哪些(xiē)原因會(huì)造成玻璃幕牆的玻璃自(zì)爆
【一、玻璃幕牆的應用(yòng)
玻璃幕牆作(zuò)爲建築外(wài)牆的應用(yòng)日益廣泛,外(wài)牆必然受到(dào)風(fēng)荷載(風(fēng)壓)和(hé)溫度的影響,每個地區(qū)風(fēng)力強度和(hé)頻度,受熱條件等因素都不一樣,因此決定了(le)對(duì)玻璃因地區(qū)、樓層高(gāo)度的不同而選擇不同規格、不同型号、不同顔色的玻璃。玻璃用(yòng)于外(wài)牆的要求起碼要考慮承受兩種應力:一種是承受風(fēng)荷載能(néng)力,一種是承受熱應力能(néng)力。應對(duì)上(shàng)述應力進行認真驗算(suàn),選用(yòng)适當的玻璃才能(néng)減少自(zì)爆。玻璃本體質量,對(duì)自(zì)爆也(yě)極爲重要,如平闆玻璃和(hé)浮法玻璃相比較,平闆玻璃的厚薄均勻度、平整度,玻璃表面的質量均比浮法玻璃質量差。因此平闆玻璃承受風(fēng)荷載能(néng)力及熱應力能(néng)力也(yě)弱。如對(duì)玻璃進行半鋼化、鋼化,其抗風(fēng)壓及熱應力能(néng)力有較明(míng)顯的提高(gāo)。半鋼化玻璃或鋼化玻璃,其表面最終形成壓應力,因此玻璃抗壓強度比抗張強度高(gāo)得多,所以能(néng)經受彎曲、沖擊和(hé)溫度變化。如引用(yòng)風(fēng)荷載因子對(duì)不同類型玻璃抗風(fēng)荷載能(néng)力的修正,以6毫米單片浮法玻璃爲1,則6毫米半鋼化玻璃爲2.0,鋼化玻璃爲4.0。鍍膜玻璃是利用(yòng)物理(lǐ)方法、化學方法在玻璃表面鍍上(shàng)一層或數層金(jīn)屬合金(jīn)或化學膜,目前國内外(wài)生産不同工(gōng)藝有:真空(kōng)磁控濺射法(又 稱真空(kōng)濺射鍍膜);在線噴塗法(在浮法玻璃生産過程中噴塗金(jīn)屬或其它化合物和(hé)玻璃融爲一體,又稱在線鍍膜玻璃,可以熱彎);真空(kōng)蒸發、凝膠法(又稱化學鍍膜)。上(shàng)述四種鍍膜玻璃因工(gōng)藝不同,鍍膜玻璃的性能(néng)和(hé)品質也(yě)存在很(hěn)大(dà)差異。前兩種鍍膜玻璃質量優于後兩種玻璃,可用(yòng)于隐框玻璃幕牆。
建築上(shàng)用(yòng)陽光控制玻璃,又稱爲熱反射鍍膜玻璃(簡稱鍍膜玻璃),主要特點是允許足夠的太陽光射入室内,又能(néng)反映定量的太陽熱能(néng),能(néng)透過0.3~2.5微米的可見光,3~12微米遠紅(hóng)外(wài)線被反射,維持室内涼爽,該玻璃的透光率爲8~40%之間,可制成金(jīn)、銀、藍、褐、綠等各種顔色。國内生産該種玻璃廠(chǎng)家甚多,由于不同做法,不同設備,及其它各種原因,質量差異很(hěn)大(dà)。
國外(wài)生産的低(dī)輻射玻璃,它的特點是在不影響可見光的透光性的情況下(xià),能(néng)透過80%太陽光輻射能(néng),對(duì)室内有保溫作(zuò)用(yòng),同時(shí)這(zhè)種玻璃可以擋大(dà)量紫外(wài)光,減少陽光中紫外(wài)線對(duì)室内家具的影響。現(xiàn)國内沒有生産這(zhè)種低(dī)輻射玻璃。
