既有幕墙玻璃典型失效模式及原因分析.pdf

Architectural &Funcional Glass No 6 2019
既有幕墙玻璃典型失效模式及原因分析
中国建材检验认证集团股份有限公
刘小根
摘要:我国是世界上玻璃幕墙使用量最大的国家。玻璃破裂失效及整体坠落是玻璃幕墙应用过程中
最典型的失效模式,也是引起安全隐患最多和最重要的因素,因幕墙玻璃失效导致的安全事故时有
发生。本文归纳了既有建鏡幕墙玻璃各种典型失效模式,并对其失效原因及表现进行了分析,从而
指导幕墙玻璃的安全使用、检测及与维护维修
0
墙玻璃失效引发的安全事故上万起,在部分地区甚
我国平板玻璃产量、用量超过全球的60%,我至造成人员伤亡及财产损失。本文简要概括了既有
国生产的玻璃80%以上作为建筑玻璃用于建筑上,建筑幕墙玻璃在使用过程中出现的各种典型失效模
而这些建筑玻璃中又有80%以上用于玻璃幕墙上。式,分析了其失效原因,从而指导幕墙玻璃的应用
我国自80年代引进玻璃幕墙生产技术,90年代进及失效检测与鉴定相关工作
入了一个快速发展时期。到目前,我国玻璃幕墙保
我国标准及规范对幕墙玻璃相关规定
有量超过12亿平方米,每年新増量超过1亿平方米
为控制幕墙玻璃质量,引导幕墙玻璃正确使
。应用于玻璃幕墙上的玻璃而板主要有普通单片平用,确保幕墙玻璃安全可靠及耐久性,我国相关标
板玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃、夹层玻璃、热反准及规范对建筑幕墙玻璃进行了相关规定,见表1
射玻璃、⊥ow-E玻璃及其由上述玻璃复合而成的中的。
空玻璃及真空玻璃等复合结构。玻璃破裂失效及整
表1我国相关标准及规范对建筑幕墙玻璃规定
体坠落是玻璃幕墙应用过程中最典型的失效模式
标准及规范
对幕墙玻璃规定要求
也是引起安全隐患最多和最重要的因素?。纵观我
建筑玻璃应用技术规对建筑玻璃的强度、抗风床性能设
国幕墙行业发展的每个阶段,由于早期幕墙标准
程》(JCJ1-2015)计、防热炸裂设计等进行了规定
规范以及行政性措施滞后于幕墙行业发展和应
规定了框支承玻璃幕墙宜采用安全
玻璃幕墙工程技术规
致使此阶段建造的玻璃幕墙施工建设无标准可依,
范》(JGJ102-2003)
玻璃,幕墙璃使用厚度及基本质
造成大量的玻璃幕墙设计不当、施工偷工减料,材
量的要求及幕墙玻璃安装要求
料劣质或选择不当等,严重影响玻璃暮的质量及
玻璃幕璃工程质量检规定了玻璃幕墙工程使用的玻璃应
验标准》(CJT139-进行厚度、边长、外观质量、应力及
安全问题。同时,由于幕墙在服役过程中,必然存
2001)
具均匀性情况检査检测
在材料的老化与性能退化问题,造成材料及结构失
规定了现场应对幕墙玻璃进行品
效,致使早期建设的玻璃幕墙超过或邻近其服役寿
命,存在各种各样的失效问题。幕墙玻璃作为表皮
建銳幕墙安全性能
质、厚度、外观质量和边缘处理情
况、安装松动情况等进行检査检测
检测评佔技术规当幕墙玻璃出现异常破裂时,应采
结构,在使用过程中,是最易导致失效并带来安全(ocm-803-2013)
用相应的检査检测方法,查明玻球
隐患的部位。我国高楼幕墙大部分位于城市繁华地
破裂的可能原因
段,楼下人员米往密集。据不完全统计,每年因幕
28
建筑玻璃与工业玻璃2019,N6
2幕墙玻璃典型失效模式及分析
在该部位起裂产生突发性爆裂现象。
因选材不当、设计不当、施工不当及受材料木
破裂后的钢化玻璃,如果能够看到明显的起裂
身性能退化、老化情況等影啊,幕墙玻璃会出现各源,且起裂源呈“蝴蝶斑”形貌,在“蝴蝶斑”位置
种各样的失效模式。
可见一微小杂质存在,才能断定该玻璃破裂原因为
2.1钢化玻璃自爆
因玻璃内部含杂质导致的自爆。图2Xa)为自爆典型“蝴
钢化玻璃自爆是指在无载荷作用下钢化玻璃发蝶斑”形貌,通过放大镜,往往能够在其附近找到
生的自发性炸裂现象。实际工程中,对于没有外力一个异质颗粒,见图2(b)所示。值得注意的是,有
冲击、正常使用条件下,具有典型自爆裂纹的钢化些钢化玻璃受点冲击破裂后,在冲击点处也能见明
玻璃破裂也归结为钢化玻璃自爆。引发钢化玻璃自显的“蝴蝶”,但在表面可见明显的受冲击痕迹,
爆的影响因素如下8:
且其附近找不到异质颗粒,该类现象应与自爆相区
(1)玻璃中含NS杂质,是引发钢化玻璃破裂别开来。
的最主要因素(占80%以上)。硫化镍杂质呈球状
或椭球状颗粒、金黄色、与玻璃不浸润,见图1所
示。NS有炳种品相,高温相-NiS和低温相β-NiS,
相变温度为379℃。在钢化玻璃制作过程中的高温热
处理,改变了硫化镍(NiS)杂质的相态,因加热温
度远高于相变温度,NiS全部转变为α相,然而在
随后的淬冷过程中,-NiS米不及转变为B-NiS,从
而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境中,Q-NiS是
(a)为自爆典型¨蝴蝶斑”形貌
不稳定的,有逐渐转変为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
夹杂物(异
相变张应力,从而导致自爆
质颗粒)
(b)白爆源附近的异质颗粒
图2异质颗粒引起钢化玻璃自爆破裂形貎
2.2玻璃幕墙构件制作及安装施工不当引发玻璃破
裂
图1玻璃内NiS杂质典型形貌图(光学放大照片)
玻璃幕墙工程技术规范》(JCJ102-2003)中规
(2)玻璃中有结石杂质。因杂质物理力学性能定了明框幕墙的玻璃与铝框槽口的配合尺寸,且玻
参数与玻璃不配,致使玻璃在升温降温过程中在璃的下边缘应采用两块床模成型的氯丁橡胶垫块支
颗粒附近产生张应力,从而诱发玻璃自爆。
承,并按规定型号选用橡胶条镶嵌粘结在玻璃的四
(3)钢化玻璃钢化应力过大或钢化应力不均,周。幕墙安装施工中对玻璃四周的嵌入量及空隙控
会増大自爆的概率
制不到位,就会使玻璃不能适应热胀冷缩的变形及
(4)玻璃表面存在缺角、划伤,边缘存在爆边、主体结构层间位移或其他荷载作用下导致的框架变
爆角、划伤等缺陷,从而使玻璃在服役过程中,易形,造成玻璃破碎。玻璃幕墙安装过程中,在主体