第一篇：從設計角度減少鋼化玻璃自爆的方法探討.doc

從設計角度減少鋼化玻璃自爆的方法探討

【摘要】鋼化玻璃自爆是玻璃加工行業(yè)內常見的一個失效模式，目前，很多專家從玻璃自身特性及其生產(chǎn)工藝等方面對其自爆的原因進行了詳細的分析，但都沒有從整車設計角度，對如何減少鋼化玻璃自爆進行分析研究。本文由鋼化玻璃自爆的原因談起，探討了由于設計原因導致鋼化玻璃自爆的多種因子，提出了從設計上減少鋼化玻璃自爆的多種方法。具有實用價值。

【關鍵詞】設計 鋼化玻璃自爆 方法

【Abstract】Bursting is one of failure modes for tempered glass, in these yeas ,many experts in the field of glass have studied out a lot of solutions to reduce the rate failure mode for tempered glass, But these solutions just base on characteristics of glass or the process to tempered glass, not on the design of glass for auto.The paper starts with the reason of the failure mode, and gives some advice to reducing the rate of bursting of tempered glass by correct designs.【Key words】design tempered glass solution 0前言

為了提高玻璃的機械性能及安全性能，對普通浮法玻璃進行鋼化是全球公認的最好方法。平板玻璃經(jīng)過鋼化后，玻璃表面形成壓應力，鋼化玻璃的機械性能、耐沖擊性能有了很大的提高。圖1為鋼化玻璃的內應力情況。

鋼化玻璃是一種常見的安全玻璃，在汽車行業(yè)有著廣泛的應用。鋼化玻璃的安全性能，主要來源于它的永久應力。根據(jù)鋼化玻璃的鋼化原理，鋼化玻璃鋼化后，玻璃內部存在的張應力等于壓應力，達到一個整體的平衡，無論在生產(chǎn)的過程中或者是成品使用過程中，一旦內應力的平衡被打破，玻璃就會發(fā)生爆裂，即玻璃產(chǎn)生自爆。

圖1

1鋼化玻璃自爆原因分析 1.1硫化鎳結石

鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經(jīng)鋼化處理后，表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力，壓應力和張應力共同構成一個平衡體。玻璃本身是一種脆性材料，耐壓但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是張應力引發(fā)的。

NiS是一種晶體，存在二種晶相：高溫相α－NiS和低溫相β－NiS，相變溫度為379℃。玻璃在加熱時，由于鋼化爐內溫度高于相變溫度，NIS完全轉化成α－NIS。由于鋼化玻璃的急冷，α－NiS不能完全轉化成后β－NiS，而被凍結。在室溫環(huán)境下，α－NiS是不穩(wěn)定的，有逐漸轉變?yōu)棣拢璑iS的趨勢。這種轉變伴隨著約2--4%的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力。如果這種張應力出現(xiàn)在平面應力集中或者內應力的地方時，膨脹產(chǎn)生的壓力可以使整塊玻璃破裂。所以，除了選用質量比較好的浮法玻璃原片，減少玻璃因為硫化鎳結石含量和降低鋼化玻璃張應力辦法外，從設計角度出發(fā)，盡量使鋼化玻璃應力均勻，減少鋼化玻璃應力集中的范圍，減小玻璃生產(chǎn)加工的難度是有效降低鋼化玻璃自爆風險的有效手段。

1.2鋼化玻璃使用環(huán)境不良

鋼化玻璃加工完成后一經(jīng)安裝，其使用環(huán)境決定了使用的效果。鋼化玻璃使用環(huán)境不良，很可能導致鋼化玻璃的某點或者某小面積受到?jīng)_擊，導致鋼化玻璃的局部應力過大，增加鋼化玻璃應力不均等缺陷的嚴重程度，或者在使用的過程中改變玻璃的內部應力，加大鋼化玻璃自爆的風險，當鋼化玻璃的張應力大于玻璃的抗張極限時，鋼化玻璃就會發(fā)生爆裂。

故良好的使用環(huán)境設計是減少鋼化玻璃自爆的一個重要手段。

2設計角度減少玻璃自爆的方法 2.1玻璃的造型設計

玻璃在整車上的作用不僅僅是透光舒適的要求，更是裝飾的需要。根據(jù)現(xiàn)階段汽車造型的發(fā)展趨勢，在整車上使用玻璃的面積越來越大，曲面越來越復雜。

對于玻璃本身而言，面積越大曲面越復雜，生產(chǎn)加工時的難度就越大，內應力就越不容易控制，玻璃自爆的風險也就越大，特別是復合曲面彎玻璃，需要靠模具或成型環(huán)輔助成型，使玻璃型面及周邊弧度達到設計要求。但生產(chǎn)商為減少模具投入，往往采用玻璃軟化后靠自重成型原理來進行生產(chǎn)，這樣生產(chǎn)那些大球面玻璃時，就要提高爐溫及玻璃加熱溫度，然后靠自重成型原理，使玻璃中心局部球面達到設計要求。這種成型模式往往會造成玻璃型面不光順，局部拉伸變形量大，易造成玻璃表面應力和內應力分布不均勻，從而導致玻璃存在自爆隱患。另外，上面提到的輔助成型環(huán)，在玻璃鋼化時，成型環(huán)與玻璃四周邊緣直接接觸，這樣方種鋼化生產(chǎn)出來的玻璃存在兩個自爆隱患：

一、玻璃四周邊緣10毫米左右區(qū)域下表面吹風量受成型環(huán)阻隔，相對其它區(qū)域，吹風量明顯小了許多，從而造成玻璃邊緣的形成應力與其它區(qū)域的應力有較大的差異，已致引起玻璃自爆，并且這也是玻璃產(chǎn)生自爆的主要內因之一；

二、成型環(huán)與玻璃周邊貼合程度不同，受熱脹冷縮影響，也會引起玻璃周邊邊緣應力分布不均勻，同樣也可能導致玻璃發(fā)生自爆。所以在售后的統(tǒng)計中，復合曲面鋼化玻璃比單曲面彎鋼化玻璃的自爆率遠遠要高。

為了減少復合曲面鋼化玻璃自爆，建議對玻璃中心球面大于17毫米或曲面復雜的玻璃選用凹凸模具輔助成型，同時對成型環(huán)結構進行控制，從而達到整片玻璃應力分布均勻。2.2玻璃與周邊環(huán)境的間隙設計

由于玻璃為脆性材料，特別是考慮鋼化玻璃表面應力的特殊性，鋼化玻璃的連接應采用軟連接。

對于鋼化玻璃自爆而言，玻璃與周邊零件間隙越大，玻璃自爆的風險就越小，但是在鋼化玻璃與車身配合的設計中，同時要考慮美觀，間隙太大，卻不利于整車的外觀要求，所以在設計中必須綜合考慮。

任何物體都有熱脹冷縮現(xiàn)象，玻璃亦然。為了保證鋼化玻璃因為溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象后，玻璃與其他零件沒有硬接觸，必須對玻璃與其他零件的間隙進行計算，設計時給予考慮。