二、玻璃是脆性材料
玻璃的自(zì)爆現(xiàn)象受多方面影響。除玻璃本體質量外(wài),玻璃的幾何形狀,如方形、矩形、三角形和(hé)圓形。玻璃安裝狀況如:四周緊固或松馳,玻璃底部是否安放(fàng)支撐物,玻璃與四周鋁合金(jīn)框用(yòng)什(shén)麽硬度材質密封或用(yòng)玻璃膠密封,以及後續工(gōng)藝、受熱狀況等均對(duì)玻璃的自(zì)爆有密切影響。
玻璃熱應力自(zì)爆,一般是來(lái)自(zì)玻璃本體部位不均勻所緻。玻璃上(shàng)牆後,在陽光直接照射下(xià),玻璃吸收陽光的紅(hóng)外(wài)光和(hé)部分可見光,這(zhè)些(xiē)光在玻璃體内轉化爲熱能(néng),使玻璃本體溫度升高(gāo)并形成玻璃四周的熱膨脹。如玻璃鑲嵌在鋁合金(jīn)框内部,玻璃被鑲部份不能(néng)受到(dào)暴露在框外(wài)暴露同樣照射,因此導緻暴露整體受熱不均,内部熱應力形成,玻璃中區(qū)的熱膨脹對(duì)玻璃邊緣産生張應力,此張應力大(dà)于玻璃的抗張強度,就會(huì)造成玻璃的破裂(自(zì)爆)。熱應力破裂一般可從(cóng)以下(xià)特點來(lái)辨别:
1、玻璃破裂邊緣裂口整齊,裂口數量少,破裂線爲曲折單線或複線。
2、玻璃破裂線與玻璃邊緣一般成直角,否則可能(néng)是彎曲應力破裂,或者是玻璃邊緣缺陷所緻。
3、在玻璃中區(qū)的破裂線多爲弧線形。
三、鋁合金(jīn)有框幕牆玻璃自(zì)爆的原因
1、玻璃本身質量不良是造成玻璃自(zì)爆原因之一,如玻璃平整度差,厚薄不均,玻璃内有氣泡夾渣等。在受太陽照射下(xià),熱效應不均勻,導緻自(zì)爆。
2、在采用(yòng)人工(gōng)裁切玻璃時(shí),裁切的玻璃邊緣一定要求平直光滑,不準許有崩邊、牙邊、崩角等缺陷。要保證玻璃周邊沒有傷殘狀态下(xià)使用(yòng),否則在玻璃邊緣有缺陷處極易産生自(zì)爆點。
3、玻璃安裝時(shí)爲了(le)減少哽對(duì)哽的接觸,玻璃下(xià)端不能(néng)直接落在鋁合金(jīn)框上(shàng),否則玻璃受熱膨脹極易自(zì)爆。應在玻璃下(xià)面有彈性的固定墊塊,放(fàng)置位置一般在玻璃邊部1/4處,最少放(fàng)兩個墊塊,墊塊數量應以玻璃寬度而定。使玻璃下(xià)方與鋁框爲彈性接觸,玻璃熱脹冷縮時(shí)能(néng)自(zì)由伸縮,減少自(zì)爆。同時(shí)玻璃周邊應當用(yòng)彈性較好(hǎo)的材料密封。玻璃周邊與鋁框應留有4~7毫米左右縫隙,不直接接觸,并周邊間隙均勻。玻璃周邊與鋁框應用(yòng)彈性好(hǎo)的玻璃密封膠密封,這(zhè)比玻璃邊緣内外(wài)兩側與鋁框縫隙用(yòng)硬膠條鑲嵌爲佳。現(xiàn)實中不少大(dà)面積玻璃因玻璃四周邊緣用(yòng)硬膠條鑲嵌太緊,玻璃因熱應力而自(zì)爆。
4、鑲嵌玻璃的鋁框,不能(néng)保證幾何精度,鋁框扭擰不平,彎曲變形,玻璃彎曲受力,極易造成熱應力自(zì)爆。安裝玻璃必須嚴格執行施工(gōng)标準規範。
