玻璃幕墙中钢化玻璃自爆率及自爆原因

  国内的玻璃幕墙自爆率各生产厂家并不一致，从3%～0.3%不等。一般自爆率是按片数为单位计算的，没有考虑单片玻璃的面积大小和玻璃厚度，所以不够准确，也无法进行更科学的相互比较。为统一测算自爆率，必须确定统一的假设。定出统一的条件：每5～8吨玻璃含有一个足以引发自爆的硫化镍;每片钢化玻璃的面积平均为1.8㎡;硫化镍均匀分布。则计算出6mm厚的钢化玻璃计算自爆率为0.34%～0.54%，即6mm钢化玻璃的自爆率约为3‰～5‰。这与国内高水平加工企业的实际值基本吻合。

  即使完全按标准生产，也不能彻底避免钢化玻璃自爆。大型建筑物轻易就会用上几百吨玻璃，这意味着玻璃中硫化镍和异质相杂质存在的几率很大，所以钢化玻璃虽经热浸处理，自爆依然不可避免，这是幕墙设计施工中因该注意的。

  钢化玻璃不可控自爆的原因-硫化镍(NiS)及异质相颗粒。钢化玻璃不可控自爆的来源不仅是传统认识中的NiS微粒，还有许多其它异质相颗粒。

玻璃中的裂纹萌发和扩展主要是由于在颗粒附近处产生的残余应力所导致的。

  这类应力可分为两类，一类是相变膨胀过程中的相变应力，另一类是由热膨胀系数不匹配产生的残余应力。

  硫化镍(NiS)及异质相颗粒。玻璃内部包含硫化镍杂质，以小水晶状态存在，在一般情况下，不会造成玻璃破损，但是由于钢化玻璃重新加热，改变了硫化镍杂质的相态，硫化镍的高温α态在玻璃急冷时被冻结，他们在恢复到β态可能需要几年的时间，由于低温β态的硫化镍杂质将产生体积增大，在玻璃内部产生局部的应力集中，这时钢化玻璃自爆将发生。然而，仅仅比较大的杂质将引起自爆，而且仅仅当杂质在拉应力的核心部位时才能发生钢化玻璃自爆。NiS是一种晶体，存在二种晶相： 高温相α-NiS和低温相β-NiS，相变温度为379℃，玻璃在钢化炉内加热时，因加热温度远高于相变温度，NiS全部转变为α相。然而在随后的淬冷过程中，α-NiS来不及转变为β-NiS，从而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境下，α-NiS是不稳定的，有逐渐转变为β-NiS的趋势。这种转变伴随着约2～4%的体积膨胀，使玻璃承受巨大的相变张应力，从而导致自爆。典型的NiS引起的自爆碎片是从自爆后玻璃碎片中提取的NiS 结石的扫描电镜照片，其表面起伏不平、非常粗糙。

  异质相颗粒引起钢化玻璃自爆。破裂源处玻璃碎片的横截面照片，显示一个球形微小颗粒引起的首次开裂痕迹与二次碎裂的边界区

  如何鉴别钢化玻璃的自爆

  首先看起爆点(钢化玻璃裂纹呈放射状，均有起始点)是否在玻璃中间，如在玻璃边缘，一般是因为玻璃未经过倒角磨边处理或玻璃边缘有损伤，造成应力集中，裂纹逐渐发展造成的;如起爆点在玻璃中部，看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴蝶斑)，如有仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分)应有肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍结石)，则可判断是自爆的;否则就应是外力破坏的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射状分布，放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块，俗称 “蝴蝶斑”。NiS结石位于二块“蝴蝶斑”的界面上。

  钢化玻璃自爆机理理论探讨：径向应力 r≥a，切向应力 r≥a，颗粒与玻璃之间界面的应力，对于异质颗粒在玻璃基体中，降温过程温差是负的，所以颗粒周边的径向应力是压力，切向应力是拉力。玻璃中间层球形单质硅颗粒的扫描电镜图像和边缘挤压形貌，颗粒周边的径向应力是压力，切向应力是拉力，所以切向应力是裂纹启始的根源。