幕墙玻璃碎裂原因及解决方案探讨

【摘 要】近几年来铁路站房玻璃幕墙玻璃爆裂的事件频频发生，高空玻璃的坠落会对下面经过旅客造成很大伤害，作为铁路房建设备管理维修单位，为了消除安全隐患，研究怎样防止幕墙玻璃的碎裂也成为了工作重点。

【关键词】玻璃破裂分析；玻璃自爆

玻璃幕墙在我国已广泛应用于各类建筑，铁路上近些年高铁车站站屋也基本采用玻璃幕墙结构，然而幕墙玻璃破裂时有所闻。有不少学者对幕墙玻璃破裂进行调查、分析，发表了不少调查（研究）报告、文章。这里简单对玻璃的碎裂原因及解决方案进行探讨，有利于进一步认识幕墙玻璃破裂的原因，采取相应措施来消除（减少）幕墙玻璃破裂的发生。

一、钢化玻璃自爆造成玻璃破裂；

生产玻璃的原料中通常含有微量的镍和硫，熔化过程中镍合金碎片也会增加玻璃中的镍含量。当玻璃被加热时，这些原子发生反应，形成微小的硫化镍晶体。熔炉中0.1克镍可以形成的晶体数量多达5万个，这些晶体以两种方法存在：高温下稳定的密度较大的α相和室温下稳定的密度小一些的β相。强化过程中的高温把所有的硫化镍晶体都转化成高密度的α相。但是接下来的冷却过程如此迅速，以致于硫化镍晶体没有足够的时间重新转化成β相。这在玻璃中遗留下不稳定的α相晶体，它就像被压缩的弹簧一样随时准备毫无征兆地重新转化为β相。硫化镍晶体由α相转化成β相时体积膨胀4%，如果α相晶于张力最大的玻璃中央，膨胀产生的压力可以使整块玻璃破裂。玻璃被日光加热会加快晶体的转化速度，破裂时间无法预测，可能是生产出来的几个月或几十年后。

玻璃厂家迄今没有找到从源头上消除这种杂质的方法，不过他们正努力寻找防止玻璃中硫化镍晶体产生危害的方法。其中有通过热浸法给玻璃加热数小时后使之强化，目的是把大多数硫化镍晶体转化成β相，使含有杂质的玻璃在熔炉中破碎，存留下来的玻璃差不多可被当作不含杂质。然而热浸法迄今为止也没有成为被广泛接受的标准，而且热浸法使玻璃成本提高1～4倍，为了降低成本有的公司热浸时间短或者温度低。反过来讲，即使完全按标准生产也不能彻底避免玻璃破碎，一些大型建筑物轻易就会用上几百吨玻璃，这意味着玻璃中硫化镍存在的几率很大。

二、玻璃本身质量造成的幕墙玻璃破裂；

1、玻璃本身质量不良容易造成玻璃幕墙破裂，如造成玻璃平整度差，厚薄不均，玻璃内有气泡夹渣等；在受到太阳照射下，热效应不均匀，导致玻璃破裂；

2、在裁切玻璃时，玻璃内部产生三条裂痕，其中两条是沿表面左右分开，另一条是垂直向下伸展的竖缝，在竖缝的端部会产生拉应力，再加上曲折的弯力，竖缝向下伸展出去便可把玻璃切断，玻璃在裁化切断时，延玻璃周边隐藏着许多微小的裂口，这些裂口在各种效应与热应力影响下，会扩展成裂缝，裂缝进一步发展导致玻璃破裂；

3、在玻璃生产过程中，玻璃边缘可能出现崩边、牙边、崩角等缺陷，玻璃在边缘有伤残的状态下使用，在玻璃边缘有缺陷处极易产生破裂；

解决应玻璃本身质量造成幕墙玻璃破裂的解决方案a、在玻璃裁切后，用磨边机磨边和倒角处理（磨边或者精磨边），消除玻璃周边隐藏的微小的裂纹；b、幕墙生产厂家要加强玻璃质量的检查，对存在缺陷和有边缘问题的玻璃一定不要应用于幕墙；c、在安装期间不要将玻璃向框的方向挤压，这样会导致玻璃边缘破损；d、幕墙安装过程中一定要使用玻璃吸盘来移动在框架槽口里的玻璃片，用撬杆提升或移动玻璃会造成边缘损坏。

