玻璃幕墙缘何会自爆
随着玻璃幕墙在建筑幕墙中越来越多的使用,玻璃幕墙的安全问题也一次次引起人们的关注。在全国各地发生的玻璃幕墙碎落报道中,钢化玻璃3‰左右的“自爆率”常被提及,那玻璃幕墙的自爆为什么频频发生?它是无法避免的吗?
“自爆”的都是钢化玻璃
据悉,玻璃幕墙用的一般是经过钢化处理过的浮法玻璃,是一种硅酸盐玻璃。之所以称为浮法玻璃,是因为在生产过程中玻璃熔体浮于锡槽上部冷却成型的缘故。所谓钢化处理,就是将玻璃在600℃左右高温处理,然后急冷获得。
玻璃经过钢化处理以后,玻璃表面形成压应力,内部形成张应力,两者在一般条件下达到平衡,所以玻璃不会破碎。万一破碎后,玻璃会碎成钝角而不是尖锐的碎片,所以可以在很大程度上减少对人身的伤害,故而被人们称之为安全玻璃,受到用户的青睐。
然而这种玻璃也有不安全的地方,那就是会有自爆现象。一般钢化玻璃的结构失效,既有外在原因,也有内在原因。
硫化镍是玻璃自爆的元凶
外在原因有多种,玻璃加工、储存、运输、安装等过程中都会无意地引入,譬如缺口、划痕、微裂纹等。这些缺陷可以成为玻璃结构失效的起点,一定条件下长成致命材料的致命伤。这些外在原因仔细检查,可以很容易发现。
有一些难以发现的内在原因,使得安全玻璃不安全,结构失效无先兆,也是玻璃工业一直无法解决的问题,那就是玻璃中的包容物。包容物中最为严重的就是一些硫化镍微晶相,它被认为是玻璃自爆的元凶。它主要是在浮法玻璃生产过程中引入的,部分来自于原料如石英砂等,部分来源于燃料如重油,部分来源于生产设备上使用的含镍合金等。
在高温下,硫化镍均匀分布在熔融玻璃液中,当温度逐渐降低形成玻璃的过程中,硫化镍逐渐结晶,由高温A lpha相六方晶系,逐渐转变为低温B eta相三方晶系,相转变温度为379℃,当高温相完全转变为低温相时,浮法玻璃不会自爆。
但当浮法玻璃加工成钢化玻璃时,问题就出现了。钢化需要将玻璃在600℃左右热处理,这刚好在相转变温度以上,所有低温相三方晶系硫化镍(N iS)转变为高温六方晶系。热处理后的急冷这一降温过程,使得玻璃中高温相硫化镍无法完全转变为低温相,部分高温相被冷冻在玻璃中。
被冷冻的高温相,即使在室温下也在非常缓慢地向低温相转变。这种转变的过程,是一个体积膨胀的过程,大约膨胀2%-4%。当温度升高时,这种转变加剧,在玻璃内部产生体积膨胀,进而产生额外的张应力。当张应力增加到大于钢化玻璃表层的压应力时,玻璃结构破裂,形成自爆。
自爆的玻璃碎片如果从高空坠落,即便很小,但速度很大,所以还是会造成人身伤害。鉴于此,彭明营建议,在使用钢化玻璃的地方,最好增设防玻璃散落的设施,也可以在玻璃表面贴上防散落膜,减少人身、财产损失。