幕墻玻璃失效的原因分析

 

    · 被干燥劑晶體吸附的通過黏結劑（對鋁條+丁基膠）或者基體（對擠出材料）的氣體擴散速度；

    · 水分子尺寸與對應的分子篩晶體微孔尺寸；

    · 水分子與分子篩表面吸附的親和力；

    · 分子篩的溫度。

    這些因素的影響是動態的不是靜態的，例如：硅膠和分子篩吸附水蒸氣的能力隨著溫度而變化，（通常，吸附能力在高溫、低溫時都會降低，很顯然，硅膠的能力降低的幅度較分子篩更大），水蒸氣滲透速度（MVTR）隨通過密封膠的水蒸氣壓梯度差異變化而改變（隨中空玻璃內部間隔層相對濕度增加而增加），水蒸氣傳送通道MVTP面積隨間隔層的體積變化而變化（根據環境空氣、溫度變化、陽光得熱和普通大氣壓力變化），隨服務環境變化（從夏天到冬天、從一個住戶到另外的住戶或者從一個住戶種類到另外一種）,這樣，在中空玻璃間隔層內水蒸氣含量增加的速度不是一個常數。露點溫度上升與時間的關系并不一定是線性的，需要綜合考慮很多因素才能作出評估結論。

    2．中空玻璃的加工制作工藝質量存在缺陷，造成空氣中的水氣透過密封膠的縫隙進入中空玻璃內部，造成中空玻璃過早失效（見圖）；

    中空玻璃失效時間可以采用下面經驗公式進行簡單預測： 

    W = M＆#8226; A ＆#8226;θ＆#8226; ΔP其中：W--在不結露情況下，中空玻璃內部最大的濕度含量；

    M=µ/L µ--水氣滲透性能；L--密封膠的深度； 

    A--密封膠的面積，A==密封膠寬度×周長；

    θ--時間；

    ΔP--通過密封膠截面水氣含量差別產生的水氣壓力；

    中空玻璃失效時間：θ=（M＆#8226;L）/µ＆#8226;A＆#8226;ΔP
    在這里，L和A會因為生產操作工藝粗糙而縮短，µ會隨著濕度增大而增大，ΔP也隨著時間增加而增大。

   3．中空玻璃的安裝質量及使用環境對中空玻璃壽命的影響。

   中空玻璃在安裝過程中應該避免產生長久的機械應力存在，對于墊塊、密封膠、耐候膠應該正確使用，起結構粘接作用的膠必須采用結構膠，以保證具有足夠的粘接強度。而在兩塊玻璃接口位置，就必須采用耐候膠密封，以阻擋水氣與中空玻璃或者結構件接觸，保證中空玻璃和結構件具有長久的壽命。

    在不同的地區使用中空玻璃，由于當地的氣候濕度存在很大的差異，將對中空玻璃的使用壽命造成很大的影響。濕度大的地區，由于空氣中的水氣壓與中空玻璃內部的水氣分壓差較大，中空玻璃的失效時間會縮短，反之，就會延長中空玻璃的使用壽命。

    為了避免中空玻璃出現過早失效現象，在制作過程中應該嚴格控制中空玻璃的原材料，重點選擇水氣密封性能好的密封膠和吸水能力強的分子篩，嚴格控制中空玻璃的安裝工藝，正確選用合適的密封膠或者結構膠對中空玻璃組件或者單元進行密封和粘接。 

二．玻璃炸裂原因及解決措施
    玻璃炸裂主要表現在兩個方面，一方面是玻璃的熱炸裂，另一方面是鋼化玻璃的炸裂。下面將分別論述：

    玻璃熱炸裂的原因：

    造成玻璃的熱炸裂因素很多，主要受玻璃自身性能和外部環境條件的影響，一般來講，造成玻璃熱炸裂的主要因素有三個：

    1．玻璃的吸熱率
    由于熱炸裂的機理是玻璃吸收陽光中的紅外輻照，自身溫度升高，與邊部的冷端之間形成溫度梯度，造成非均勻膨脹或受到約束，形成熱應力，進而使薄弱部位發生裂紋擴展。

    不同部分玻璃溫度差別引起玻璃板內的熱應力，舉例來說，在熱的季節，玻璃中心的溫度較玻璃邊部的溫度上升快，因為玻璃邊部在裝配框的內部并將直接輻射遮蔽。在框內的玻璃面積可以忽略太陽輻射，玻璃中心在溫度增加時膨脹，玻璃邊部將承受膨脹產生的拉應力。玻璃邊部膨脹在下面公式給出：

    dL = a x Lx dT
    在這里：a是熱膨脹系數；L是原始長度；dT是玻璃邊部與中心的溫度差。 

    誘導應力由下式給出：

    s = ( dL / L ) x E 

    這里，E是Young’s模數；

    一度溫度差的誘導應力a x E
    a=10x10-6/0C和E=70,000MPa(N/mm2)
     一度溫度差引起的應力大約是0.7 MPa ( N/mm2 )，當應力水平超過20MPa( N/mm2 )時，普通退火浮法玻璃熱炸裂十分危險，當玻璃中心與玻璃邊部溫度差達到30℃時，將引起玻璃熱炸裂。如果玻璃的邊部缺陷很多、操作過程出現損害或者裝配錯誤，炸裂將在更低的溫度下發生。

