1、全国性建材科技期刊一一玻璃2023年第6 期月总第3 8 1期建筑用钢化玻璃爆裂原因分析研究李武滔12陈华良12邵墨12张晓敏12陈洪根12曾睿12（1.四川省产品质量监督检验检测院完成都3610100;2.成都产品质量检验研究院有限责任公司成都6 10 10 0）摘要建筑用钢化玻璃作为建筑外门窗玻璃幕墙的主要组成部分，其爆裂问题越来越受到人们关注。爆裂问题可以分为自爆、冲击爆裂、局部受力爆裂三种情况。通过从原材料、工艺控制、安装使用等方面研究分析建筑钢化玻璃爆裂的原因，提出相应的解决措施，以提高钢化玻璃的安全性能。关键词建筑用钢化玻璃；爆裂；自爆；解决措施中图分类号：TQ171文献标识码：A
2、文章编号：10 0 3-19 8 7（2 0 2 3）0 6-0 0 44-0 5Analysis and Research on the Causes of Cracking of Tempered Glass in BuildingLI Wutao,CHEN Hualiang”,SHAO Zhao2,ZHANG Xiaomin2,CHEN Honggen2,ZENG Rui?(1.Sichuan Institute of Product Quality Supervision&Inspection,Chengdu 610100,China;2.Chengdu Institute of Pr
3、oduct Quality Inspection and Research Co.,Ltd.,Chengdu 610100,China)Abstract:As the main component of the glass curtain wall of the exterior doors and windows of thebuilding,the cracking problem of tempered glass used in the building has attracted more and more peoplesattention,among which the crack
4、ing problem can be divided into three cases:self-detonation,impactbursting and local bursting under force.In order to improve the safety performance of toughened glass,thereasons for the cracking of toughened glass in buildings are studied and analyzed from the aspects of rawmaterials,process contro
5、l,installation and use.Key Words:tempered glass in building,cracking,self-explosion,corresponding solutions理等方面存在突出问题。通常钢化玻璃爆裂都0引言认为是钢化玻璃自爆。其实并不是所有的爆裂随着社会不断发展、人们生活水平的提高，对居住及公共建筑的要求越来越高，建筑用钢化玻璃作为一种安全玻璃被广泛应用。通常所说的钢化玻璃是一种预应力玻璃，经过热处理工艺后，在玻璃表面形成压应力，机械强度和耐热冲击强度得到提高，破坏时具有特殊碎片状态。我国钢化玻璃质量安全事故频发且呈逐年增长的趋势，事故暴露
6、出钢化玻璃生产标准、产品质量、流通销售、安装应用、安全管都为自爆，爆裂分为自爆、外力破坏两种。如何识别爆裂种类和预防爆裂，对建筑用钢化玻璃爆裂问题进行系统全面的分析研究是非常重要和必要的。1建筑用钢化玻璃爆裂原因分析钢化玻璃爆裂的原因大致分为内因和外因两部分。内因是引起自爆的原因：玻璃中可见缺陷及硫化镍杂质膨胀引发的自爆；玻璃边部加作者简介：李武滔（19 6 9-），女，工程师，研究方向：建筑玻璃安全风险研究。通信作者：陈华良，男，工程师，研究方向：建筑玻璃安全风险研究。44玻璃深加工工质量低下引起的自爆；应力不均引起的自爆；应力过大引起的自爆；温度太高引起的自爆；玻璃局部温度变化温差引起的自
