建筑工程幕墙自爆原因及预防措施研究

王钲濠

广东省第一建筑工程有限公司 广东 广州 510000

引言

钢化玻璃的综合性能优良，所以越来越多的使用在建筑工程过程当中，其独特的优势，满足了不同领域的使用需求[1]。但是由于在使用过程当中，钢化玻璃容易出现自爆的情况，也引起了人们的担心以及相关管理工作人员的关注。很多学者针对建筑工程当中幕墙工程钢化玻璃自爆等问题，进行了深入的研究，分析玻璃目前发生自爆的主要原因，并且制定出相应的措施。

1 建筑工程幕墙自爆的分类

钢化玻璃自爆指的钢化发生的爆炸是在无任何直接外力作用下发生的自爆。自爆问题是在钢化玻璃产生开始就一直伴随的问题。钢化玻璃加工，钢化玻璃储存，钢化波运输，钢化安装等任何一道工序钢化玻璃自爆均有可能发生。按照起因的不同，钢化玻璃自爆分为2种，一是钢化玻璃在生产当中，就存在明显缺陷，如沙砾、气泡、划伤、爆边等，进而会造成钢化玻璃自爆问题[2]。二是由玻璃当中的硫化镍，杂质以及异质性颗粒引起钢化玻璃自爆的情况。针对此两种不同方式的自爆应对也有一定的区别，采用不同的方式进行处理和应对。前者可以从外观上可以明显看见，检测也能够发现，在生产过程当中能够控制。后者则是含有微小的硫化镍颗粒钢化玻璃，这些微小颗粒体积膨胀引发的钢化自爆，无法使目测进行检验，所以不可控。在实际的工作和处理过程当中，前者可以提前预防，在进行安装前及时的进行，后者则因为无法及时发现成为重大隐患。

2 钢化玻璃发生自爆外部特征

钢化玻璃自爆的典型特征就是蝴蝶斑，其主要是玻璃块形似蝴蝶，共有两块玻璃碎片，位于放射中心。判断钢化玻璃是否有自爆的情况，首先，看其爆点是否在玻璃的正中间，如果在玻璃的边缘处，一般情况下，就是未倒角磨边的钢化玻璃，或者是玻璃边缘有所损伤，从而造成应力集中的情况，导致裂纹逐渐发展。如果起爆点在玻璃的中部，则需要观察起爆点是否有两块多边形组成的，图形是否比较像蝴蝶翅膀。其次，进行外观的观察，如果经过观察发现，存在是否存在黑色小颗粒，则可以对自爆进行判断，否则就应该是外力破坏的作用。

3 铝合金有框幕墙产生玻璃裂纹的原因

3.1 玻璃材质本身存在问题

想要弄清楚玻璃幕墙发生破裂的原因，首先就是检查玻璃自身的材质是否合格。如果玻璃原片平整度相对较长，厚薄不均，玻璃内产生气泡、夹渣等缺陷，是否符合相关规定的合格标准，如果在规范内则一般不会出现自爆的情况。如果不符合相关规定标准，在太阳照射下热效应不均匀，会产生自爆[3]。

3.2 玻璃在切割后未进行磨边

玻璃切割以后，可能会出现一些问题，如细小的伤痕，或者是一些细小的裂纹，总会出现应力集中的情况，这种缺陷在各种荷载效应与热力作用的发展下会导致其扩展成裂纹，裂纹进一步发展的话，必然会导致目前发生破裂的情况。在使用人工进行玻璃的切裁过程当中，边缘一定要平整光滑，不许有牙边以及崩角等情况，在进行切割后，玻璃进行磨边处理，对于内应力进行消除，保证玻璃周边没有残缺的情况，否则容易出现自爆情况。