玻璃的膨脹量可以通過以下公式進行計算：

Δb=αΔTL

式中

α－為玻璃的線膨脹系數(shù)（1/℃）Δb—膨脹量（mm）ΔT—溫差(℃)L—邊長（mm）

5玻璃的線熱脹系數(shù)為1×10 /℃，通過計算，一塊邊長1500mm的玻璃，當溫度升高40℃時，玻璃的伸長量為0.6ｍｍ。

在設計的時候，同時應該考慮因玻璃的大小不同，玻璃的加工公差也不同的因素；也要考慮跟玻璃配合的零件和車身鈑金的熱漲冷縮尺寸變化大小，通過合理的尺寸鏈分析，給玻璃與其他零件的配合設計合理的間隙。圖2所示的尺寸A，尺寸B都應該根據(jù)每個零件的生產(chǎn)工藝要求，設計合理的間隙，只有這樣，才能保證玻璃在安裝使用的過程中，不會因為鋼化玻璃和其他零件因為熱脹冷縮導致玻璃與其他零件出現(xiàn)硬接觸，導致鋼化玻璃自爆。

圖2

如果在安裝玻璃時，玻璃與兩邊鈑金接觸，在不考慮鈑金熱脹冷縮的情況下，由于溫度差產(chǎn)生的玻璃膨脹的溫度擠壓應力可以通過以下公式進行計算。

σtk =αEΔT

式中

σtk－溫差應力標準值（N/mm2或MPａ）α－為玻璃的線膨脹系數(shù)（1/℃）

2E－為玻璃的彈性模量（N/ｍｍ）ΔT為溫度差（℃）

ΔT=40℃時，兩邊與鈑金干涉時產(chǎn)生的應力為

－55σt=1×10×0.72×10×40=28.8MPａ

通過分析鋼化急冷的物理過程，可知鋼化玻璃表面張力和內部的最大張應力在數(shù)值上有粗略的比例關系，即張應力是壓應力的1/2～1/3。國內汽車玻璃廠家一般將鋼化玻璃表面張力設定在100MPa左右，鋼化玻璃自身的張應力約為32MPa～46MPa，玻璃的抗張強度是59MPa～62MPa。

由于擠壓應力的產(chǎn)生，嚴重增加了鋼化玻璃的自爆風險，甚至足可以導致鋼化玻璃自爆。2.3鋼化玻璃開孔的設計

鋼化玻璃上開孔的設計同樣是一個比較常見的設計，在很多兩廂車后風擋的設計中，經(jīng)常在后風擋上設計一個安裝雨刮的圓孔。

在鋼化玻璃上進行開孔設計時，由于在鋼化玻璃速冷時，孔的邊緣較玻璃其它部分冷卻快。所以在孔的邊緣，會產(chǎn)生比較明顯的應力集中。在很多客車用鋼化玻璃設計時，在玻璃上開有很大的孔，玻璃廠家從工藝上采取了很多措施，例如應力補償?shù)确椒ǎ紱]有辦法消除孔邊緣部分的應力問題。

為降低由于開孔造成的應力問題，降低鋼化玻璃因為開孔產(chǎn)生自爆的可能性，要盡量保證開孔的邊部距離玻璃邊緣最好1.5倍孔的直徑以上，最小不能小于1.5倍半徑。

另外由于孔徑越大，產(chǎn)生應力集中的面積也越大，導致鋼化玻璃在應力集中面積上爆裂的概率越大，所以在設計和工藝允許的情況下，盡量減小孔徑，以保證鋼化玻璃開孔周邊的強度。如圖3所示，放大圖如圖4所示。

圖3

圖4 2.4后風擋上加熱絲的設計

現(xiàn)代轎車后風擋通常有除霜的電阻絲，在電阻絲工作的時候，在設計印刷加熱絲時，玻璃中間的溫度既要能滿足除霜效率的要求，而又要保證在70度以下。但實際玻璃兩側的母線的溫度卻往往高于玻璃中間部分的溫度。在溫度存在梯度的時候，玻璃內部便會產(chǎn)生暫時熱應力。溫度高的區(qū)域對溫度低的區(qū)域產(chǎn)生張應力，這種暫時應力會改變原來玻璃的內應力，有可能超過玻璃的抗拉強度，破壞鋼化玻璃內部的應力平衡，產(chǎn)生自爆。

由于玻璃是熱的不良導體由于這種溫度產(chǎn)生的應力可以根據(jù)溫度擠壓應力的公式進行粗略計算。

另外，母線多印刷在黑邊區(qū)域，如果的溫度太高，這樣玻璃內表面上收到了由于熱膨脹產(chǎn)生的張應力。由于玻璃黑邊處成型環(huán)的影響，表面壓應力較小，當張應力增加到一定程度后，鋼化玻璃內應力平衡便會遭到破壞，玻璃便會發(fā)生自爆。

所以，在加熱絲設計的時候，應該綜合考慮玻璃邊部與玻璃中間部分的溫度差，減小因臨時應力產(chǎn)生的應力不均衡，導致玻璃自爆的風險。根據(jù)經(jīng)驗，盡量保證母線位置與玻璃中心位置的溫度差在5攝氏度之內，最多不能超過10攝氏度。2.5玻璃磨邊設計

玻璃的切割是用專用的刀具在玻璃表面造成細微的傷口，然后再進行掰邊，其原理是刀具在玻璃上留有刻痕，這時玻璃內部產(chǎn)生三條裂痕，其中兩條是沿表面左右分開，另一條是垂直向下伸展的豎縫，在豎縫的端部產(chǎn)生拉應力，再加上曲折的彎力，豎縫向下伸展出去便可把玻璃切斷。玻璃在裁劃切斷時，沿玻璃周邊隱藏著許多微小的裂口，雖然這種裂紋用肉眼很難觀察到，但這些裂口在各種效應與熱應力影響下，會擴展成裂縫，裂縫進一步發(fā)展會導致玻璃破裂。

另外在玻璃的上片、下片，包裝，運輸?shù)冗^程中，玻璃的邊部很可能有著不同程度損壞，存在目視很難發(fā)現(xiàn)的微小爆邊、劃傷、裂紋等缺陷，這些缺陷在生產(chǎn)、包裝、運輸、安裝或者使用的過程中都可能不斷的惡化，導致鋼化玻璃內應力被破壞，發(fā)生鋼化玻璃自爆。

為降低因上述缺陷導致鋼化玻璃自爆的風險，在玻璃設計的時候，在綜合考慮成本、效率的情況下，建議鋼化玻璃的磨邊采用1號磨邊，通過磨邊可以去除大部分邊部的裂紋、爆邊等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的缺陷，降低鋼化玻璃自爆的風險。2.6玻璃上粘貼附件設計