5、玻璃厚度的選擇是非常重要的,不僅要考慮風(fēng)荷載,也(yě)要考慮熱應力。如玻璃面積大(dà),厚度小(xiǎo),則該塊玻璃抗彎曲、抗熱應力均小(xiǎo),極易自(zì)爆。對(duì)玻璃幕牆玻璃厚度選擇,一定要進行計(jì)算(suàn),低(dī)層、高(gāo)層同一面積的玻璃受力就差别很(hěn)大(dà)。尤其是鍍膜玻璃的熱膨脹系數遠大(dà)于一般玻璃的熱膨脹系數,熱應力更爲明(míng)顯。有的廠(chǎng)家和(hé)設計(jì)者在玻璃計(jì)算(suàn)時(shí)不考慮熱應力而造成玻璃自(zì)爆。一般鍍膜玻璃的厚度、長寬比和(hé)最大(dà)面積的關系,一些(xiē)鍍膜玻璃生産廠(chǎng)家,給一個關系比,這(zhè)隻作(zuò)爲參考。因玻璃的使用(yòng)高(gāo)低(dī)不同,地區(qū)不同,應有所調整,應以計(jì)算(suàn)爲準。
玻璃厚度 長寬比 玻璃最大(dà)面積 玻璃厚度 長寬比 玻璃最大(dà)面積
6mm 1:3以下(xià) 2.5㎡以下(xià) 8mm 1:3以下(xià) 4㎡以下(xià)
四、隐框幕牆玻璃的自(zì)爆
隐框玻璃幕牆是用(yòng)結構膠把鍍膜玻璃粘貼在單體鋁合金(jīn)框格上(shàng),再把粘好(hǎo)的一塊塊單體框格懸挂在鋁合金(jīn)幕牆的框架上(shàng)。鍍膜玻璃之間間隙用(yòng)幕牆矽酮密封膠密封,形成一鏡面狀玻璃幕牆,鍍膜玻璃的周邊無鋁框鑲嵌,因此不存在鑲嵌玻璃邊内和(hé)邊外(wài)溫差的差異,也(yě)不會(huì)産生上(shàng)述原因造成的溫差熱應力自(zì)爆的可能(néng)。但(dàn)半隐框玻璃幕牆仍有一個對(duì)應邊嵌在鋁框内,仍應考慮嵌鋁框内外(wài)玻璃的熱應力,以防自(zì)爆。
隐框玻璃幕牆的自(zì)爆原因,有以下(xià)幾個可能(néng):
6、鍍膜玻璃的邊緣質量:鍍膜玻璃邊緣裁切質量是非常重要的,是影響玻璃破裂的重要因素。因爲鍍膜玻璃是脆性材料,玻璃的邊緣允許張應力的大(dà)小(xiǎo)與玻璃邊緣缺陷極爲密切,如前面談到(dào)過的崩角,崩角和(hé)參差不齊牙邊等,玻璃邊緣缺隐會(huì)導緻應力集中及嚴重降低(dī)允許張應力(可降十多倍)。在邊緣缺陷點,玻璃正常的彎曲應力,熱應力等均可造成玻璃的自(zì)爆破裂。大(dà)面積隐框幕牆的鍍膜玻璃最好(hǎo)采用(yòng)裁剪機來(lái)切割玻璃,若手工(gōng)切割玻璃要嚴格檢查玻璃切割邊緣質量或打磨邊緣。
7、鍍膜玻璃對(duì)太陽輻射能(néng)的吸收率熱應力均遠大(dà)于一般透明(míng)玻璃,因此對(duì)玻璃的原片質量要求甚嚴。如果玻璃原片的厚薄度、平整度較差,表面有疤痕亦形成内應力不均而自(zì)行破裂。鍍膜玻璃的原片隻能(néng)用(yòng)浮法玻璃,不能(néng)用(yòng)一般平闆玻璃。優良的新鮮玻璃原片是保證鍍膜玻璃質量的重要一環。鍍膜玻璃在生産過程中,如設備不先進,鍍膜工(gōng)藝不嚴,在鍍膜過程中易産生膜層厚度不均,退火不完全等缺陷,即便是微小(xiǎo)的差别,均是玻璃上(shàng)牆後自(zì)爆的起因。如退火過程中局部有溫差,也(yě)會(huì)造成鍍膜玻璃中間弧形破裂等。因此在購置鍍膜玻璃時(shí),不僅要看(kàn)設備是否先進,也(yě)要看(kàn)軟件是否過硬,技術是否熟練,原片質量是否新鮮。
