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玻璃幕牆為何會(huì)「自爆」？

文章出處：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2014-11-27 08:24【大中小】

上周末，太古匯又下了一次“玻璃雨”，玻璃幕牆的安全問(wèn)題再次引起關(guān)注。在全國(guó)各地發(fā)生的玻璃幕牆碎落報(bào)導(dǎo )中，鋼化玻璃3‰左右的“自爆率”常被提及，玻璃究竟為什麼會(huì)“自爆”？玻璃幕牆的自爆為什麼頻頻發(fā)生？它是無(wú)法避免的嗎？

“自爆”的都是鋼化玻璃

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、中國(guó)矽酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)理事彭明營(yíng)介紹，玻璃幕牆用的一般是經(jīng)過(guò)鋼化處理過(guò)的浮法玻璃，是一種矽酸鹽玻璃。之所以稱(chēng)為浮法玻璃，是因為在生產(chǎn)過(guò)程中玻璃熔體浮於錫槽上部冷卻成型的緣故。所謂鋼化處理，就是將玻璃在600℃左右高溫處理，然後急冷獲得。

玻璃經(jīng)過(guò)鋼化處理以後，玻璃表面形成壓應(yīng)力，內(nèi)部形成張應(yīng)力，兩(liǎng)者在一般條件下達(dá)到平衡，所以玻璃不會(huì)破碎。萬(wàn)一破碎後，玻璃會(huì)碎成鈍角而不是尖銳的碎片，所以可以在很大程度上減少對(duì)人身的傷害，故而被人們稱(chēng)之為安全玻璃，受到用戶(hù)的青睞。

然而這種玻璃也有不安全的地方，那就是會(huì)有自爆現(xiàn)象。一般鋼化玻璃的結(jié)構(gòu )失效，既有外在原因，也有內(nèi)在原因。

硫化鎳是玻璃自爆的元兇

外在原因有多種，玻璃加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸(shū)、安裝等過(guò)程中都會(huì)無(wú)意地引入，譬如缺口、劃(huà)痕、微裂紋等。這些缺陷可以成為玻璃結(jié)構(gòu )失效的起點(diǎn)，一定條件下長(zhǎng)成致命材料的致命傷。這些外在原因仔細(xì)檢查，可以很容易發(fā)現(xiàn)。

有一些難以發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在原因，使得安全玻璃不安全，結(jié)構(gòu )失效無(wú)先兆，也是玻璃工業(yè)一直無(wú)法解決的問(wèn)題，那就是玻璃中的包容物。包容物中最為嚴(yán)重的就是一些硫化鎳微晶相，它被認(rèn)為是玻璃自爆的元兇。它主要是在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中引入的，部分來(lái)自於原料如石英砂等，部分來(lái)源於燃料如重油，部分來(lái)源於生產(chǎn)設(shè)備上使用的含鎳合金等。

在高溫下，硫化鎳均勻分布在熔融玻璃液中，當(dāng)溫度逐漸降低形成玻璃的過(guò)程中，硫化鎳逐漸結(jié)晶，由高溫A lpha相六方晶系，逐漸轉(zhuǎn)變為低溫B eta相三方晶系，相轉(zhuǎn)變溫度為379℃，當(dāng)高溫相完全轉(zhuǎn)變為低溫相時(shí)，浮法玻璃不會(huì)自爆。(這兩(liǎng)種晶相的晶體結(jié)構(gòu )如圖1與圖2所示。)

但當(dāng)浮法玻璃加工成鋼化玻璃時(shí)，問(wèn)題就出現(xiàn)了。鋼化需要將玻璃在600℃左右熱處理，這剛好在相轉(zhuǎn)變溫度以上，所有低溫相三方晶系硫化鎳(N iS)轉(zhuǎn)變為高溫六方晶系。熱處理後的急冷這一降溫過(guò)程，使得玻璃中高溫相硫化鎳無(wú)法完全轉(zhuǎn)變為低溫相，部分高溫相被冷凍在玻璃中。

被冷凍的高溫相，即使在室溫下也在非常緩慢地向低溫相轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變的過(guò)程，是一個(gè)體積膨脹的過(guò)程，大約膨脹2%-4%。當(dāng)溫度升高時(shí)，這種轉(zhuǎn)變加劇，在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生體積膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生額外的張應(yīng)力。當(dāng)張應(yīng)力增加到大於鋼化玻璃表層的壓應(yīng)力時(shí)，玻璃結(jié)構(gòu )破裂，形成自爆。