7、爆；玻璃尺寸过大引起的自爆。引起爆裂的外因有外物冲击和选材安装两点。自爆与外物冲击产生的现象不一样，自爆一般是有蝴蝶斑产生，起爆点有两片像蝴蝶翅膀的多边形碎片玻璃，较其他部位较大些（图1、图2）。图3 外物冲击爆裂1.1建筑用钢化玻璃爆裂内因分析（1）硫化镍（NiS）等杂质引起自爆普通平板玻璃生产过程中，玻璃原材料、辅料及燃料带入镍和硫等杂质（图4）。图1自爆“蝴蝶斑”图4钢化玻璃硫化镍杂质经过140 0 16 0 0 高温熔化，反应生成硫化镍存在于玻璃液中，经过退火窑冷却，在冷却过程中，硫化镍经过相（六方晶体）到相（三方晶系）的相变，高温时（约8 0 0）是相、低温时是相。而钢化玻璃钢化的过
8、程是将普通平板图2 自爆“蝴蝶斑”玻璃加热到6 50，这时硫化镍处于相，玻璃开外物冲击爆裂是有一个冲击点，冲击点发白，有玻璃细渣，也呈放射状（图3）。始软化，然后玻璃进入风栅快速冷却，由于钢化冷却时间很短，硫化镍相来不及转变成相，以45全国性建材科技期刊一一玻璃相存在钢化玻璃中。在使用过程中，随着温度的变化，硫化镍相缓慢地向相转变，体积不断膨胀，硫化镍周围的玻璃出现微裂纹，导致硫化镍周围的张应力变大，大于钢化玻璃表面的压应力，平衡被破坏，钢化玻璃自爆。（2）表面应力过大引起自爆表面应力与硫化镍杂质尺寸对钢化玻璃自爆有很大的影响。表面应力越大，引起自爆的硫化镍杂质的临界直径越小，很小的硫化镍杂质
9、就可能引起钢化玻璃自爆。（3）玻璃边部加工质量低下引起的自爆玻璃边部加工时，可能造成有爆边、划伤、裂纹和缺角等缺陷，易造成应力集中而导致钢化玻璃自爆。通常这些缺陷周围都有大量的微裂纹，这些微裂纹在受力及高温等条件下会长大，在一定的表面应力下，当微裂纹长大到自爆的临界尺寸，钢化玻璃自爆。（4）应力不均引起的自爆在钢化玻璃生产过程中，玻璃加热或冷却不均匀，造成钢化玻璃应力不均，局部应力集中，导致钢化玻璃自爆。（5）玻璃局部温度变化温差引起的自爆夏天钢化玻璃局部处于阳光下被暴晒，温度可达8 0 及以上，温差过大，造成应力差，过大的应力差，引发钢化玻璃自爆。1.2建筑用钢化玻璃爆裂外因分析建筑用钢化玻
10、璃爆裂外因有外物冲击和选材安装两点，钢化玻璃是易碎品，在外物冲击下，容易造成钢化玻璃爆裂，造成人体伤害。在钢化玻璃的安装应用方面，有些建筑部位不能直接使用钢化玻璃，如地板玻璃、屋面玻璃、雨篷玻璃等。一旦钢化玻璃被破坏，会有坠落伤害的风险。2防止建筑用钢化玻璃爆裂的对策2.1原材料控制选用高纯原材料，高纯原材料杂质少，降低462023年第6 期月总第3 8 1期了自爆的风险。2.2生产工艺控制2.2.1钅钢化表面应力控制（即最多碎片数控制）由于表面应力越大，引起自爆的硫化镍杂质的临界直径越小。降低表面应力，杂质临界直径变大，会降低自爆风险。国准GB15763.2一2 0 0 5和国际标准IS01
11、2540:2017都制定了最小表面应力值90MPa，没有制定最大表面应力值。国内行业标准JG/T455一2 0 14建筑门窗幕墙用钢化玻璃中没有制定最大表面应力值，但是制定了与表面应力相关的碎片数一一最多碎片数，为最大表面应力的控制提供了间接依据。表面应力不均也是引起自爆的因素，控制钢化过程加热和冷却温度的均匀性，以减少钢化玻璃的应力不均。JG/T455一2 0 14建筑门窗幕墙用钢化玻璃制定了同一片钢化玻璃表面应力最大值和最小值之差不应超过15MPa的要求，为表面应力不均的控制提供了检测依据。2.2.2钢化玻璃均质处理钢化玻璃均质处理可以降低自爆风险，进行钢化玻璃均质处理时，一般分为3 个阶
