幕墙玻璃自爆问题幕墙玻璃自爆问题探析探析

概要：随着玻璃幕墙的广泛应用，钢化玻璃自爆问题日益突出，本文简要阐述引起钢化玻璃自爆的主要原因，以及针对这些原因采取的预防措施。

关键词：钢化玻璃，自爆，热应力，镀膜玻璃。

中图分类号：J527.3 文献标识码： A 文章编号：

我国的建筑幕墙行业从1978年开始起步，发展至今天已经成为第一大幕墙生产国和使用国。幕墙的面材种类很多，包括金属板材，石材，复合板等等，但使用最多的还是玻璃。幕墙中常用的玻璃有，钢化玻璃，半钢化玻璃，夹胶玻璃，中空玻璃等等的很多种类。曾经关于是否应该停用玻璃幕墙的问题引发人们无数热议，那么能够给建筑物带来美丽，艺术，个性的造型外观的玻璃幕墙为何会被部分人们抵制呢，其中的重要原因就是幕墙玻璃的自爆引发伤人毁物事件。2011年我所参与的迪拜保税区商务中心综合楼工程竣工，竣工后收尾工作却延续了半年之久，其中有一部分原因就是玻璃自爆，安装完毕以后的幕墙玻璃突然之间就会碎裂，而且破损率超过了相关标准所规定的工程用玻璃破损标准。

一、关于钢化玻璃自爆的原因

玻璃的热应力。热应力是指加热或冷却时，材料不同部位出现温差而导致热胀或冷缩不均所产生的应力。幕墙玻璃中常存在的应力有两种，一种是暂时应力一种是永久应力。暂时应力是由于玻璃导热性较差而产生的，玻璃在应变点温度以下加热或冷却时。各部位将形成温度梯度，从而产生必然的热应力。这种热应力随着温差的存在而存在温差越大，暂时应力也越大，并随着温差的消失而消失。可见暂时应力是可以消除的，当暂时应力值超过玻璃的极限强度时，玻璃就会自行破裂，也就是我们说的自爆。永久应力是犹豫玻璃局部温差产生的应力， 它的大小取决于成品在应变点温度以上时的冷却速率、玻璃的黏度、热缩短叙述及玻璃的厚度等。永久应力不会随时间自动消失，目前的玻璃加工技术也无法完全消失玻璃应力。永久玻璃应力与暂时玻璃应力一样，当应力值达到玻璃极限强度时，玻璃就会自爆。

玻璃中含有的有害杂质。这里所说的有害杂质只要指的是钢化玻璃中所含的硫化镍。硫化镍在高温时体积很小，当温度降低至室温体积会逐步膨胀，硫化镍晶体在发生相变时，处于玻璃板芯张应力层的硫化镍膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力，当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时，就会导致钢化玻璃自爆。

加工缺陷原因。玻璃表面和边部在加工、运输、储存和施工过程中，可能造成划痕、裂口、毛刺等缺陷，容易形成应力集中而导致钢化玻璃自爆。玻璃表面本来就存在大量的微裂纹，这些裂纹在一定条件下会扩展，如水蒸气的作用、荷载作用等，都可能加速微裂纹的扩展。通常情况下微裂纹的扩展速度是及其缓慢的，表现为玻璃的强度是一恒定值。但是玻璃的微裂纹有临界值，当微裂纹的尺寸接近或达到临界值时，裂纹快速扩张，导致玻璃破裂

镀膜玻璃的镀膜材质原因。幕墙工程为了更好的实现节能环保要求，很多工程采用low-e镀膜，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，同时镀膜玻璃对太阳辐射的吸收率远大于一般透明玻璃，对玻璃原片的质量要求甚严。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微小差别，均是玻璃上墙后自爆的起因。以迪拜保税区商务中心综合楼工程为例，工程竣工后不断出现玻璃破损问题，后经研究发现大部分玻璃均为自爆，通过统计比较后，中空玻璃镀SCCR0115(此编号为镀膜编号)膜的玻璃破损率为7%明显高于工程规范规定的自爆率1~2%，也高于其余种类玻璃的破损率。后与玻璃厂家探讨研究后 ，镀有此种膜的玻璃脆性较之其他玻璃在吸收太阳热能后玻璃上的热应力增加很多，同时此种膜的厚度不均的现象也比较严重，由于迪拜地处热带地区，终年光照充足天气炎热，外加此种镀膜玻璃的质量有高有低部分玻璃中的热应力很大，导致应用在工程上后自爆率也就高很多。

