一居民家窗户的玻璃爆裂 钢化玻璃自爆与天热有关吗?
从钢化玻璃诞生开始,就伴随着自爆问题,很多人在报道中经常看到,每当炎热的夏季来临,全国多个省区都进入了烧烤模式,紧跟着而来还有就是有关那个住宅小区或者是高层建筑的钢化玻璃自爆事件的发生,很多人都会发出疑问,难道玻璃自爆与天热有关吗?
“正在客厅里看着电视,突然听到一声响,卧室窗户玻璃爆了。”苏州装修网小编了解到,昨天,市民浦阿姨打来求助电话,自己家住在19楼,窗户玻璃爆裂后,由于已过开发商承诺的两年保修期,维修遇上难题。
浦阿姨和老伴住在某新村5幢19楼,房子正对着马路,当初开发商安装的窗户都是双层钢化玻璃。7月12日,老夫妻俩正在客厅看电视,突然听到“啪”的一声响,像是什么东西碎了。一圈检查下来,是卧室一扇窗户的玻璃爆裂。事后,他们联系物业,希望开发商能尽快来维修,却被告知已过两年保修期。这下,老夫妻为难了,“入住才3年玻璃就碎了,该找谁修?”
昨天下午,来到浦阿姨家。拉开卧室的窗帘,一块布满裂纹的玻璃呈现在眼前。事实上,这已经不是浦阿姨家第一次有窗户玻璃爆裂了。在对面的卧室里,浦阿姨的老伴指着正中间的大玻璃说,“去年这块玻璃也自爆,由于没过保修期,开发商帮忙修好了。”如今,又有玻璃自爆,却因为过了保修期,开发商不再负责维修了。老夫妻俩很着急,“这么高的楼层,一定要装质量好的玻璃,随便路边找个店来安装,我们不放心。”
为此,找到小区物业。负责管理浦阿姨家这幢楼的物业客服人员表示,最近天气热了,家里钢化玻璃自爆的情况多起来,光昨天一天,已有两户居民报修,4幢和5幢各有一户,加上浦阿姨家就是第三家了。另外,客服人员称,南环新村已交房3年,家里的钢化玻璃过了开发商承诺的两年保修期,开发商不再提供免费维修。那么,能不能由物业帮忙联系专业的维修人员?这位客服人员登记浦阿姨家的情况后表示,可由物业联系原先的玻璃安装厂家,既能保证质量,也能统一玻璃的颜色,不过价格需要居民自己和厂家谈,如果不能接受,居民可另找人维修。
■延伸阅读
玻璃自爆与天热有关吗
采访中,物业提到,居民家窗户玻璃频频自爆与天热有关,为此,进行询问了江苏省玻璃制品及玻璃模具产品质量监督检验中心的夏主任。“钢化玻璃自爆与开空调导致内外温差有一定的关系,但主要与其本身的固有缺陷有关。”夏主任说,行业内,钢化玻璃有千分之三自爆率一说,因为钢化玻璃内含有一种叫硫化镍的成分,硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因,以目前的技术还无法将硫化镍完全清除。另外,夏天气温高,钢化玻璃内的硫化镍更容易膨胀,发生自爆的情况会多一些。
夏主任建议,选择钢化玻璃产品时,要选择正规厂家的产品,可注意钢化玻璃上是否标注“CCC”的认证标志,同时夹层结构的钢化玻璃产品较安全,即使一侧爆裂,一般不会整体脱落。
对于此类现象,苏州装修网小编进行了统计了钢化玻璃自爆率几率究竟是多少,以及钢化玻璃好好的为什么会发生自爆及解决办法有哪些?还有钢化玻璃为何会发生自爆?
钢化玻璃自爆率
据苏州装修网小编了解,国内的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1.8m2;硫化镍均匀分布。则计算出6mm厚的钢化玻璃计算自爆率为0.64%~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
钢化玻璃为何会自爆?