12、段：升温、保温和降温。升温阶段为玻璃的表面温度从室温升至2 8 0 的过程；保温阶段为所有玻璃的表面温度均达到2 9 0 10，且至少保持2 h这一过程；降温阶段为从玻璃完成保温阶段后开始降至室温7 5时的过程；整个二次热处理过程应避免炉膛温度超过3 2 0、玻璃表面温度超过3 0 0，否则玻璃的钢化应力会由于过热而松弛，从而影响其安全性。通过均质处理，将可能自爆的钢化玻璃引爆，避免在日后使用过程中自爆。钢化玻璃均质处理可以大大降低自爆风险，但是不能完全避免自爆。2.3安装使用控制钢化玻璃的使用及安装也是钢化玻璃爆裂的重要原因之一，在建筑不同位置的使用要求不同。单片的钢化玻璃不能用于地板玻璃，
13、也不能用面积尺寸（表2）。玻璃深加工在屋面上。屋面玻璃或雨玻璃必须使用夹层玻璃璃，浴室内无框玻璃应使用公称厚度不小于12 mm或夹层中空玻璃，其胶片厚度不应小于0.7 6 mm。的钢化贴膜玻璃或夹层玻璃。建筑有框门窗玻璃的安装需根据不同的玻其他地方玻璃的使用根据JGJ1132015建璃，满足相应的安全间隙，间隙需要用橡胶密封筑玻璃应用技术规程及产品标准来选用及安装条或密封胶密封处理。依据JGJ113一2 0 15建筑玻璃。玻璃应用技术规程标准12.1.1要求，中空玻璃钢化玻璃面积越大，爆裂风险越大，依据最小安装尺寸需满足表1要求。JGJ113一2 0 15建筑玻璃应用技术规程标准7.1.1要求
14、，需要在最大许用面积要求下选择玻璃表1最小安装尺寸mm前部余隙和后部余隙玻璃公称厚度嵌人深度边缘间隙密封条胶条4+A+45+A+56+A+68+A+810+A+1012+A+12浴室玻璃应符合JGJ113一2 0 15建筑玻璃应用技术规程相关规定，且浴室内有框玻璃应使用公称厚度不小于8 mm的钢化贴膜玻璃或夹层玻编号12345678表2 钢化玻璃最大许用面积公称厚度/mm最大许用面积/m5.03.57.05.0原因硫化镍（NiS）等杂质引起自爆表面应力过大引起自爆玻璃边部加工质量低下引起的自爆应力不均引起的自爆玻璃局部温度变化温差引起的自爆外物冲击爆裂安装原因引起的爆裂材料面积过大原因引起的爆
15、裂15.017.05.07.0表3 爆裂原因及对策加强钢化过程参数控制及检测进行均质处理冲击概率高的地方采用夹层玻璃门窗玻璃安装应该满足JGJ1132015要求的装配间隙选择不同厚度钢化玻璃需要满足JGJ1132015规定的最大许用面积456810123小结总之，钢化玻璃爆裂的原因很多，针对不同原因，要做相应的对策，归纳如表3 所示。对策选用高纯原材料控制最多碎片数严格控制边部加工质量2.02.03.04.05.06.0生的结果，是钢化玻璃特有问题，被称为钢化玻4结语璃的“癌症”。可以通过原材料、生产工艺、缺自爆是钢化玻璃内部缺陷和钢化应力共同产（下转第52 页）47全国性建材科技期刊一一玻璃
16、技术还有待从改进玻璃熔窑设计、优化窑炉运行控制、新型窑炉保温技术开发等方面进行探索。新国标背景下，不断探索、综合运用多种治理技术和预防技术，通过数字化及智能化手段实现各环节的精准控制将是未来玻璃生产企业实现玻璃窑炉低排放的努力方向。参考文献1王健.水电解制氢技术 J.玻璃，2 0 2 2,49（0 5）：2 5-3 0.2023年第6 期总第3 8 1期2 陈璐，吴辉廷，石兴，等.平板玻璃工厂废气排放特点及污染防治技术分析 .玻璃，2 0 2 2（0 9）：50-54.3 刘文彬，周林秋，石凤改.玻璃熔窑主要大气污染物的发生机制及源强的估算 J.玻璃，2 0 10（10）：13-17.4陈静波.一种能源组合节能减排型玻璃窑炉工艺设计的思考 C.中国日用玻璃协会技术咨询委员会，中国硅酸盐学会玻璃分会窑炉专业委员会.2 0 16 年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编，2 0 16,4.5】王晓轩，武绍山，赵恩录，等.玻璃窑炉污染预防技术与低排放节能窑炉设计 J.玻璃，2 0 2 0,47（1）：4.（上接第47 页）陷检测进行控制，也可以后期进行贴功能膜处理，避免钢化玻璃破裂散落对人体造成