三、不合理的幕墙施工原因造成玻璃破裂；

施工质量也是关系到玻璃开裂的重要原因，JGJ102规范规定了玻璃边缘与槽口的配合尺寸，它的目的就是保证玻璃在温度变化和其他因素影响下能自由伸缩，一旦出现阻碍玻璃自由伸缩的因素，玻璃就会破裂，如果在玻璃边缘与镶嵌槽底板之间存在一粒很微小的固体颗粒（即使该颗粒的直径

四、热应力造成的幕墙玻璃破裂；

玻璃热应力破坏产生的原因：

1、玻璃热膨胀是玻璃热应力破坏的基本因素。玻璃在温度变化影响下会热胀冷缩，如果玻璃的膨胀和收缩收到限制，应力会积累起来，当这种应力大于玻璃的强度标准值时就会使玻璃发生破裂；

2、玻璃受热不均匀会造成玻璃热应力破坏。如果同一块玻璃一部分受热而另一部分未受热，比如日光直射玻璃中部，而玻璃边缘遮在阴影中，就可能引发受热部分的玻璃会膨胀并推挤未受热部分的玻璃。这种不平衡膨胀的结果就是产生热应力。由于玻璃的断裂韧度较低，边缘存在瑕疵的玻璃就容易发生热应力破坏；

3、玻璃的朝向对玻璃热应力破坏也有明显的影响。幕墙玻璃面朝南和朝北或其他方向，所受热应力均有不同。幕墙玻璃朝南时阳光直射照在幕墙玻璃上，太阳的辐射能很大，热应力也就很大，如遇天气突变或日落降温很快，则易引起玻璃的热应力破裂；

4、寒冷的气候条件：气候寒冷时，如果室内温度较低，同时室外温度骤降，可造成玻璃破裂。由于室内直接采暖，玻璃窗内侧温度较高，室外冷空气式窗框和玻璃边缘冷却，结果可能造成巨大热应力，导致玻璃破裂。如果室内热空气直吹玻璃窗，结果可能会更加严重；

5、玻璃的尺寸和厚度也是直接导致玻璃热应力破坏的因素。由于受温度影响时，热膨胀与物质的长度直接相关，尺寸大的玻璃会经受更大的热应力。大玻璃表面积大，能吸收更多太阳能，其边缘热应力也会相应加大。厚的玻璃，特别是厚的有色玻璃吸收热量更多，温度变化范围也就更大。由于厚玻璃切割难度大，更容易出现边缘瑕疵，热应力破坏的几率也随之增加；

6、室内遮阳设备的不合理布置导致玻璃热应力破坏。室内深色窗帘或百页窗对太阳辐射能的吸收较高，并且具备较高的再辐射率。如果幕墙玻璃与内侧遮阳设备间无合适距离，且空气流通不畅，幕墙玻璃不仅受室外太阳辐射能直接照射，同时也受到室内遮阳装置吸热后的再辐射，导致热量聚集起来，致使边缘应力增加，也易造成幕墙玻璃热应力破坏；

7、其他的影响玻璃热应力破坏的因素： a、幕墙上的空调通风口也可以导致玻璃面板不同部位明显的温度差，加大热应力，使玻璃热应力破裂的机率增加；

解决热应力破坏的方案：

1、《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-20 03）和《建筑幕墙》GB/T 21086-2007 规定了玻璃边缘槽口的尺寸，是为了保证玻璃在温度变化和其他因素影响下的自由伸缩。

2、使用热加固玻璃能极大降低玻璃热应力破坏的风险；

3、寒冷地区使用中空玻璃和断热型材来消除室内外温度对温度的影响；

4、室内必须悬挂窗帘、软百叶窗或其他室内遮阳装置，可以在顶部和底部或一侧和底部提供空间允许自然的空气流过玻璃的室内面，以避免热聚集的形成。玻璃和遮阳设施之间的间隙最少是50mm；

5、空调热气、冷气出口必须在室内遮阳装置的室内侧；

五、结束语

玻璃幕墙玻璃破裂，因各种玻璃性能不同，地区不同，安装方法不同，破裂的原因也很复杂，因此实际情况仔细分析，找出原因，才能避免大面积玻璃的破裂。文中以上是结合各项研究及专家论著，简单对幕墙玻璃破裂原因的分析与解决方案，写出来与大家分享。