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镀膜玻璃热炸裂成因与预防

供稿:工控网 2006/9/25 9:18:00

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随着现代建筑采用玻璃幕墙的兴起,由于镀膜玻璃的点缀使建筑物绚丽多彩、明亮大方,并具有节能降耗作用,这些优点得到广泛公认,但引来幕墙玻璃"光污染"、安全性等系列问题,其中安全性备受瞩目!
  不合格的幕墙的安全性主要集中于玻璃的脱落 、玻璃破裂后的掉落。玻璃脱落主要原因在于胶、双面贴等材料质量不过关、固化时间不够长、胶与玻璃不相容、打胶质量不过关、施工不规范、风和地震作用等,所以需在设计、采购、施工、监督这些方面进行把关,预防、杜绝玻璃的脱落。但幕墙使用的玻璃,特别是镀膜玻璃使用过程中,出现破裂或出现裂纹的现象更为普遍,人们对此现象并不清楚,往往单纯地归罪于玻璃质量不好 ,并称之所谓"空中定时炸弹",所以有必要对此现象的特征、成因和预防进行分析、探索,让公众对幕墙镀膜玻璃更为了解,使用更安心。
  镀膜玻璃正常使用下不存在破裂, 镀膜玻璃的破裂绝大部分属于热应力破裂 。阳光的强烈照射下,玻璃吸收阳光中辐射能,在玻璃体内转化为热能,使玻璃被照射部分温度相对升高而处于热膨胀状态,而处于铝框结构内部的玻璃边区却不能受到相同的太阳辐射或者阴影作用,散热不均,因此导致玻璃整体温度分布不均,产生内部热应力,玻璃中区的热膨胀对玻璃边区产生张应力,此张应力超过边区抗张强度,就会导致玻璃破裂,这种现象叫玻璃的热应力破裂。由于镀膜玻璃吸热更为显著,吸收太阳辐射能的差异造成玻璃温差更大,热应力破裂现象较多。相比之下,用于窗、明框幕墙的镀膜玻璃发生此现象比用于隐框幕墙更多。下面针对镀膜玻璃热应力破裂的特征、原因和预防作进一步的论述。
  1、热应力破裂的特征:破裂线与玻璃边缘成直角 ,从玻璃边缘或角部开始发生,并在距离玻璃或角部约50mm处分裂为两条或多条,形状为不规则曲折单线,向中间延伸,并通常在玻璃中区形成弧形线。
  2、镀膜玻璃的本体吸收:玻璃经镀膜加工后,其化学性能基本无改变, 但其物理性能却大大改变,尤其是光学性能和热学性能。镀膜玻璃对太阳辐射能的吸收率远大于普通透明玻璃和本体着色玻璃,一般镀膜玻璃太阳能辐射能吸收率是普通透明玻璃、本体着色玻璃的数倍,所以在相同的使用条件下,镀膜玻璃的吸热比普通玻璃多得多,温度高得多 ,也就是说玻璃不同部分的温差相对大得多。所以,针对镀膜玻璃这些优点,在安装使用过程中,采取有别于普通玻璃相应措施,保证镀膜玻璃的安全使用。
  3、建筑物的朝向:鉴于镀膜玻璃对光热能敏感, 镀膜玻璃使用的朝向非常重要,特别是对于吸收较大的玻璃,东面、东南面、南面、西南面使用的玻璃吸热相对于其它面多得多,设计时应把玻璃的热应力破裂作为重要因素加以考虑, 建议采用浅色玻璃(如白玻璃)镀膜产品,减少玻璃的吸热,更为保险的方法是对玻璃进行强化处理,加工成钢化、半钢化镀膜玻璃。
  4、气候条件:在清晨温差变化较大的地区或季节, 镀膜玻璃是太阳辐射热能的高吸收体,玻璃的温升速度很快。而铝框是极好的散热体,经过昼夜的冷却,玻璃和铝框的温度已降至最低,清晨太阳辐射热能很快使玻璃升温,而铝框的温升相对小 ,如玻璃与铝框相接触,造成玻璃温差分布不均,当地气候温差、玻璃朝向、骤晴骤雨以及空调系统很容易使玻璃的温差超越极限而破裂。选用玻璃根据上述情况决定玻璃是否强化,选用玻璃的颜色、尺寸,以及镀膜玻璃应严格按照有关规范施工。