應盡量少的在鋼化玻璃上粘貼零件。玻璃在溫度變化影響下會熱脹冷縮。在一般的設計中，在鋼化玻璃特別是后風擋玻璃周圍通常設計一圈橡膠條來與車身配合。橡膠條的設計也各不相同，有的直接用橡膠卡在玻璃周邊，有的用雙面膠帶粘貼在玻璃上。另外在后風擋上用聚氨脂膠粘貼卡扣、金屬片的設計屢見不鮮。經(jīng)過研究表明由于鋼化玻璃與其他零件的熱膨脹系數(shù)的不同，在不同溫度下零件的長度不同，導致鋼化玻璃表面受到張應力，這種張應力對鋼化玻璃的應力影響雖然不大，但是直接導致鋼化玻璃的局部受到的應力不均，增加玻璃自爆的可能性。

在現(xiàn)在的汽車市場上，已經(jīng)有很多車型的后風擋玻璃周邊沒有橡膠條等零件。這種設計不但能降低整車成本，減少管理費用，同時對玻璃的應力也有一定的好處。

所以在可能的情況下盡量不粘貼零件在鋼化玻璃的表面。如果必須采用粘接附件，盡量采用有彈性的膠帶粘接。2.7玻璃黑邊的印刷設計

玻璃黑邊花邊是玻璃對整車裝飾的延伸。玻璃的黑邊有效的阻擋了鈑金的止口、打膠、加熱絲母線等帶來的缺陷。但是玻璃黑邊卻對鋼化玻璃的應力產(chǎn)生了影響。由于玻璃黑邊處的吸熱和冷卻速度與透明處玻璃存在差異，加上邊部成型環(huán)的影響。玻璃黑邊處的表面壓應力較玻璃透明部分的明顯偏小。所以玻璃黑邊處的耐沖擊明顯低于透明區(qū)域。這也是鋼化玻璃往往在黑邊處爆裂的主要原因。

大家普遍認為，黑邊對玻璃的應力影響不是很大，與成型環(huán)對玻璃應力的影響來比，幾乎可以忽略不計。但是玻璃黑邊的存在對玻璃的加工難度有明顯的影響。所以在設計時，要盡量的減小黑邊的寬度，減少鋼化玻璃從黑邊處自爆的概率。2.8玻璃打膠軌跡設計 玻璃裝配到車身上，目前車廠普遍采用工藝的聚胺酯膠粘結工藝，但是如對玻璃打膠軌跡設計不科學，也易造成玻璃自爆，如果玻璃上打膠位置與玻璃邊緣距離不一致或者距離過大，就會導致玻璃上粘結聚胺酯膠位置受到粘結聚胺酯膠熱脹冷縮外力不一致，造成局部受力過大，并且距離過大也易造成玻璃處在懸空狀態(tài)，從而出現(xiàn)汽車在行駛的過程，玻璃受到外力不一致，導致存自爆的隱患，故在玻璃裝配工藝上，必須根據(jù)車身的造型，合理設計玻璃打膠軌跡。

三、結論

鋼化玻璃的自爆的根本原因是鋼化玻璃應力平衡被破壞，改善鋼化玻璃的應力是減少鋼化玻璃自爆風險的必要措施。但是由于鋼化玻璃工藝的局限性，在保證鋼化玻璃強度和玻璃的外觀情況下，很難保證鋼化玻璃表面應力的均勻一致。因此，為了降低鋼化玻璃自爆的風險，必須從設計上首先考慮鋼化玻璃的生產(chǎn)難度，盡量少的因為設計原因，導致鋼化玻璃的加工困難、應力難以控制，或者玻璃鋼化安裝后二次應力的產(chǎn)生。所以從設計上減少鋼化玻璃的自爆，是很有必要的。

四、參考文獻

第二篇：鋼化玻璃自爆解決方案

鋼化玻璃自爆解決方案

鋼化玻璃在沒有機械外力作用下的爆裂，稱之為自爆。

鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因，這種物質主要由玻璃原材料中的雜質帶入。有一些硫化鎳微粒經(jīng)過一段時間它的晶體結構從α狀態(tài)轉變到β狀態(tài)，在這個轉變過程中，硫化鎳微粒的體積產(chǎn)生較大程度的膨脹。這個體積膨脹過程引發(fā)鋼化玻璃強大的內應力，導致鋼化玻璃自爆。國家規(guī)定，鋼化玻璃的自爆率為3‰。

為了防止因鋼化玻璃自爆帶來的危害，在玻璃加工及安裝過程中往往會采取一些措施或方法，來減少鋼化玻璃自爆帶來的損失。

1、熱浸處理：將鋼化的玻璃放在熱浸爐內進行加熱、保溫和降溫處理，使鋼化玻璃內的硫化鎳達到穩(wěn)定狀態(tài)，使玻璃內部的應力去游平衡，以達到降低自爆率的目的。優(yōu)點：自爆率大大降低，費用低，不改變玻璃規(guī)格和版面。不足之處：不能完全排除自爆，而且應力會相應降低。

2、夾膠玻璃：在玻璃之間夾上PVB中間膜，經(jīng)高溫高壓加工制成。PVB膜的韌性非常好，夾膠玻璃在外力作用碎裂時，能吸收大量的沖擊能量并使之迅速衰減，保持極好的完整性。這使采用了夾膠玻璃的建筑物在受到爆炸、風災、地震等情況時，即使玻璃碎裂，仍能保持在門窗框架內，保護建筑內外的人員不受飛濺的玻璃碎片的危害，風雨及其他外來物也難以對室內造成破壞。不足之處是：第一：玻璃重量厚度增加建筑物承重和荷載；第二：火災發(fā)生時不利于逃生和救援；第三：增加建筑造價。

3、貼膜玻璃：在玻璃上貼高性能聚酯薄膜。聚酯薄膜俗稱安全防爆膜，玻璃因各種原因碎裂時，可以粘住玻璃碎片防止飛濺，保護建筑內外的人員不受飛濺的玻璃碎片的危害，風雨及其他外來物也難以對室內造成破壞。安全防爆膜可以和有機膠一起與框邊系統(tǒng)相連，組成一個玻璃薄膜保護系統(tǒng)防止墜落。優(yōu)點：加工方便，不改變玻璃規(guī)格和版面。不足之處：增加建筑造價。

4、圍護設計：在人流密集處設置護欄等防止玻璃碎裂造成的損失

第三篇：解析鋼化玻璃自爆原因

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

解析玻璃幕墻鋼化玻璃自爆原因

范陸平

電話：*** 郵箱：fanluping858@163.com

（南通建筑工程總承包有限公司）

【摘要】：本文根據(jù)行業(yè)標準《JGJ102-2003》的標準，解析浮法玻璃、鍍膜玻璃、有框或隱框玻璃幕墻的玻璃以及中空玻璃自爆的原因。

【關鍵詞】：鋼化（中空）玻璃

自爆

原因

由于我國近年來大面積玻璃窗及各種玻璃幕墻日益增多，愈建愈高，各種玻璃在上墻后自裂(自爆)現(xiàn)象時有發(fā)生。我們經(jīng)常接到此類咨詢電話。高層幕墻的腳手架還在拆除中，玻璃就連續(xù)發(fā)生自爆(幕墻有個別向南的一面玻璃幾乎全部自爆)，給施工單位帶來很大經(jīng)濟損失，并且更換困難。施工單位和玻璃制造廠家責任不易分清?，F(xiàn)將幾種玻璃自爆原因淺析如下：

