建筑用钢化玻璃自爆机理及预防措施研究.pdf

重庆建鏡
Chongqing Architecture
注:本文主耍内容来源为重庆市建委2009年建设科研课题项目“城科字2009第(88)号,已于2010年逼过缂题验收
doi:10.3969/ J, Issn.1671-9107.2011.08.012
建筑用钢化玻璃自爆机理及预防措施硏究
On Glass Curtain Wall Safe Hidden Trouble Generating Mechanism and Coping Measures
彭国容1,熊渝兴
(1重庆恒意建设工程质量检测有限公司重庆4000162重庆建工第三建设有限责任公司重庆400016)
摘:本文示了钢化玻璃及其成套设施在使用过程中存在的安全隐患及其产生原因,提出了控制安全隐患的主要技术措施,研究成果对钢化
玻璃自爆伤人事故的预防和控制,具有一定的参考价值。
关鍵词:钢化玻璃;自爆现象;原因分析;防控措施
中图分类号:TQ171.72文献标识码:A文算编号:1671-9107(2011)08-0012-04
Abstract his paper first reveals that the reasons causing the safe hidden troubles in toughened glass and complete facilities during the performing
process, Then the author proposes some major technical measures to control the safe hidden troubles. Research results is of referential values for pre
venting and controlling the explosive wounding incidents concerning toughened glass
Key words: toughened glass, explosive phenomenon; cause analysis; prevention and control measure
1引言
2钢化玻璃特有的材质特性一一自爆现象
玻璃幕墙安全隐患主要来源于钢化玻璃自爆。这种无预
钢化玻璃的自爆现象可以表述为钢化瓌璃在无外力直接
兆、无外部直接作用情况下自动炸裂、坠落的自爆现象,成为作用的情况下自动发生破碎的现象。自爆时间无确定性,可能
在高楼林立的都市中悬在人们头上随时可能发生的重大安全是刚出炉,也可能是出厂后1~2月,还可能是出厂后1~2年,
隐患
甚至在产品生产完成4~5年后,仍有自爆现象发生。
无论是国内大型现代玻璃生产加工企业,或是象英国皮
关于自爆发生的概率,大部分生产厂家认同:静态自爆概
尔金顿这样号称“百年老厂"的专业玻璃生产厂家,至今都无率约2~3%,安装施工后使用过程中自爆概率约3~5%左右。
法彻底解决普通建筑用钢化玻璃的自爆问题。因此,业界一致
如何鉴别钢化玻璃自爆?
公认:迄今为止,钢化玻璃自爆,是目前仍未解决的“玻璃幕墙
首先看起爆点(钢化玻璃裂纹呈放射状,均有起始点,称
癌症”。
为起爆点)是否在玻璃中间,如在玻璃边缘,一般是因为玻璃
幕墙钢化玻璃爆裂的原因,有內因和外因。
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
外因:由于设计问题造成玻璃受力状况不合理,即增大了逐淅发展造成的,如起爆点在玻璃中部,看起爆点是否有两小
玻璃平面外受力;设计选材,选型不能满足强度要求;安装施块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴堞斑),如有
工不规范使玻璃局部受力超过承蕺极限等等。
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
内因:一是由于玻璃生产加工中存在质量缺陷,例如结见的黑色小颗粒(硫化線结石),则可判断是自爆的;否则就应
石、砂粒、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等二是由于玻璃中是外力破坏的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑,如图1所示。
夹杂的硫化镍(NiS)杂质在相变过程中,体积膨胀引起自爆。
在玻璃爆裂的外因与内因之中,内因是主要因素。而在作
为主要因素的内因中,硫化镍杂质膨胀引发的“自爆"又是最
主要的因素。数据资料显示:钢化玻璃自爆95%左右由硫化镍
结石膨胀所致。
本文研究主要内容是钢化玻璃自爆机理及应对措施。
收稿日期:2011-06-14
作者简介:彭國容(1977ー),文,重庆人,本科,高级工程师,主要从
事建筑材料试验研究工作。
图1玻璃自爆典型特征蝴艓斑
2011.N0.8第10卷总第94期
建筑用钢化玻璃自爆机理及预防措施硏究
建筑材料13
玻璃碎片呈放射状分布,放射中心有两块形似蝴蝶翅膀
3.1.2玻璃在温度变化影响下热胀冷缩使玻璃破裂
的玻璃块,俗称蝴蝶斑"。图示自爆点即NiS结石位還处于两
玻璃的线膨胀系数为c=1×105,如果在玻璃安装时与镶
块状似蝴堞翅膀碎块的界面上。
嵌槽底紧密接触,一旦伸长就会产生挤压应力,这种应力很
通过对多起自爆的研究,发现引起自爆的硫化镍直径在大,足以使玻璃破坏。
0.04mm~0.65mm,平均粒径为0.2mm。硫化镍在玻璃中一般位
3.13玻璃受热不均匀产生热炸裂
于张应力区,大部分集中在板芯部位的高张应力区。处在压应
玻璃暴鹥在阳光直射的部分吸引红外线和可见光线转化
力区的NiS,一般不会导致自爆。
为热量,温度升高,这一部分玻璃受热膨胀,而没有受热或者
嵌在槽底或者阴影下的那一部分玻璃因受不到阳光的辐
3钢化玻璃自爆现象之原因分析
射,不能同步膨胀,内部的热应力即形成,受热多的区域对受
热少的区域产生张应力,这种张应力超过玻璃本身的抗拉强
3.1自爆现象内因分析
度就会导致玻璃的破裂,在玻璃边缘存在微小裂纹情况下更
钢化玻璃自爆现象主要由玻璃中微小的硫化線(NiS)颗易引发热炸裂。
粒体积膨胀引发,迄今为止,国内外生产厂家无法对其目测检
3.1.4玻璃生产加工过程中的缺陷使玻璃破裂
验,故不可控,成为钢化玻璃自爆的主要因素,被称之为“幕墙
玻璃生产加工过程中的可见缺陷,如气泡、砂粒、结石、夹
玻璃的癌症"。自爆原因之内在因素主要如下
杂质、缺ロ、划伤、爆边等,若质检把关不严或漏检,在一定条
3.1.1硫化镍(NiS)相变引发自爆
件下也可引发玻璃自爆。
《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102)条文说明第3.4.5条
3.2自爆现象外因分析
“浮法玻璃由于存在着肉眼不易看见的硫化镍结石,在钢化后
3.2.1施工质量是关系到玻璃开裂的重要原因
这种结石随着时间的推移会发生晶态变化而可能导致钢化玻
规苑JGJ102规定了玻璃边缘与槽口的配合尺寸,它的目
璃自爆"。什么是晶态变化?为什么晶态变化可能导致钢化玻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。
璃自爆?
一旦出现阻碍玻璃自由伸缩的因素,玻璃就会破裂,玻璃槽ロ
生产玻璃的原料中通常含有微量的镍和硫,熔化过程中两倒不能用硬性材料阻塞,玻璃在平面外力作用的影响下会
镍合金碎片也会增加玻璃中的镍含量。当玻璃被加热时,这些产生翘曲,如果嵌缝材料阻碍玻璃翘曲变形也会使玻璃破裂,
原子发生反应,形成微小的硫化镍晶体。熔炉中0.1克镍可以形必须用弹性材料