玻璃由于其特有的通透性能,從其發(fā)明到現(xiàn)在在建筑領(lǐng)域和交通工具中還沒(méi)有可以替代它的產(chǎn)品。其除了具有遮風(fēng)避雨的特性外,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和提高,還提供美輪美負(fù)的觀感、優(yōu)良的性能和舒適的室內(nèi)環(huán)境。但是由于人們對(duì)其特性的認(rèn)識(shí)不足,在玻璃發(fā)生破損時(shí),都認(rèn)為是玻璃發(fā)生了“自爆”。但是玻璃如果沒(méi)有受到外應(yīng)力的作用,是不會(huì)發(fā)生破損,即所謂的“自爆”現(xiàn)象。事實(shí)上我們應(yīng)該稱(chēng)其為:玻璃破損。因?yàn)?玻璃產(chǎn)生破損有以下的原因:設(shè)計(jì)方面的原因;生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原因;運(yùn)輸領(lǐng)域的原因;安裝時(shí)產(chǎn)生的原因;建筑物沉降的原因;人為的原因;天災(zāi)的原因;玻璃的“自爆”原因。
玻璃由于其晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),它在突然破裂之前沒(méi)有屈服的表現(xiàn)過(guò)程。所以人們普遍會(huì)認(rèn)為是玻璃產(chǎn)生了“自爆”。由于玻璃屬于非耐用品和易碎品。所有玻璃的破裂都是由于張應(yīng)力(詞條“張應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供)大于壓應(yīng)力和表面缺陷作用產(chǎn)生的結(jié)果,從來(lái)不是純粹的壓應(yīng)力的原因。玻璃在表面壓應(yīng)力層被穿透后都會(huì)發(fā)生破損,雖然,玻璃邊部和表面劃痕以及微裂紋等缺陷,沒(méi)有完全穿透壓應(yīng)力層,但是隨著時(shí)間的推移,這些細(xì)小的損傷在溫度變化和風(fēng)荷載等應(yīng)力的反復(fù)作用下,會(huì)慢慢地有效變大,最終將導(dǎo)致玻璃的“自爆”發(fā)生。由于玻璃破損前并沒(méi)有明顯的原因,往往讓人覺(jué)得出乎意料,是玻璃制造商的原因,理應(yīng)由玻璃商賠償,事實(shí)并非如此。
由于玻璃是熱的不良導(dǎo)體,當(dāng)玻璃遇到溫度的突然變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的壓強(qiáng)。這時(shí)玻璃表面和玻璃內(nèi)部的溫差會(huì)導(dǎo)致玻璃破損。由于十分明顯的原因,突然加熱的危險(xiǎn)性要小于突然冷卻(詞條“冷卻”由行業(yè)大百科提供)。突然加熱會(huì)增加玻璃表面的壓應(yīng)力,突然冷卻會(huì)增加玻璃表面的張應(yīng)力。導(dǎo)致玻璃破損。玻璃的熱傳導(dǎo)率在溫度降低時(shí)逐漸下降,在溫度高于39℃時(shí),玻璃的輻射傳導(dǎo)率明顯增大,玻璃在夏季中午時(shí),表面的溫度將達(dá)到80℃左右。厚玻璃比薄玻璃以輻射方式進(jìn)行的熱傳遞要明顯加強(qiáng)。所以厚玻璃易產(chǎn)生熱炸裂現(xiàn)象。