一、玻璃幕墻作為建筑外墻受到風荷載(風壓)和溫度的影響

每個地區(qū)風力強度和頻度，受熱條件等因素都不一樣，因此決定了對玻璃因地區(qū)、樓層高度的不同而選擇不同規(guī)格、不同型號、不同顏色的玻璃。玻璃用于外墻的要求起碼要考慮承受兩種應力：一種是承受風荷載能力，一種是承受熱應力能力。應對上述應力進行認真驗算，選用適當?shù)牟ＡР拍軠p少自爆。玻璃本體質量，對自爆也極為重要。如平板玻璃和浮法玻璃相比較，平板玻璃的厚薄均勻度、平整度，玻璃表面的質量均比浮法玻璃質量差。因此平板玻璃承受風荷載能力及熱應力能力也弱。如對玻璃進行半鋼化、鋼化，其抗風壓及熱應力能力有較明顯的提高。半鋼化玻璃或鋼化玻璃，其表面最終形成壓應力，因此玻璃抗壓強度比抗張強度高得多，所以能經(jīng)受彎曲、沖擊和溫度變化。如引用風荷載因子對不同類型玻璃抗風荷載能力的修正，以6毫米單片浮法玻璃為1，則6毫米半鋼化玻璃為2.0，鋼化玻璃為4.0。鍍膜玻璃是利用物理方法、化學方法在玻璃表面鍍上一層或

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

數(shù)層金屬合金或化學膜，目前國內外生產(chǎn)不同工藝有：真空磁控濺射法(又稱真空濺射鍍膜)；在線噴涂法(在浮法玻璃生產(chǎn)過程中噴涂金屬或其它化合物和玻璃融為一體，又稱在線鍍膜玻璃，可以熱彎)；真空蒸發(fā)、凝膠法(又稱化學鍍膜)。上述四種鍍膜玻璃因工藝不同，鍍膜玻璃的性能和品質也存在很大差異。前兩種鍍膜玻璃質量優(yōu)于后兩種玻璃，可用于隱框玻璃幕墻。

建筑上用陽光控制玻璃，又稱為熱反射鍍膜玻璃(簡稱鍍膜玻璃)，主要特點是允許足夠的太陽光射入室內，又能反映定量的太陽熱能，能透過0.3～2.5微米的可見光，3～12微米遠紅外線被反射，維持室內涼爽，該玻璃的透光率為8～40％之間，可制成金、銀、藍、褐、綠等各種顏色。國內生產(chǎn)該種玻璃廠家甚多，由于不同做法，不同設備，及其它各種原因，質量差異很大。

國外生產(chǎn)的低輻射玻璃，它的特點是在不影響可見光的透光性的情況下，能透過80％太陽光輻射能，對室內有保溫作用，同時這種玻璃可以擋大量紫外光，減少陽光中紫外線對室內家俱的影響。現(xiàn)國內沒有生產(chǎn)這種低輻射玻璃。

二、玻璃是脆性材料，玻璃的自爆現(xiàn)象受多方面影響。

除玻璃本體質量外，玻璃的幾何形狀，如方能、矩形、三角形和圓形。玻璃安裝狀況如：四周緊固或松馳，玻璃底部是否安放支撐物，玻璃與四周鋁合金框用什么硬度材質密封或用玻璃膠密封，以及后續(xù)工藝、受熱狀況等均對玻璃的自爆有密切影響。玻璃熱應力自爆，一般是來自玻璃本體部位不均勻所致。玻璃上墻后，在陽光直接照射下，玻璃吸收陽光的紅外光和部分可見光，這些光在玻璃體內轉化為熱能，使玻璃本體溫度升高并形成玻璃四周的熱膨脹。如玻璃鑲嵌在鋁合金框內部，玻璃被鑲部份不能受到暴露在框外暴露同樣照射，因此導致暴露整體受熱不均，內部熱應力形成，玻璃中區(qū)的熱膨脹對玻璃邊緣產(chǎn)生張應力，此張應力大于玻璃的抗張強度，就會造成玻璃的破裂(自爆)。熱應力破裂一般可從以下特點來辨別：

1)玻璃破裂邊緣裂口整齊，裂口數(shù)量少，破裂線為曲折單線或復線。

2)玻璃破裂線與玻璃邊緣一般成直角，否則可能是彎曲應力破裂，或者是玻璃邊緣缺陷所致。

3)在玻璃中區(qū)的破裂線多為弧線形。

三、鋁合金有框幕墻玻璃自爆的原因：

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

1)玻璃本身質量不良是造成玻璃自爆原因之一，如玻璃平整度差，厚薄不均，玻璃內有氣泡夾渣等。在受太陽照射下，熱效應不均勻，導致自爆。

2)在采用人工裁切玻璃時，裁切的玻璃邊緣一定要求平直光滑，不準許有崩邊、牙邊、崩角等缺陷。要保證玻璃周邊沒有傷殘狀態(tài)下使用，否則在玻璃邊緣有缺陷處極易產(chǎn)生自爆點。

3)玻璃安裝時為了減少硬對硬的接觸，玻璃下端不能直接落在鋁合金框上，否則玻璃受熱膨脹極易自爆。應在玻璃下面有彈性的固定墊塊，放置位置一般在玻璃邊部1／4處，最少放兩個墊塊，墊塊數(shù)量應以玻璃寬度而定。使玻璃下方與鋁框為彈性接觸，玻璃熱脹冷縮時能自由伸縮，減少自爆。同時玻璃周邊應當用彈性較好的材料密封。玻璃周邊與鋁框應留有4～7毫米左右縫隙，不直接接觸，并周邊間隙均勻。玻璃周邊與鋁框應用彈性好的玻璃密封膠密封，這比玻璃邊緣內外兩側與鋁框縫隙用硬膠條鑲嵌為佳?，F(xiàn)實中不少大面積玻璃因玻璃四周邊緣用硬膠條鑲嵌太緊，玻璃因熱應力而自爆。

4)鑲嵌玻璃的鋁框，不能保證幾何精度，鋁框扭擰不平，彎曲變形，玻璃彎曲受力，極易造成熱應力自爆。安裝玻璃必須嚴格執(zhí)行施工標準規(guī)范。

5)玻璃厚度的選擇是非常重要的，不僅要考慮風荷載，也要考慮熱應力。如玻璃面積大，厚度小，則該塊玻璃抗彎曲、抗熱應力均小，極易自爆。對玻璃幕墻玻璃厚度選擇，一定要進行計算，低層、高層同一面積的玻璃受力就差別很大。尤其是鍍膜玻璃的熱膨脹系數(shù)遠大于一般玻璃的熱膨脹系數(shù)，熱應力更為明顯。有的廠家和設計者在玻璃計算時不考慮熱應力而造成玻璃的自爆。一般鍍膜玻璃的厚度、長寬比和最大面積的關系，一些鍍膜玻璃生產(chǎn)廠家，給一個關系比。因玻璃的使用高低不同，地區(qū)不同，應有所調整，應以計算為準。