自爆的玻璃碎片如果從高空墜落，即便很小，但速度很大，所以還是會(huì)造成人身傷害。鑑於此，彭明營(yíng)建議，在使用鋼化玻璃的地方，最好增設(shè)防玻璃散落的設(shè)施，也可以在玻璃表面貼上防散落膜，減少人身、財產(chǎn)損失。

追問(wèn)

玻璃安全性能檢測(cè)出來(lái)嗎？

“二次引爆”無(wú)法杜絕問(wèn)題玻璃出廠(chǎng)

廣(guǎng)東省建築科技研究院的工程師邢先生從事玻璃幕牆物理性能檢測(cè)，他說(shuō)，玻璃“自爆”一般涉及玻璃產(chǎn)品質(zhì)量本身，還有幕牆體系本身的耐久性，即框架結(jié)構(gòu )設(shè)計(jì)、施工好不好。

玻璃產(chǎn)品本身的自爆隱患，一般靠廠(chǎng)家自己把關(guān)，比如用抽樣辦法，拿一塊玻璃切成小塊，用顯微鏡來(lái)看，若玻璃雜質(zhì)分布均勻，抽檢結(jié)果就有代表性，若正好雜質(zhì)分布不均勻，抽檢也不一定準(zhǔn)確。

實(shí)際上，玻璃的自爆風(fēng)險(xiǎn)在安裝之前是可以減小的。他介紹，玻璃製成成品後，有一種“二次引爆”技術(shù)，就是創(chuàng)造條件，讓有隱患的玻璃“會(huì)爆的在廠(chǎng)裡就爆了，破的作廢，好的出廠(chǎng)使用”。

不過(guò)，彭明營(yíng)提醒，這種檢測(cè)一般只能檢出劃(huà)痕、微裂紋等有外部缺陷的玻璃，內(nèi)部包容物形成的硫化鎳微晶相膨脹問(wèn)題還是無(wú)法解決。

另一方面，玻璃幕牆框架設(shè)計(jì)、施工是否合格，比如框架是否會(huì)對(duì)玻璃產(chǎn)生壓、拉扯的力，一般在整個(gè)工程竣工驗(yàn)收時(shí)會(huì)納入到驗(yàn)收體系中，但實(shí)際操作中不排除漏掉相關(guān)隱患的可能性。

建築交付使用後，按照《廣(guǎng)州市建築玻璃幕牆使用維護(hù)管理辦法》等規(guī)定，業(yè)主一年後要全面檢查一次，此後每五年要“體檢”，邢先生說(shuō)，這種規(guī)定的執(zhí)行全靠自覺，沒有什麼實(shí)質(zhì)上的監(jiān)管體系，他遇到過(guò)的業(yè)主許多沒有這個(gè)意識，況且檢測(cè)還要花錢。

疑問(wèn)

玻璃3‰“自爆率”從何來(lái)？

可能只是行業(yè)“毛估估”

廣(guǎng)州市現(xiàn)有玻璃幕牆550萬(wàn)平方米，如果按照鋼化玻璃3‰的“自爆率”，至少1萬(wàn)多平方米的玻璃如利劍懸在市民頭頂，真有這麼可怕嗎？廣(guǎng)東省建築科技研究院工程師邢先生說(shuō)，一般所說(shuō)的鋼化玻璃3‰左右的“自爆率”，只是生產(chǎn)行業(yè)普遍認(rèn)可的一個(gè)正常水平，他覺得，這可能是從實(shí)踐中得出的。但實(shí)際上，相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中沒有這個(gè)“自爆率”的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

在現(xiàn)實(shí)中，玻璃自爆沒什麼規(guī)律可言，“有的地方上萬(wàn)平方米玻璃只破一塊，有的破兩(liǎng)三百塊”，而他們所做的事後分析檢測(cè)，也只能提供可能性的分析，是一種推斷，“有可能某一批玻璃產(chǎn)品雜質(zhì)多，正好用在同一個(gè)地方了，問(wèn)題會(huì)有個(gè)集中性爆發(fā)”。

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