是不稳定的，有逐渐转变为β－Nis的趋势。这种转变伴随着约2～4％的体积膨胀，使玻璃承受巨大的相变张应力，从而导致自爆。

其次，除玻璃本身质量外，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。

二。避免钢化玻璃自爆措施

1、均质处理是公认的彻底解决自爆问题的有效方法。将钢化玻璃再次加热到290度左右并保温一定时间，使玻璃中的硫化镍在玻璃出厂前完成晶相转变，从而减小钢化玻璃自爆概率。

2、推荐采用半钢化玻璃。半钢化玻璃生产采用与钢化玻璃类似的工艺方法，只是冷却速度较慢．因此其表面应力略小于钢化玻璃。半钢化玻璃在机械强度、抗风压性能、抗冲击性能和抗热震性方面明显优子普通退火玻璃，较适合使用于玻璃幕墙中。半钢化玻璃特性：强度为普通玻璃的２倍；可以有效地抵抗热应力作用。避免玻璃的热炸裂，一旦破裂。半钢化玻璃裂纹全部是延伸到边．其碎片可以保留在框架内而不会坠落；不易发生钢化玻璃的自爆现象，比钢化玻璃具有更好的平整度。

3、改善玻璃的加工及再加工工艺。钢化前在裁切玻璃时，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。另外，有些玻璃根据需要要进行钢化前开孔、开槽，玻璃钻孔及开槽，应采用合理的开孔及开槽方法避免钢化后产生集中应力破碎。

4、减少玻璃硬对硬的接触。玻璃下端不能直接落在金属框上，否则玻璃受热膨胀极易自爆。应在玻璃下面设有弹性的固定垫块，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。使玻璃下方与金属框为弹性接触，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。

5、在设计时应充分考虑玻璃的方向性影响。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，幕墙玻璃朝南都为向阳方向，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，设计时应以热应力破坏为主，抗风压强为辅。反之幕墙玻璃朝北，设计时应以考虑抗风压强为主，热应力破裂为辅，从而减小玻璃自爆。

6、合理的选用玻璃配置。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，单片玻璃的自爆率低于中空玻璃的自爆率。

结语

硫化镍相变是导致钢化玻璃自爆的主要原因，彻底解决钢化玻璃自爆的唯一办法是进行科学有效地均质处理。在日常生产中控制钢化应力及钢化均匀度也能有效地减少自爆发生。

研究钢化玻璃的自爆，是为了寻求更好的解决方法。比较不同解决方法的效果和可靠性，是为了进一步降低自爆率，减小自爆引起的损失。综合上述分析比较，结合工程玻璃实际情况提出几点建议仅供参考。

一、合理设计，避免单块玻璃尺寸超大、产生集中应力。

二、适当降低钢化玻璃的应力值。

三、使用先进的钢化设备，合理操作，减小应力的分布不均。

四、重要工程、工程重要部位所使用的钢化玻璃，应进行均质热处理。

五、幕墙及门窗应采用防飞散玻璃，推荐采用半钢化玻璃。

参考文献

[1]《铝合金建筑型材》GB5237－2000。

[2] 行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）

[3]国家标准《建筑幕墙》（GB12618-2010）

[4]周天辉.钢化玻璃自爆及应力无损测定方法.建筑玻璃与工业玻璃.1996;4: 21―23