四、隱框幕墻玻璃的自爆

隱框玻璃幕墻是用結構膠把鍍膜玻璃粘貼在單體鋁合金框格上，再把粘好的一塊塊單體框格懸掛在鋁合金幕墻的框架上。鍍膜玻璃之間間隙用幕墻硅酮密封膠密封，形成一鏡面狀玻璃幕墻，鍍膜玻璃的周邊無鋁框鑲嵌，因此不存在鑲嵌玻璃邊內和邊外溫差的差異，也不會產(chǎn)生上述原因造成的溫差熱應力自爆的可能。但半隱框玻璃幕墻仍有一個對應邊嵌在鋁框內，仍應考慮嵌鋁框內外玻璃的熱應力，以防自爆。隱框玻璃幕墻的自爆原因，有以下幾個可能：

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

1)鍍膜玻璃的邊緣質量：鍍膜玻璃邊緣裁切質量是非常重要的，是影響玻璃破裂的重要因素。因為鍍膜玻璃是脆性材料，玻璃的邊緣允許張應力的大小與玻璃邊緣缺陷極為密切，如前面談到過的崩角，崩角和參差不齊牙邊等，玻璃邊緣缺陷會導致應力集中及嚴重降低允許張應力(可降十多倍)。在邊緣缺陷點，玻璃正常的彎曲應力、熱應力等均可造成玻璃的自爆破裂。大面積隱框幕墻的鍍膜玻璃最好采用裁剪機來切割玻璃，若手工切割玻璃要嚴格檢查玻璃切割邊緣質量或打磨邊緣。

2)鍍膜玻璃對太陽輻射能的吸收率熱應力均遠大于一般透明玻璃，因此對玻璃的原片質量要求甚嚴。如果玻璃原片的厚薄度、平整度較差，表面有疤痕均亦形成內應力不均而自行破裂。鍍膜玻璃的原片只能用浮法玻璃，不能用一般平板玻璃。優(yōu)良的新鮮玻璃原片是保證鍍膜玻璃質量的重要一環(huán)。鍍膜玻璃在生產(chǎn)過程中，如設備不先進，鍍膜工藝不嚴，在鍍膜過程中易產(chǎn)生膜層厚度不均，退火不完全等缺陷，即便是微小的差別，均是玻璃上墻后自爆的起因。如退火過程中局部有溫差，也會造成鍍膜玻璃中間弧形破裂等。因此在購置鍍膜玻璃時，不僅要看設備是否先進，也要看軟件是否過硬，技術是否熟練，原片質量是否新鮮。

3)鍍膜玻璃尺寸大小的影響：隱框玻璃幕墻為了美觀大方，往往把單片玻璃設計面積很大，為了保證抗風壓的需要，鍍膜玻璃的厚度就必然增加，這就導致了玻璃本身對太陽輻射能的吸收量增大，造成玻璃張應力增加，容易形成熱應力自爆。如果鍍膜玻璃是明顯的長條狀，長短比愈大，愈容易形成彎曲應力，同時加大熱應力自爆的機率，所以鍍膜玻璃的面積和長度比均不易過大，否則自爆率增加。

4)氣候條件的影響：冬夏季節(jié)，清晨和傍晚的氣溫變化較大地區(qū)，要著重考慮鍍膜玻璃的吸熱情況。鍍膜玻璃是太陽輻射熱的高吸收體，在南方炎熱地區(qū)，夏季高溫季節(jié)，在太陽照射下，鍍膜玻璃的表面溫度在80℃左右，有的更高。這樣玻璃本體內熱應力也極大。如因結構膠粘貼寬度厚度過大，影響鍍膜玻璃自由伸縮，易使鍍膜玻璃自爆。

5)幕墻方向性影響：幕墻玻璃的方向對自爆也有明顯的影響。如幕墻玻璃面朝南和朝北或其它方向，所受熱應力均有不同，幕墻玻璃朝南都向陽方向，中午日照直接照在幕墻玻璃上，太陽的輻射能很大，熱應力也就很大。如天氣突變或日落降溫較快，則該玻璃以熱應力破裂為主，設計者應以熱應力破壞為主，抗風壓強為輔。反之幕墻玻璃朝北，設計者應以考慮抗風壓強為主，熱應力破裂為輔。朝南方向的鍍膜玻璃的太陽能吸收率大于75％，解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

建議用鋼化或半鋼化玻璃。

6)集中在幕墻上方結構物遮陽的影響：在幕墻玻璃上方，由于室外裝置或設計結構有遮太陽光部分，會在鍍膜玻璃上留有陰影，暴露在陽光下和留有陰影的玻璃形成非常明顯的溫度差,極容易造成玻璃橫向整齊的自爆。

7)室內遮陽部分的影響：室內深色窗簾或百葉窗對太陽輻射能的吸收也相當高，并且具備較高的再輻射率。幕墻玻璃不僅受室外太陽輻射能直接輻射，同時以往受到室內遮陽裝置吸熱后的再輻射也易造成熱應力自爆。

8)其它的影響：經(jīng)?？吹皆谀粔ΣＡ习惭b、粘貼各種圖案和文字廣告，及玻璃表面粘貼或懸掛的裝置圖案或廣告，可導致鍍膜玻璃吸熱量局部急劇增加，使整片玻璃產(chǎn)生溫差，幕墻上的空調通風口也可以導致鍍膜玻璃不同部位明顯的溫度，均加大熱應力，給鍍膜玻璃的自爆增加機率。

9)為了防止玻璃的熱應力自爆，可對鍍膜玻璃采取強化處理，強化處理后，可使玻璃承受風壓強度和熱應力強度均有較大的提高，可以明顯減少熱應力自爆的機率。

五、中空破璃的自爆

建筑物的室內外熱交換，窗戶和玻璃幕墻是主要熱傳導部分，所以冬天的取暖和夏日的空調需用量的大小，取決于窗戶和玻璃幕墻的隔熱性能好壞。中空玻璃有優(yōu)良的絕熱性能，在某些條件下，中空玻璃絕熱性有時可能優(yōu)于混凝土墻。中空玻璃也有較好的隔音性能，一般可使嗓音下降39～44分貝，可降低交通噪聲30～40分貝。