  5、玻璃与周边环境的热绝缘:玻璃是热的不良导体,由于吸热 、散热不均匀造成的温差很难靠自身达到平衡,所以安装玻璃时,尽可能用导热系数低的弹性材料作衬垫,将玻璃与导热性良好的铝框、阴冷的墙体等隔绝开来,减少玻璃不均匀温差的形成。一般隐框幕墙炸裂相对少得多,其中很大的原因是:玻璃周边用导热差的弹性材料与铝框软接触,不存在玻璃与铝框的热交换,减少因玻璃散热而造成玻璃各部位的温差;相反,对于用于明框 、固定窗、推拉窗、落地玻璃等地方的镀膜玻璃,中部吸热导致升温,而周边被夹持住,吸收不到热能而形成低温带,如玻璃跟铝框相接触,玻璃就导热给铝框,不仅使铝框内的玻璃,而且铝框周围的玻璃始终保持低温,很多时候,玻璃中部温度达到60-70℃,而边缘仅25-30℃,相差几十度,即使用手都明显感觉到,所以在玻璃内部产生很大的热应力,很容易导致玻璃破裂。这种目前镀膜玻璃最常见热应力破裂,避免出现上述问题,就设法让玻璃与铝框热绝缘,玻璃安装时下部平衡垫两块橡胶块 ,不仅保证玻璃与下部弹性接触和避免局部受力,而且使它们热绝缘, 玻璃两侧 、上部与铝框保持足够的间隙,玻璃两侧与铝框的间隙间夹塞橡胶条后,然后才能打玻璃胶,目的是保证它们绝对分离、弹性接触和热绝缘。
  6、玻璃的边缘质量:玻璃是脆性材料,其边缘许用应力与玻璃边缘质量关系极为密切。 边部是玻璃最脆弱的地方, 存在许多微裂纹和缺陷 (如崩边、崩角、钳边不齐整等)会导致边缘许用应力降低十几倍,遇到过大热应力 、外力冲击容易造成从此处开始破裂,所以镀膜玻璃最好用切裁机切割,手工切割时须严格检查玻璃边缘的切割质量,更为有效的方法是玻璃切割完后进行机器磨边,可大大减少边缘微裂纹。
  7、玻璃的尺寸和形状:针对镀膜玻璃而言, 采用玻璃的厚度越大,对太阳的辐射能的吸收也较大,使玻璃的热应力增大,玻璃越容易破裂;同样,玻璃面积越大,也越容易破裂;玻璃的长、短边比值越大越易形成弯曲应力,会增大热应力破裂的几率;另外,玻璃的形状越不规则,各部位、方向受力不平衡,同样会增大热应力破裂的几率,合理的设计是减少这方面的影响至关重要的因素。
  8、阴影的影响:室外物体或建筑结构本身, 都可能会在玻璃上留下阴影,导致玻璃不同部位吸热不同而存在温差,阴影形状越不规则,玻璃越容易破裂。
  9、室内遮阳装置的影响:深色窗帘、百叶窗和室内接近玻璃物体(包括在玻璃上贴纸、 涂料),对太阳辐射能的吸收较高,且一般具有较高的辐射率。因此,玻璃中区除受到太阳的直接辐射外,还受到室内物体吸热后的再辐射, 还减少玻璃的散热 。所以,室内的遮阳装置增加了玻璃温度不均匀性,也增加了热应力的自爆的概率,应尽可能避免上述装置。
  10、玻璃的再加工影响: 镀膜玻璃的再加工,增加玻璃破裂的因素 。镀膜玻璃热弯加工后,退火质量不好,增加玻璃应力不均匀;镀膜玻璃加工成中空产品,中间的气体随玻璃的吸热而膨胀,并施压于玻璃边缘,增加玻璃自爆的概率,所以镀膜玻璃做成中空玻璃最好进行磨边或强化处理。
  镀膜玻璃虽有其固有的缺点,但它有更多的一系列其它材料无法替代优点。为了发扬镀膜玻璃在建筑业中眩目的地位, 镀膜玻璃供应商向用户提供更多产品性能参数, 配合用户提供更为合理的设计、施工方案,澄清人们对镀膜玻璃的误解,推广镀膜玻璃的使用。
信息来源于:中国玻璃网

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