二、针对以上玻璃自爆产生的原因可以采用如下措施。

热应力的应对措施。对于暂时性的热应力，由于它会随着时间而消失，因此在玻璃生产过程中只要加强玻璃的导热性，控制暂时热应力低于玻璃的极限强度即可。永久热应力以目前的科技技术是无法消除的，只能尽量将其降到最低。 玻璃退火能够创建匀热和结构调整所需的、均匀的温度场，减小各部之间的结构差，使冷至刚体被固定的、不可逆转的结构差所致的永久应力减至制品的规定值，是在此后的冷却中，控制可逆转的结构差所致的、随温度均一而消失的暂时应力，防止玻璃炸裂的热处理过程。玻璃的退火能够降低玻璃中的暂时和永久应力，把具有永久应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度。把持质点的位移使应力分散（称为应力松懈）来消除或减弱永久应力。应力松弛速度取决于玻璃温度，温度越高，松弛速度越快。是以，一个合适的退火温度范围，是玻璃得到精采退火质量的关键。

降低有害杂质的破坏措施。目前常用的降低玻璃中有害杂质危害的措施就是进行钢化玻璃的热浸处理。热浸处理也常被人们称为玻璃的“引爆”处理。将钢化玻璃加热到290℃±10℃并保温一段时间。促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变，让原本使用后才可能自爆的钢化玻璃人为的提前让其破碎在工厂的热浸炉中，从而减少安装后使用中的钢化玻璃自爆。尽管热浸处理不能保证绝对不发生自爆，但确实降低了自爆的发生，实实在在的解决了困扰工程各方的自爆问题，所以热浸处理是世界上一致认可的彻底解决有害杂质因为自爆问题的最有效方法。

加工缺陷的预防措施。首先在玻璃加工过程中要做好玻璃的保护，避免划伤，玻璃倒角时倒角面要平整，倒角大小要符合规范的规定。其次玻璃运输过程中更要注意做好玻璃的包装，进行软隔离，异形玻璃对尖角部位要着重保护。玻璃加工缺陷的形成主要是人为原因，所以加强对工人的培训，规范加工工艺及包装程序，能够有效减少由于玻璃加工缺陷而产生的玻璃自爆。

镀膜玻璃的自爆预防措施。镀膜玻璃的玻璃原片一定要采用浮法玻璃，玻璃的平整度要高，优良的新鲜的玻璃原片是保证镀膜玻璃质量的重要一环。先进的设备及严谨的镀膜工艺是保证镀膜厚度均匀的前提，因此在购置镀膜玻璃时一定要选择技术先进，软件过硬，技术熟练，原片质量高的厂家。在玻璃应用设计中应针对热应力对镀膜玻璃的影响进行计算，同时以玻璃厂家提供的镀膜的厚度，长宽比，最大面积作为参考，结合实际应用工程中地区的不同而进行调整。

以上四种措施是针对目前发现的导致钢化玻璃自爆的主要因素而采取的，玻璃的自爆原因还有很多，甚至有些原因是我们目前还没有发现的。现在的工程中为彻底避免玻璃自爆形成玻璃雨危害安全，多采用半钢化玻璃，或者对容易导致玻璃自爆的部位（比如阳光照射强烈，遮阳物在玻璃上形成阴影的边界部位）进行贴膜防护，容易产生大的安全问题部位（比如主入口，人员密集部位）采用夹胶玻璃。这几种玻璃在破碎后都不会产生玻璃雨，玻璃在破损后多仍然留在原位。

三、结束语。

中国的幕墙业经过多年的发展，幕墙的设计加工技术已经逐步成熟，如何能够更大程度的避免玻璃自爆，直接关系到幕墙使用的安全问题以及幕墙今后的发展趋势。作为一名幕墙设计人愿与各位共同进行探讨研究解决方案，让人们更安全放心的使用玻璃幕墙。以上为本人的对玻璃自爆的一点认识，如有不足之处，欢迎指正。

参考文献：

[1] 龙文志, 玻璃幕墙癌症－钢化玻璃自爆[J]，建筑技术，2006，（5）

[2] 周天辉，钢化玻璃自爆及应力无损测定方法[J]，建筑玻璃与工业玻璃，1996，（4）

[3] 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）