中空玻璃是用兩片或多片玻璃與周邊用鋁合金間隔分開一定距離，并用二次密封膠密封，使之形成兩玻璃間有干燥氣體空氣的玻璃。中空玻璃間隔密封膠

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

1)中空玻璃的選材：

A 對玻璃質量要求，做中空玻璃的單片玻璃質量要好，要求玻璃平整、厚薄均勻，玻璃不準有疤痕和雜質。否則在制成中空玻璃后，玻璃受彎應力熱應力影響下，易在上述玻璃缺陷處產(chǎn)生自爆。做中空玻璃的透明玻璃一定要用浮法玻璃，不能用廉價的平板玻璃。B 對中空玻璃的兩片玻璃的選擇，中空玻璃的兩片玻璃是用一片透明玻璃和一片鍍膜玻璃，或用帶顏色的透明玻璃。至于選用什么顏色的鍍膜玻璃和選用不同厚度的兩片玻璃，均對中空玻璃的自爆有明顯的影響。由于各種玻璃的可見光透過率、反射率、吸收率之不同，制成的中空玻璃效果也不一樣。不同類型，不同厚度兩片玻璃制成的中空玻璃，最大可見光透光率可達76％，最小12％，可見光反射率可達39％，最小15％，吸收率最大可達60％，最小24％。在中空玻璃的中空夾層，吸收率最大可達總照射光的78％。如果吸收率過大，會造成中空夾層高溫，這對中空玻璃的自爆影響極大，中空玻璃向陽面，中午吸收大量的太陽熱使中空玻璃夾層溫度升高，晚間外層玻璃溫度下降明顯，而中空玻璃夾層四周密封。溫度下降較慢，形成玻璃的內外溫差較大，易產(chǎn)生自爆。所以選用中空玻璃的兩片玻璃時，不僅要考慮顏色美觀，玻璃厚度安全，也要考慮鍍膜玻璃吸熱性能，這也和全國不同地區(qū)氣候溫差條件有關。在炎熱地區(qū)，晴天13時左右中空玻璃為表面最高溫度可達80℃左右，甚至更高。中空玻璃夾層溫度也較高，如因風雨等原因溫度急聚下降，極易造成中空玻璃的自爆。2)中空玻璃的制作：

有的人把中空玻璃的制作看得很簡單。在兩片玻璃中間加鋁合金嵌條，裝入干燥劑，用膠密封就算完成了。中空玻璃不送交專門中空玻璃生產(chǎn)廠家去加工，幕墻制作廠家自己土法制造，這樣做的中空玻璃不僅保證不了不結露，更保證不了不自爆。制作中空玻璃，設備技術要求甚嚴，需專用設備甚多，對玻璃需機器裁剪、清洗、定位、打膠、加壓……許多工藝，如有一個工藝達不到標準要求，將會給中空玻璃的自爆造成隱患。因此對下述各道工藝均要嚴格要求：

A、玻璃一定要用玻璃裁剪機剪裁。裁剪機裁剪的玻璃邊緣平滑，決不允許有微小崩角、崩邊和齒邊，否則就是給自爆埋下隱患。如邊緣不夠平滑，最好在玻璃裁切邊四周打磨。B、制作中空玻璃的原片剪切尺寸，一定要準確，誤差要小。梯型中空玻璃，內外原片尺寸也要準確，不能超差，否則中空玻璃上墻后受彎應力、熱應力影響，受力不均，將會造

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

成自爆。C、對中空玻璃厚度要求：中空玻璃四邊厚度應一致，不允許中空玻璃制成后一邊厚一邊薄，也不允許一個角薄三個角厚，那樣在上墻后易產(chǎn)生自爆。D、中空玻璃制作要平整，否則鋁合金玻璃幕墻的玻璃受彎應力，熱應力不勻而自爆，尤其有框鋁合金玻璃幕墻最為明顯，其次為半隱框玻璃幕墻，全隱框玻璃幕墻。3)中空玻璃的安裝：

A，隱框中空玻璃幕墻制作和安裝：隱框玻璃幕墻的制作，是先把中空玻璃用結構膠粘貼在鋁合金單元框上，制成單元構件，再向幕墻鋁合金框架上吊裝。隱框幕墻中空玻璃單元構件的制作方法分：鋁合金單元框架用結構膠粘貼在中空玻璃內側玻璃內表面，或鋁合金單元框架用結構膠粘貼在中空玻璃外側玻璃的內表面。(階梯型中空玻璃的粘貼方法，這種中空玻璃外面玻璃大，內側玻璃小一周邊，單元鋁框就粘在這一周邊上)。每個鋁合金單元構件幾何形狀一定要規(guī)范、平整，不允許扭擰，對角線誤差小，否則玻璃粘貼后，會因彎曲應力，熱應力而產(chǎn)生玻璃的自爆。單元構件鋁框和中空玻璃的粘貼，結構膠粘貼在鋁框上的厚度、寬度一定要經(jīng)過計算，寬度厚度要合適。如結構膠粘貼過寬過厚，將影響中空玻璃熱應力的自由伸縮，產(chǎn)生內應力引起玻璃的自爆。

B，中空玻璃的安裝方向對玻璃也有不同影響。例如玻璃面向南，向北，或向東南等方向的不同，季節(jié)不同，日照強弱，日照時間長短，外側玻璃降溫速度快慢等均應考慮。盡量減少玻璃內外表面溫差過大的缺點，從而最大限度的減少玻璃的自爆。

C，半隱框中空玻璃幕墻的中空玻璃的自爆，介于全隱框及半隱框幕墻中空玻璃的兩個特點。在制作安裝中空玻璃時，要考慮鋁材嵌邊對玻璃的遮陽，也要認真注意單元鋁合金構件平整無扭擰。同時也要注意中空玻璃粘貼在鋁合金構件上結構膠粘貼邊的寬窄和厚薄，要經(jīng)過計算選取合適的粘膠寬度和厚度，同時也要注意玻璃的方向。盡量減少自爆的因素。D，如何鑒別鋼化玻璃的自爆

首先看起爆點（鋼化玻璃裂紋呈放射狀，均有起始點）是否在玻璃中間，如在玻璃邊緣，一般是因為玻璃未經(jīng)過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷，造成應力集中，裂紋逐漸發(fā)展造成的；如起爆點在玻璃中部，看起爆點是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案（蝴蝶斑），如有仔細觀察兩小塊多邊形公用邊（蝴蝶的軀干部分）應有肉眼可見的黑色小顆粒（硫化鎳結石），則可判斷是自爆的；否則就應是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分布，放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊，俗稱“蝴蝶斑”。nis結石位于二塊“蝴蝶斑”的界面上。

解析鋼化（中空）玻璃自爆原因

六、結束語：

通過以上的解析鋼化玻璃自爆的原因，對玻璃幕墻工程有了質量保證，減少施工成本損耗，保證施工進度的進行，為工程項目提高生產(chǎn)率，贏得更多的利潤率。

第四篇：鋼化玻璃自爆的原因是什么

自爆及其分類

鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種：一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等；二是由玻璃中硫化鎳（NiS）雜質膨脹引起的自爆。

這是兩種不同類型的自爆，應明確分類，區(qū)別對待，采用不同方法來應對和處理。前者一般目視可見，檢測相對容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無法目測檢驗，故不可控。在實際運作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無法檢驗而繼續(xù)存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類自爆后更換難度大，處理費用高，同時會伴隨較大的質量投訴及經(jīng)濟損失，造成業(yè)主的不滿甚至更為嚴重的其他后果。所以，硫化鎳引發(fā)的自爆是我們討論的重點。鋼化玻璃自爆機理 鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經(jīng)鋼化處理后，表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力，壓應力和張應力共同構成一個平衡體。玻璃本身是一種脆性材料，耐壓但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是張應力引發(fā)的。鋼化玻璃中硫化鎳晶體發(fā)生相變時，其體積膨脹，處于玻璃板芯張應力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內部產(chǎn)生更大的張應力，當張應力超過玻璃自身所能承受的極限時，就會導致鋼化玻璃自爆。國外研究證明：玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳，燃料及輔料帶入硫，在1400℃～1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。當溫度超過1000℃時，硫化鎳以液滴形式隨機分布于熔融玻璃液中。當溫度降至797℃時，這些小液滴結晶固化，硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相（六方晶體）。當溫度繼續(xù)降至379℃時，發(fā)生晶相轉變成為低溫狀態(tài)的β-NiS（三方晶系），同時伴隨著2.38%的體積膨脹。這個轉變過程的快慢，既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的百分比含量，還取決于其周圍溫度的高低。如果硫化鎳相變沒有轉換完全，則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下，這一過程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。