1、玻璃质量缺陷的影响
(1)玻璃中有结石、杂质,气泡:玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点,也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。结石存在于玻璃中,与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃,结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。
(2)玻璃中含有硫化镍结晶物。硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在,直径在0.1—2㎜。外表呈金属状,这些杂夹物是Ni3S2,Ni7S6和Ni—XS,其中X=0—0。07。只有Ni1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。
(3)玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷,易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。
2、钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移
玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向,有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。
3、钢化玻的璃钢化程度过高
钢化程度的影响,实验证明,当钢化程度提高到1级/cm时自爆数达20%~25%。由此可见应力越大钢化程度越高,自爆量也越大。
钢化玻璃自爆解决方法
1、降低应力值
钢化玻璃中应力的分布是钢化玻璃的两个表面为压应力,板芯层处于张应力,在玻璃厚度上应力分布类似抛物线。玻璃厚度的中央是抛物线的顶点,即张应力最大处;两侧接近玻璃两表面处是压应力;零应力面大约位于厚度的1/3处。通过分析钢化急冷的物理过程,可知钢化玻璃表面张力和内部的最大张应力在数值上有粗略的比例关系,即张应力是压应力的1/2~1/3。国内厂家一般将钢化玻璃表面张力设定在100MPa左右,实际情况可能更高一些。钢化玻璃自身的张应力约为32MPa~46MPa,玻璃的抗张强度是59MPa~62MPa,只要硫化镍膨胀产生的张力在30MPa,则足以引发自爆。若降低其表面应力,相应地会降低钢化玻璃本身自有的张应力,从而有助于减少自爆的发生。
2、应力均匀
钢化玻璃的应力不均,会明显增大自爆率,已经到了不容忽视的程度。应力不均引发的自爆有时表现得非常集中,特别是弯钢化玻璃的某具体批次的自爆率会达到令人震惊的严重程度,且可能连续发生自爆。其原因主要是局部应力不均和张力层在厚度方向的偏移,玻璃原片自身质量也有一定的影响。应力不均会大幅降低玻璃的强度,在一定程度上相当于提高了内部的张应力,从而自爆率提高了。如果能使钢化玻璃的应力均匀分布,则可有效降低自爆率。
3、热浸处理
热浸处理又称均质处理,俗称“引爆”。热浸处理是将钢化玻璃加热到290℃±10℃,并保温一定时间,促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变,让原本使用后才可能自爆的钢化玻璃人为地提前破碎在工厂的热浸炉中,从而减少安装后使用中的钢化玻璃自爆。该方法一般用热风作为加热的介质,国外称作“Heat Soak Test”,简称HST,直译为热浸处理。
尽管热浸处理不能保证绝对不发生自爆,但确实降低了自爆的发生,实实在在地解决了困扰工程各方的自爆问题。所以热浸是世界上一致认可的彻底解决自爆问题的最有效方法。
钢化玻璃自爆机理
钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因。苏州装修网小编了解到玻璃经钢化处理后,表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力,压应力和张应力共同构成一个平衡体。玻璃本身是一种脆性材料,耐压但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。
钢化玻璃中硫化镍晶体发生相变时,其体积膨胀,处于玻璃板芯张应力层的硫化镍膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力,当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时,就会导致钢化玻璃自爆。国外研究证明:玻璃主料石英砂或砂岩带入镍,燃料及辅料带入硫,在1400℃~1500℃高温熔窑燃烧熔化形成硫化镍。当温度超过1000℃时,硫化镍以液滴形式随机分布于熔融玻璃液中。当温度降至797℃时,这些小液滴结晶固化,硫化镍处于高温态的α-NiS晶相(六方晶体)。当温度继续降至379℃时,发生晶相转变成为低温状态的β-NiS(三方晶系),同时伴随着2.38%的体积膨胀。这个转变过程的快慢,既取决于硫化镍颗粒中不同组成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1.01)的百分比含量,还取决于其周围温度的高低。如果硫化镍相变没有转换完全,则即使在自然存放及正常使用的温度条件下,这一过程仍然继续,只是速度很低而已。
当玻璃钢化加热时,玻璃内部板芯温度约620℃,所有的硫化镍都处于高温态的α-NiS相。随后,玻璃进入风栅急冷,玻璃中的硫化镍在379℃发生相变。与浮法退火窑不同的是,钢化急冷时间很短,来不及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被“冻结”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以钢化,形成外压内张的应力统一平衡体。在已经钢化了的玻璃中硫化镍相变低速持续地进行着,体积不断膨胀扩张,对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力层,位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力,这两种张应力叠加在一起,足以引发钢化玻璃的破裂即自爆。
进一步实验表明:对于表面压应力为100MPa的钢化玻璃,其内部的张应力为45MPa左右。此时张应力层中任何直径大于0.06mm的硫化镍均可引发自爆。另外,根据自爆研究统计结果分析,95%以上的自爆是由粒径分布在0.04mm~0.65mm之间的硫化镍引发。根据材料断裂力学计算出硫化镍引发自爆的平均粒径为0.2mm.因此,国内外玻璃加工行业一致认定硫化镍是钢化玻璃自爆的主要原因。
其次,钢化玻璃自爆还有一些其他因素:玻璃开槽及钻孔的不合理、玻璃原片质量较差、厚度不均如压花玻璃、应力分布不均例如弯钢化玻璃及区域钢化玻璃等。
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。
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