3.3 玻璃面板与铝合金框之间缝隙不符合要求

玻璃幕墙在进行安装过程中，应该尽量减少玻璃硬对硬的接触情况，玻璃的下端不可以直接与铝合金框等材料进行接触，否则会很容易受到热膨胀而发生自爆。应该在玻璃幕墙的下方安装一种有弹性的固定垫块位置，一般都会选择安装在玻璃边缘部分的1/4处，至少要放这两个垫块，垫块的数量应该根据玻璃的宽度来决定，对于玻璃幕墙，使其下方与铝框进行接触，并且是弹性接触，这样玻璃在外界环境的影响可以实现自由伸缩，从而减少发生自爆的情况。同时还应选择弹性较好的材料，对玻璃周边进行有效的密封，例如弹性较好的密封胶，应尽量减少硬胶条的使用，否则可能出现自爆问题。与此同时对玻璃周边与铝框之间，应设置一定的缝隙，一般情况下，缝隙的大小可以保持4～7mm，不可以直接进行接触，并且保证周边间隙能够均匀。

3.4 幕墙玻璃面板温度不均匀引起的自爆

阳光的直接照射下玻璃会吸收光，光在玻璃的那不会转化为一种热能，让玻璃本身的体温升高，并且形成热膨胀。像如果玻璃镶嵌在铝合金框的内部，玻璃被镶嵌的部分无法接受到与外部暴露在框外同样照射情况，从而导致暴露整体出现受热不均匀的情况，形成内部的热应力，并且超过了玻璃抗张强度范围之内，进而引起了玻璃自爆。可以根据以下特点进行辨别，观察玻璃破裂边缘，如果裂口较为整齐且裂口数量相对较少，破裂现为曲折单线或者是复线，玻璃破裂线为直角，玻璃边缘同样也为直角。如果不具备上述特征，则可能是由于弯曲应力引发的玻璃破裂，除此以外，也有可能是玻璃边缘存在一定的缺陷所导致玻璃破裂。对于玻璃中区，观察其破裂线，可以发现大部分为弧线形，镶嵌玻璃的铝框无法保证几何的精度铝矿扭拧不平发生弯曲变形，玻璃弯曲受力容易发生热应力产生自爆，因此必须严格遵循安装标准（见图1所示）。

图1 钢化玻璃自爆

3.5 在运输过程中保护不当也会使幕墙发生自爆

在运输过程中，工人搬运临时放置在框下边缘时轻轻地发生了触碰，在进行运输过程中由于保护不到位，在不平整的运输道路上发生震动，都会使玻璃发生自爆。

4 隐框幕墙产生自爆的原因

在隐框玻璃幕墙施工过程中，首先要在单体铝合金框格上粘贴镀膜玻璃，通常采用结构胶进行粘贴，并根据施工要求，对单体框格测量，完成测量后，将其悬挂在铝合金幕墙的框架上。在对多面玻璃进行密封时，通常情况下，主要采用的就是幕墙硅酮密封胶，形成一个镜面形状的玻璃幕墙，也未进行铝框的镶嵌，所以不会出现温差应力引发玻璃自爆的情况。但是对于半隐框玻璃幕墙，根据施工要求需要镶嵌铝框，因此半隐框玻璃幕墙可能引发由于温度应力引发的自爆。

针对隐框玻璃幕墙，分析其发生自爆的原因主要包括以下几个方面：

首先就是镀膜玻璃尺寸问题。如果未严格按照规范要求对玻璃尺寸进行合理设计，导致单片玻璃设计呈面积相对较大，在此情况下，设计人员为了保证玻璃的抗压性能，就会通增加镀膜玻璃厚度来解决这一问题，但是随之而来就会造成玻璃吸收更多的光，进而就会容易出现热应力引发的自爆。如果镀膜玻璃加工成明显的长条形状，长短对比会相对较大，就会越容易形成弯曲的应力，同时加大热力的自爆概率，所以镀膜玻璃尺寸设计过程中，要严格控制其面积和长度比例，将其控制在合理的范围之内，否则会增加玻璃幕墙自爆的概率。

其次是气候条件的问题。我国一些温差较大的地区，使用钢化玻璃时，应充分考虑温差对镀膜玻璃的影响，这主要是因为镀膜玻璃对太阳辐射吸收量比较大，可能会造成热应力发生的自爆。例如炎热地区使用钢化玻璃，镀膜玻璃吸收太阳辐射后表面温度会达到800℃左右，有的甚至更高，这样玻璃本身体内的热应力相对较大。如果因为结构胶粘贴宽度，厚度过大，对于镀膜玻璃，无法实现自由伸缩，也容易引发镀膜玻璃发生自爆。