當玻璃鋼化加熱時，玻璃內部板芯溫度約620℃，所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后，玻璃進入風柵急冷，玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是，鋼化急冷時間很短，來不及轉變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結”在玻璃中?？焖偌崩涫共ＡУ靡凿摶纬赏鈮簝葟埖膽y(tǒng)一平衡體。在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進行著，體積不斷膨脹擴張，對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應力層，位于張應力層內的硫化鎳發(fā)生相變時體積膨脹也形成張應力，這兩種張應力疊加在一起，足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。進一步實驗表明：對于表面壓應力為100MPa的鋼化玻璃，其內部的張應力為45MPa左右。此時張應力層中任何直徑大于0.06mm的硫化鎳均可引發(fā)自爆。另外，根據(jù)自爆研究統(tǒng)計結果分析，95%以上的自爆是由粒徑分布在0.04mm～0.65mm之間的硫化鎳引發(fā)。根據(jù)材料斷裂力學計算出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm.因此，國內外玻璃加工行業(yè)一致認定硫化鎳是鋼化玻璃自爆的主要原因。

鋼化玻璃自爆還有一些其他因素：玻璃開槽及鉆孔的不合理、玻璃原片質量較差、厚度不均如壓花玻璃、應力分布不均例如彎鋼化玻璃及區(qū)域鋼化玻璃等。

一、前言 中國建筑裝飾協(xié)會幕墻工程委員會受建設部委托，對北京、上海、天津、重慶、西安、武漢、深圳、哈爾濱、廈門、溫州10個城市進行了既有幕墻安全狀況調查，調查樣本的選取是在10個城市自檢自查基礎上，由城市建設行政主管部門推薦提供的120項既有建筑幕墻項目，在本次調查中，幕墻玻璃破損437塊。全玻幕墻此次調查有１７項，其中１０項發(fā)現(xiàn)大玻璃碎裂，共計６８塊，玻璃肋斷裂３塊，還發(fā)現(xiàn)很多玻璃幕墻無肋玻璃。中空玻璃漏氣１８０塊，鍍膜玻璃脫膜現(xiàn)象個別城市也比較多。調查中發(fā)現(xiàn)了９項有重要隱患的幕墻工程，占調查項目總數(shù)的９．３８％．如果去掉鋼化玻璃自爆破裂，比例下降到２．３％。幕墻門窗采用鋼化玻璃致使玻璃幕墻和門窗的玻璃破裂事故居高不下，改變這種狀況已迫在眉捷。本文根據(jù)國內、外幕墻和門窗的玻璃破裂事故的分析，建議幕墻及門窗應采用防飛散玻璃。

二、鋼化玻璃自爆及其分類

1、鋼化玻璃自爆分類 從鋼化玻璃誕生開始，就伴隨著自爆問題。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種： 一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等； 二是由玻璃中硫化鎳（NIS）雜質和異質相顆粒引起鋼化玻璃自爆。BALLANTYNE于1961年首次提出鋼化玻璃自爆的硫化鎳機制。BORDEAUX和KASPERｒ通過對250例自爆的研究，發(fā)現(xiàn)引起自爆的硫化鎳直徑在0.04～0.65mm之間，平均粒徑為0.2mm。新發(fā)現(xiàn)異質相顆粒引起鋼化玻璃自爆。

這是兩種不同類型的自爆，應明確分類，區(qū)別對待，采用不同方法來應對和處理。前者一般目視可見，檢測相對容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無法目測檢驗，故不可控。在實際運作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無法檢驗而繼續(xù)存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。

2、不可控鋼化玻璃自爆的特點

鋼化玻璃原因不清自爆的問題，責任難明。自爆時間沒有確定性，可能是剛出爐，也可能是出廠后1～2月，也有出廠1～2年才自爆的，引起鋼化玻璃較多自爆的時間可能是產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的4～5年。據(jù)不完全了解，大部份廠家產(chǎn)品的概率是３‰左右的自爆率；個別廠家產(chǎn)品的概率可能還要高。鋼化玻璃自爆的根本原因是因為玻璃中含有硫化鎳及異質相顆粒雜質，雜質是如何混入的現(xiàn)還未根本查清，玻璃中是如何混入鎳的，最大可能的來源是設備上使用的各種含鎳合金部件及窯爐上使用的各種耐熱合金。對于燒油的熔窯，曾報道在小爐中發(fā)現(xiàn)富鎳的凝結物。硫毫無疑問來源于配合料中及燃料中的含硫成份。當溫度超過1000℃時，硫化鎳以液滴形式存在于熔融玻璃中，這些小液滴的固化溫度為797℃。1克硫化鎳就能生成約1000個直徑為0.15mm的小結石。硫化鎳可以在生產(chǎn)完成后任何時候發(fā)生，故現(xiàn)在還不能完全杜絕，至今無有效地防止辦法稱為“玻璃幕墻的癌癥”。

“玻璃幕墻的癌癥”出自著名建筑師福斯特之口：那年，由斯特事務所設計的倫敦市政廳幾塊從地板到天花板高度的玻璃破裂。這座市政廳靠近倫敦塔橋，全部用玻璃做覆面，承包商不得不著手檢查所有的內部玻璃。大倫敦市議會發(fā)言人說，根據(jù)初步調查，問題出在玻璃含有鎳硫化物上，也就是說，在建造過程中玻璃被鎳元素污染，鎳和玻璃中的硫化物進行化學反應，造成破裂。硫化鎳類自爆后更換難度大，處理費用高，同時會伴隨較大的質量投訴及經(jīng)濟損失，造成業(yè)主的不滿甚至更為嚴重的其他后果。稱之為“玻璃幕墻的癌癥”。

三、鋼化玻璃自爆率及自爆原因

1、自爆率 國內的自爆率各生產(chǎn)廠家并不一致，從3%～0.3%不等。一般自爆率是按片數(shù)為單位計算的，沒有考慮單片玻璃的面積大小和玻璃厚度，所以不夠準確，也無法進行更科學的相互比較。為統(tǒng)一測算自爆率，必須確定統(tǒng)一的假設。定出統(tǒng)一的條件：每5～8噸玻璃含有一個足以引發(fā)自爆的硫化鎳；每片鋼化玻璃的面積平均為1.8m2；硫化鎳均勻分布。則計算出6mm