    玻璃本身對紅外線的吸收率是一個關鍵因素，吸熱玻璃和鍍膜玻璃熱炸裂是十分普遍的現象。吸熱玻璃的熱吸收率在20—40之間，如果再鍍膜，則玻璃本身需要經過雙重的太陽能加熱，導致玻璃中心溫度與邊部溫度差過大，更容易產生熱炸裂。在設計吸熱玻璃、吸熱鍍膜玻璃工程時，一定根據使用環境來確定玻璃的品種和安裝位置如鍍膜玻璃透射率、玻璃的朝向、環境的溫度、玻璃與邊框以及墻體連接情況及墻體的導熱情況等，并盡可能將玻璃做強化或者熱增強處理，提高玻璃本身抵抗熱應力的能力。

    2.玻璃的板面尺寸
    玻璃的板面越大，受熱膨脹后的變形也越大，形成的約束反力也越大，相應地造成更大熱應力，增加了熱炸裂的幾率。同時板面尺寸越大，越容易受到其它荷載的更大疊加效應。所以在追求大板面玻璃的裝飾效果的同時，應對風荷載、熱應力、邊框變形、自重、裝配應力等綜合影響作全面考慮。

     3．玻璃邊部的加工質量
    因為誘導應力集中的作用，一般玻璃炸裂都是從不理想的玻璃邊部開始的。這些炸裂容易鑒別是因為他們在損害的地點與玻璃邊部垂直相交。。玻璃邊部炸裂紋的數量取決于玻璃板的邊部缺陷的嚴重程度和玻璃墊塊的硬度并。一般來講，應該采用邵氏硬度在80-90度的墊塊支撐玻璃的邊部并通風避免陽光直接照射，墊塊太軟，容易造成玻璃位移，而太硬將對脆弱的玻璃邊部造成損害，導致玻璃熱炸裂，在加工安裝時最好將玻璃邊部進行精磨，并剔除有嚴重缺陷的玻璃。

    鋼化玻璃炸裂
    能夠導致鋼化玻璃炸裂的外部原因包括負載、碰撞、焊滴、不適當的間隙和邊部損害都可以導致強化玻璃破損，盡管因為鋼化玻璃的應力高，破損的危險低。帶有干凈切割邊部的鋼化玻璃在正常環境條件下，不會發生熱應力破損，因為他們要求玻璃中心和邊部的溫度差達到90℃-150℃，而導致鋼化玻璃破損的內在因素包括鋼化玻璃邊部缺陷等應力集中區域、鋼化玻璃內部應力過大和鋼化玻璃內部存在硫化鎳雜質。前兩種因素是由于鋼化玻璃加工過程中工藝控制原因導致的，硫化鎳的因素在原片玻璃制作過程產生。

    玻璃內部可能包含硫化鎳雜質，以小水晶狀態存在，在一般情況下，不會造成玻璃破損，但是由于鋼化玻璃重新加熱，改變了硫化鎳雜質的相態，硫化鎳的高溫α態在玻璃急冷時被凍結，他們在恢復到β態可能需要幾年的時間，由于低溫β態的硫化鎳雜質將產生體積增大，在玻璃內部產生局部的應力集中，這時鋼化玻璃自爆將發生。然而，僅僅比較大的雜質將引起自爆，而且僅僅當雜質在拉應力的核心部位時才能發生鋼化玻璃自爆。硫化鎳可以在生產完成后任何時候發生，最典型的引起鋼化玻璃自爆的時間是產品生產完成后的4-5年。

    為了減少鋼化玻璃在建筑上自爆的可能，一方面需要在加工制作過程中，嚴格控制玻璃的磨邊精度、嚴格控制鋼化工藝，在滿足鋼化玻璃質量要求的情況下盡可能降低鋼化玻璃的內部應力，嚴格挑選原片玻璃，將硫化鎳晶體排除在鋼化過程之外，最后是將鋼化玻璃做熱浸處理，雖然這樣會導致鋼化玻璃的成本增加，但是可以消除鋼化玻璃在幕墻上自爆的危險并延長幕墻的使用壽命。

    經過各方面的努力，最終的幕墻產品的使用壽命是可以控制并得到應該得到的壽命的，讓我們一起努力，為我國建筑行業的發展做貢獻！

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