8、鍍膜玻璃尺寸大(dà)小(xiǎo)的影響:隐框玻璃幕牆爲了(le)美(měi)觀大(dà)方,往往把單片玻璃設計(jì)面積很(hěn)大(dà),爲了(le)保證抗風(fēng)壓的需要,鍍膜玻璃的厚度就必然增加,這(zhè)就導緻了(le)玻璃本身對(duì)太陽輻射能(néng)的吸收量增大(dà),造成玻璃張應力增加,容易形成熱應力自(zì)爆。如果鍍膜玻璃是明(míng)顯的長條狀,長短比愈大(dà),愈容易形成彎曲應力,同時(shí)加大(dà)熱力自(zì)爆的機率,所以鍍膜玻璃的面積和(hé)長度比均不易過大(dà),否則自(zì)爆率增加。
9、氣候條件的影響:冬夏季節,清晨和(hé)傍晚的氣溫變化較大(dà)地區(qū),要着重考慮鍍膜玻璃的吸熱情況。鍍膜玻璃是太陽輻射熱的高(gāo)吸收體,在南方炎熱地區(qū),夏季高(gāo)溫季節,在太陽照射下(xià),鍍膜玻璃的表面溫度在800C左右,有的更高(gāo)。這(zhè)樣玻璃本體内熱應力也(yě)極大(dà)。如因結構膠粘貼寬度厚度過大(dà),影響鍍膜玻璃自(zì)由伸縮,易使鍍膜玻璃自(zì)爆。
10、幕牆方向性影響:幕牆玻璃的方向對(duì)自(zì)爆也(yě)有明(míng)顯的影響。如幕牆玻璃面朝南和(hé)朝北或其它方向,所受熱應力均有不同,幕牆玻璃朝南都向陽方向,中午日照直接照在幕牆玻璃上(shàng),太陽的輻射能(néng)很(hěn)大(dà),熱應力也(yě)就很(hěn)大(dà)。如天氣突變或日落降溫較快(kuài),則該玻璃以熱應力破裂爲主,設計(jì)者應以熱應力破壞爲主,抗風(fēng)壓強爲輔。反之幕牆玻璃朝北,設計(jì)者應以考慮抗風(fēng)壓強爲主,熱應力破裂爲輔。朝南方向的鍍膜玻璃的太陽能(néng)吸收率大(dà)于75%,建議(yì)用(yòng)鋼化或半鋼化玻璃。
11、集中在幕牆上(shàng)方結構物遮陽的影響:在幕牆玻璃上(shàng)方,由于室外(wài)裝置或設計(jì)結構有遮太陽光部分,會(huì)在鍍膜玻璃上(shàng)留有陰影,暴露在陽光下(xià)和(hé)留有陰影的玻璃形成非常明(míng)顯的溫度差,極容易造成玻璃橫向整齊的自(zì)爆。
12、室内遮陽部分的影響:室内深色窗簾或百葉窗對(duì)太陽輻射能(néng)的吸收也(yě)相當高(gāo),并且具備較高(gāo)的再輻射率。幕牆玻璃不僅受室外(wài)太陽輻射能(néng)直接輻射,同時(shí)以往受到(dào)室内遮陽裝置吸熱後的再輻射也(yě)易造成熱應力自(zì)爆。
13、其它的影響:經常看(kàn)到(dào)在幕牆玻璃上(shàng)安裝,粘貼各種圖案和(hé)文(wén)字廣告,及玻璃表面粘貼或懸挂的裝置圖案或廣告,可導緻鍍膜玻璃吸熱量局部急劇(jù)增加,使整片玻璃産生溫差,幕牆上(shàng)的空(kōng)調通風(fēng)口也(yě)可以導緻鍍膜玻璃不同部位明(míng)顯的溫度,均加大(dà)熱應力,給鍍膜玻璃的自(zì)爆增加機率。爲了(le)防止玻璃的熱應力自(zì)爆,可對(duì)鍍膜玻璃采取強化處理(lǐ),強化處理(lǐ)後,可使玻璃承受風(fēng)壓強度和(hé)熱應力強度均有較大(dà)的提高(gāo),可以明(míng)顯減少熱應力自(zì)爆的機率。