鋼化玻璃是將普通玻璃加熱到650℃左右軟化點(diǎn)范圍,然后在玻璃表面快速冷卻,表面形成較高的壓應(yīng)力,鋼化玻璃的強(qiáng)度一般比普通玻璃高4-5倍。由于鋼化玻璃的強(qiáng)度高,許多人錯(cuò)誤地認(rèn)為,鋼化玻璃在搬運(yùn)過(guò)程中可以承受野蠻搬運(yùn),隨意安裝。實(shí)際上并非如此,鋼化玻璃同普通玻璃一樣,在搬運(yùn)和安裝過(guò)程中要小心防止玻璃邊部和表面的損傷。如果玻璃邊部和表面出現(xiàn)大的爆邊和劃傷,將使玻璃的強(qiáng)度急劇下降,鋼化玻璃就會(huì)卻速度也比較慢與鋼化玻璃相比。半鋼化玻璃的強(qiáng)度是普通玻璃的2倍左右。半鋼化玻璃的顏色,純凈度,化學(xué)成分和透光性能這些特性都沒(méi)有改變,硬度,比重,熱膨脹系數(shù),軟化點(diǎn),熱傳導(dǎo)率,陽(yáng)光透過(guò)率和剛性也沒(méi)有改變,唯一改變的物理特性是彎曲強(qiáng)度。在均勻負(fù)荷條件下,半鋼化玻璃比相同普通玻璃要結(jié)實(shí)2倍。因此具有更好的抗熱沖擊、風(fēng)荷載和外界物體,如冰雹等沖擊的能力。更重要的是半鋼化玻璃不會(huì)像鋼化玻璃出現(xiàn)所謂的“自爆”現(xiàn)象。鋼化玻璃“自爆”特性,蝴蝶般現(xiàn)象見(jiàn)圖1。
玻璃破損原因分析
1.設(shè)計(jì)原因
玻璃的設(shè)計(jì)強(qiáng)度低于許用強(qiáng)度值,能造成玻璃破損。玻璃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,造成玻璃局部應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的破損,如:三角形,凸凹形,挖孔等結(jié)構(gòu),會(huì)造成玻璃的局部應(yīng)力集中。見(jiàn)圖2
普通平板玻璃設(shè)計(jì)時(shí)未考慮玻璃的熱炸裂現(xiàn)象。玻璃特別是吸熱玻璃與熱反射玻璃在受到陽(yáng)光照射時(shí),玻璃表面會(huì)形成不均勻的溫度場(chǎng),從而在玻璃中形成熱應(yīng)力,當(dāng)這種熱應(yīng)力超過(guò)玻璃的強(qiáng)度允許范圍時(shí),就會(huì)發(fā)生熱炸裂,熱炸裂呈現(xiàn)為曲線狀態(tài)。
設(shè)計(jì)時(shí)玻璃厚度偏薄或尺寸偏大,玻璃在受到風(fēng)荷載即風(fēng)壓的作用后,風(fēng)壓的作用力超過(guò)玻璃的強(qiáng)度允許范圍時(shí),玻璃發(fā)生破損。
還有就是玻璃的撓度(詞條“撓度”由行業(yè)大百科提供)問(wèn)題。在JGJ113-2009《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定,不大于短邊的1/60,玻璃就不會(huì)產(chǎn)生彎曲的破損,但是,如果玻璃的板面大,玻璃厚度薄,撓度變形過(guò)大,就有可能,讓玻璃的邊部與金屬框架相碰。因此產(chǎn)生玻璃的“自爆”現(xiàn)象的發(fā)生。
2.在生產(chǎn)、運(yùn)輸和搬運(yùn)時(shí)對(duì)玻璃的影響
玻璃在生產(chǎn)、運(yùn)輸和搬運(yùn)時(shí),如果對(duì)玻璃保護(hù)不當(dāng),會(huì)對(duì)玻璃表面或邊部產(chǎn)生嚴(yán)重的劃傷,爆邊,磨傷等缺陷,也會(huì)造成玻璃局部的應(yīng)力集中。引起玻璃破損。見(jiàn)圖4.圖5
玻璃在生產(chǎn)時(shí),如果在玻璃表面和邊部產(chǎn)生了大的劃傷、大的爆邊、大的缺角等現(xiàn)象,就會(huì)造成玻璃局部的強(qiáng)度值急劇下降。從而會(huì)使玻璃產(chǎn)生“自爆”的現(xiàn)象。
到底多大的爆邊會(huì)引起玻璃的“自爆”?按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用安全玻璃(詞條“安全玻璃”由行業(yè)大百科提供) 第二部分:鋼化玻璃》GB15763.2-2005中,表6鋼化玻璃的外觀質(zhì)量,要求。
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