再次是幕墙朝向问题。幕墙玻璃如果朝南或者朝北其他方向所受到的热应力均有着不同的情况，幕墙玻璃如果朝南进行安装，这样幕墙吸收热量也会相应地增加，天气突然变化或者日落降温相对较快，则会出现热应力破裂。因此设计工作人员应该主要应对热应力的破坏为主，抗风压强为辅。反之，如果玻璃幕墙如果朝北进行安装，应将玻璃的抗风压情况作为主要指标之一，热应力破坏相对次之。

最后其他方面问题。在玻璃幕墙安装过程当中，会粘贴各种图案或者文字广告，这样就会让多磨玻璃吸热局部增加，从而导致整片玻璃产生温差。空调通风口处的镀膜玻璃，与别处不同位置的玻璃在温度上会出现有明显差异，进而造成热应力引发的自爆。

5 防止建筑工程幕墙自爆的措施

5.1 在生产加工过程中进行预防

由于玻璃当中成分硫化镍，其特性具有许多的不确定性，这样对钢化玻璃也产生一定的影响，有相关的实验研究资料显示，钢化玻璃在生产后的3～5年，玻璃较容易发生自爆，即自爆的高发期，所以在生产过程当中，应该选择含硫，镍相对较少的主量、原料以及辅料，能够降低硫化镍的生成，对于硫化镍的含量，则应适当的减少。当前市面上超白玻璃，与其他类型的玻璃，硫化镍杂质就较少，在原料进行熔化过程当中，就可以通过精细技术以及控制手段，让超白玻璃相对于普通玻璃来说其成分更加均匀，玻璃内部的杂质相对较少，从而有效降低钢化后玻璃出现自爆的概率。通过精细的技术控制以及先进的生产手段，能够有效减少玻璃中硫化镍的含量，防止钢化玻璃发生自爆。在加工过程当中采取相应的措施，钢化玻璃的应力越大，硫化镍的结石半径就越小，自爆风险也会加大，所以钢化玻璃的应力控制应该在合适的范围之内，能够有效减少自爆的概率。另外可以通过均质处理解决钢化玻璃的自爆方式，即对钢化玻璃进行加热，将其加热到290℃对钢化玻璃进行二次热处理，并且保温两个小时在移动到冷却室内，在这个过程当中，钢化玻璃能在出厂前提前完成晶相的转变。运输过程当中，应该对于玻璃的边缘进行磨边，减少应力集中的情况，并且采取适宜的运输保护措施，特别是针对玻璃的边角要避免其被碰上出现崩边掉角的情况，从而发生玻璃爆裂。

5.2 在进行安装过程当中采取对应的措施

当前实际的工程案例显示很多钢化玻璃发生自爆与安装不当有明显的关系，玻璃幕墙的安装过程当中，应该选择有经验，有资质的施工团队，施工过程当中应采用适宜的密封材料，尽量全部使用高弹性的密封材料，遵循严格的施工技术标准，保证安装人员具有较为专业的安装技术，并且在安装过程中，提高对安装人员的管理力度，使得安装工作更加科学规范。

5.3 玻璃幕墙设计方面的应对措施

在玻璃幕墙设计过程当中，应该充分考虑到材料之间位移，变形，充分把握好材料的使用情况，并且留出足够的缝隙。设计人员应根据实际情况和要求，科学、合理的设计和计算玻璃品种，对于面积和厚度的比例，需要经过设计人员精确到计算，保证比例适当，满足规范要求。

6 结束语

目前发生自爆的原因多种多样，存在着内在因素以及外在因素，内在因素就是硫化镍的影响，外在因素包括运输，安装，设计等过程，通过对于生产，加工，安装设计的一些改进措施和预防措施，能够有效地防止钢化玻璃的自爆。另外，可以通过其他手段，降低玻璃自爆给人生带来的损害。例如对于钢化玻璃，可以将其制造成夹胶玻璃，这样即使玻璃破碎，也会被黏附在薄膜上，与此同时还可以保证玻璃表面的整洁光滑的，可以保证人们的安全，避免发生玻璃坠落引发的安全事故。或者是可以将防爆膜粘贴在钢化玻璃上，提高钢化玻璃的抗撞击性，减少钢化玻璃受外力撞击所产生的不利影响，进而防止玻璃破碎，保证安全问题。