厚的鋼化玻璃計算自爆率為0.64%～0.54%，即6mm鋼化玻璃的自爆率約為3‰～5‰。這與國內高水平加工企業(yè)的實際值基本吻合。即使完全按標準生產(chǎn)，也不能徹底避免鋼化玻璃自爆。大型建筑物輕易就會用上幾百噸玻璃，這意味著玻璃中硫化鎳和異質相雜質存在的幾率很大，所以鋼化玻璃雖經(jīng)熱浸處理，自爆依然不可避免。

2、鋼化玻璃不可控自爆的原因－硫化鎳（NiS）及異質相顆粒

鋼化玻璃不可控自爆的來源不僅是傳統(tǒng)認識中的nis微粒，還有許多其它異質相顆粒。玻璃中的裂紋萌發(fā)和擴展主要是由于在顆粒附近處產(chǎn)生的殘余應力所導致的。這類應力可分為兩類，一類是相變膨脹過程中的相變應力，另一類是由熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的殘余應力。硫化鎳（nis）及異質相顆粒。玻璃內部包含硫化鎳雜質，以小水晶狀態(tài)存在，在一般情況下，不會造成玻璃破損，但是由于鋼化玻璃重新加熱，改變了硫化鎳雜質的相態(tài)，硫化鎳的高溫α態(tài)在玻璃急冷時被凍結，他們在恢復到β態(tài)可能需要幾年的時間，由于低溫β態(tài)的硫化鎳雜質將產(chǎn)生體積增大，在玻璃內部產(chǎn)生局部的應力集中，這時鋼化玻璃自爆將發(fā)生。然而，僅僅比較大的雜質將引起自爆，而且僅僅當雜質在拉應力的核心部位時才能發(fā)生鋼化玻璃自爆。nis是一種晶體，存在二種晶相：高溫相α－nis和低溫相β－nis，相變溫度為379℃，玻璃在鋼化爐內加熱時，因加熱溫度遠高于相變溫度，nis全部轉變?yōu)棣料唷Ｈ欢陔S后的淬冷過程中，α－nis來不及轉變?yōu)棣拢璶is，從而被凍結在鋼化玻璃中。在室溫環(huán)境下，α－nis是不穩(wěn)定的，有逐漸轉變?yōu)棣拢璶is的趨勢。這種轉變伴隨著約2～4％的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力，從而導致自爆。從自爆后玻璃碎片中提取的nis結石的掃描電鏡照片中可看到，其表面起伏不平、非常粗糙。異質相顆粒引起鋼化玻璃自爆，可以破裂源處玻璃碎片的橫截面照片中看到，一個球形微小顆粒引起的首次開裂痕跡與二次碎裂的邊界區(qū)

3、如何鑒別鋼化玻璃的自爆

首先看起爆點（鋼化玻璃裂紋呈放射狀，均有起始點）是否在玻璃中間，如在玻璃邊緣，一般是因為玻璃未經(jīng)過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷，造成應力集中，裂紋逐漸發(fā)展造成的；如起爆點在玻璃中部，看起爆點是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案（蝴蝶斑），如有仔細觀察兩小塊多邊形公用邊（蝴蝶的軀干部分）應有肉眼可見的黑色小顆粒（硫化鎳結石），則可判斷是自爆的；否則就應是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分布，放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊，俗稱“蝴蝶斑”。nis結石位于二塊“蝴蝶斑”的界面上。

4、鋼化玻璃自爆機理理論探討 徑向應力r≥a 切向應力r≥a 顆粒與玻璃之間界面的應力

對于異質顆粒在玻璃基體中，降溫過程溫差是負的，所以顆粒周邊的徑向應力是壓力，切向應力是拉力。

玻璃中間層球形單質硅顆粒的掃描電鏡圖像和邊緣擠壓形貌，顆粒周邊的徑向應力是壓力，切向應力是拉力，所以切向應力是裂紋啟始的根源。

四、玻璃幕墻使用全鋼化玻璃問題值得探討

1、鋼化玻璃自爆是當前玻璃幕墻安全迫切需要解決的重要問題。但是對于安全玻璃的概念，傳統(tǒng)的概念是，（全）鋼化玻璃屬于安全玻璃。其根據(jù)除了強度較高外，主要是由于（全）鋼化玻璃破碎時會整塊玻璃全部破碎成蜂窩狀鈍角小顆粒，不易傷人。通過這次調查和眾多事故實踐，對于這一概念提出了質疑，關于高層建筑玻璃幕墻使用安全玻璃問題，有討論的必要。對于高層建筑玻璃幕墻使用安全玻璃，其安全的主要擔心是玻璃破碎墜落傷人。

第五篇：鋼化玻璃自爆原因及應對策略（范文）

鋼化玻璃自爆原因及應對策略

鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經(jīng)鋼化處理后，表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力，壓應力和張應力共同構成一個平衡體。玻璃本身是一種脆性材料，耐壓但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是張應力引發(fā)的。

第一、控制鋼化應力：鋼化應力越大，硫化鎳結石的臨界半徑就越小，能引起自爆的結石就越多。顯然，鋼化應力應控制在適當?shù)姆秶鷥?，這樣既可保證鋼化碎片顆粒度滿足有關標準，也能避免高應力引起的不必要自爆風險。平面應力(鋼化均勻度)應越小越好，這樣不僅減小自爆風險，而且能提高鋼化玻璃的平整度。己發(fā)展出無損測定鋼化玻璃表面壓應力的方法和儀器[6]。目前測定表面應力的方法主要有二種:差量表面折射儀法(Differential Surface Refractometry，簡稱DSR)和臨界角表面偏光儀法(Grazing Angle Surface

Polarimetry，簡稱 GASP)。DSR應力儀原理是測定因應力引起的玻璃折射率的變化。當一定入射角的光到達玻璃表面時，由于應力雙折射的作用，光束會分成兩股以不同的臨界角反射，借助測微目鏡測出二光束之間的距離，即可計算出應力值。

第二、玻璃堆置方式 ：均質爐內的玻璃片之間是熱空氣的對流通道，因此玻璃的堆置方式對于均質處理的質量是極其重要的。首先玻璃的堆置方向應順應氣流方向，不可阻礙空氣流股。其次，玻璃片與片之間的空隙須足夠大，分隔物不能堵塞空氣通道，玻璃片之間至少須有20 mm的間隙，片之間不能直接接觸。對于大片玻璃，玻璃很容易因相互緊貼引起溫差過大而破碎。

應對策略：采用半鋼化玻璃。半鋼化玻璃生產(chǎn)采用與鋼化玻璃類似的工藝方法．只是冷卻速度較慢．因此其表面應力略小于鋼化玻璃。半鋼化玻璃在機械強度、抗風壓性能、抗沖擊性能和抗熱震性方面明顯優(yōu)子普通退火玻璃，較適合使用于玻璃幕墻中。半鋼化玻璃特性：強度為普通玻璃的２倍；可以有效地抵抗熱應力作用．避免玻璃的熱炸裂，一旦破裂．半鋼化玻璃裂紋全部是延伸到邊．其碎片可以保留在框架內而不會墜落；不易發(fā)生鋼化玻璃的自爆現(xiàn)象；比鋼化玻璃具有更好的平整度。