五、中空(kōng)玻璃的自(zì)爆
建築物的室内外(wài)熱交換,窗戶和(hé)玻璃幕牆是主要熱傳導部分,所以冬天的取暖和(hé)夏日的空(kōng)調需用(yòng)量的大(dà)小(xiǎo),取決于窗戶和(hé)玻璃幕牆的隔熱性能(néng)好(hǎo)壞。中空(kōng)玻璃有優良的絕熱性能(néng),在某些(xiē)條件下(xià),中空(kōng)玻璃絕熱性有時(shí)可能(néng)優于混凝土牆。中空(kōng)玻璃也(yě)有較好(hǎo)的隔音(yīn)性能(néng),一般可使嗓音(yīn)下(xià)降39~44分貝,可降低(dī)交通噪聲30~40分貝。
中空(kōng)玻璃是用(yòng)兩片或多片玻璃與周邊用(yòng)鋁合金(jīn)間隔分開(kāi)一定距離,并用(yòng)二次密封膠密封,使之形成兩玻璃間有幹燥氣體空(kōng)氣的玻璃。中空(kōng)玻璃間隔密封膠第一道(dào)膠爲丁基膠,丁基膠密封性能(néng)很(hěn)好(hǎo),但(dàn)強度很(hěn)低(dī),隻起密封作(zuò)用(yòng),不承受力;第二道(dào)密封膠一般爲聚硫膠,聚硫膠強度高(gāo),在受力時(shí)能(néng)保持中間玻璃間隔不變,但(dàn)該膠怕太陽紫外(wài)線照射。用(yòng)于有框玻璃幕牆時(shí),聚硫膠被鋁合金(jīn)型材槽鑲嵌在内,太陽照射不到(dào)聚硫膠。但(dàn)用(yòng)于隐框玻璃幕牆,太陽就可能(néng)直接照射到(dào)聚硫膠,因此在隐框或半隐框玻璃幕牆中空(kōng)玻璃的第二道(dào)密封膠必須用(yòng)中空(kōng)玻璃結構膠,不怕太陽紫外(wài)線照射。中空(kōng)玻璃結構膠也(yě)不同于一般結構膠,其變位能(néng)力一般爲5%左右,這(zhè)樣能(néng)保證中空(kōng)玻璃的兩片玻璃間距不變,而一般結構膠變位能(néng)力爲土25~50%。
各種玻璃上(shàng)牆後的自(zì)爆,因各種玻璃性能(néng)不同,地區(qū)不同,安裝方法不同,自(zì)爆原因也(yě)很(hěn)複雜(zá)。因此對(duì)不同地區(qū)玻璃的自(zì)爆,均要根據實際情況仔細分析,找出原因,才能(néng)避免大(dà)面積玻璃的自(zì)爆。我們認爲單片鍍膜玻璃上(shàng)牆後的自(zì)爆,多要從(cóng)安裝上(shàng)找原因。中空(kōng)玻璃上(shàng)牆後自(zì)爆要從(cóng)制作(zuò)中空(kōng)玻璃和(hé)安裝上(shàng)雙方面找原因。總起來(lái)講:白(bái)色浮法透明(míng)玻璃的自(zì)爆率低(dī)于帶色透明(míng)玻璃的自(zì)爆率,所有帶色透明(míng)玻璃的自(zì)爆率低(dī)于鍍膜玻璃的自(zì)爆率,隐框幕牆的鍍膜玻璃的自(zì)爆率低(dī)于有框玻璃幕牆的自(zì)爆率,單片玻璃上(shàng)牆後的自(zì)爆率低(dī)于中空(kōng)玻璃上(shàng)牆後的自(zì)爆率。