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二、钢化玻璃钢自爆率及自爆原因 (2)

2023/7/6 0:06:02发布32次查看
二、钢化玻璃钢自爆率及自爆原因 事实上深圳幕墙工程越来越受到广大客户的欢迎,市场表现力也逐渐提升。
1自爆率
国内钢化玻璃钢的自爆率各生产厂家并不一致,从3%%到03%%不等。一般自爆率是以片数为单位计算的,没有考虑单片玻璃钢的面积大小和玻璃钢厚度,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。若定出统一的条件:每5吨~8吨玻璃钢含有一个足以引发自爆的硫化镍;每片钢化玻璃钢的面积平均为18平方米;硫化镍均匀分布,则计算出6毫米厚的钢化玻璃钢计算自爆率为064%~054%,即6毫米钢化玻璃钢的自爆率约为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钢自爆。大型建筑物轻易就会用上几百吨玻璃钢,这意味着玻璃钢中硫化镍和异质相杂质存在的几率很大,所以钢化玻璃钢虽经热浸处理,自爆依然不可避免。
2钢化玻璃钢不可控自爆的原因——硫化镍(ns)及异质相颗粒
钢化玻璃钢不可控自爆的来源不仅是传统观念中的微粒,还有许多其它异质相颗粒。
玻璃钢中的裂纹萌发和扩展主要是颗粒附近产生的残余应力所导致的。这类应力可分为两类,一类是相变膨胀过程中的相变应力,另一类是由热膨胀系数不匹配产生的残余应力。
硫化镍()及异质相颗粒。玻璃钢内部包含硫化镍杂质,以小水晶状态存在,在一般情况下,不会造成玻璃钢破损,但是由于钢化玻璃钢重新加热,改变了硫化镍杂质的相态。硫化镍的高温α态在玻璃钢急冷时被冻结,恢复到β态可能需要几年的时间,由于低温β态的硫化镍杂质将产生体积增大,在玻璃钢内部产生局部的应力集中,这时钢化玻璃钢自爆将发生。然而,比较大的杂质将引起自爆,而且仅仅当杂质在拉应力的核心部位时才能发生钢化玻璃钢自爆。是一种晶体,存在二种晶相:高温相α-和低温相β-,相变温度为379摄氏度,玻璃钢在钢化炉内加热时,因加热温度远高于相变温度,全部转变为α相。然而在随后的淬冷过程中,α-来不及转变为β-,从而被冻结在钢化玻璃钢中。在室温环境下,α-是不稳定的,有逐渐转变为β-的趋势。这种转变伴随着约2%%~4%的体积膨胀,使玻璃钢承受巨大的相变张应力,从而导致自爆。从自爆后玻璃钢碎片中提取的结石的扫描电镜照片中可看到,其表面起伏不平、非常粗糙。
异质相颗粒引起钢化玻璃钢自爆,可从破裂源处玻璃钢碎片的横截面照片中看到,一个球形微小颗粒引起的首次开裂痕迹与二次碎裂的边界区。
3如何鉴别钢化玻璃钢的自爆
首先看起爆点(钢化玻璃钢裂纹呈放射状,均有起始点)是否在玻璃钢中间,如在玻璃钢边缘,一般是因为玻璃钢未经过倒角磨边处理或玻璃钢边缘有损伤,造成应力集中,裂纹逐渐发展造成的;如起爆点在玻璃钢中部,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),如仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分),肉眼可见黑色小颗粒(硫化镍结石),则可判断是自爆的;否则就应是外力破坏的。玻璃钢自爆的典型特征是蝴蝶斑。玻璃钢碎片呈放射状分布,放射中心有两块形似蝴蝶翅膀的玻璃钢块,俗称“蝴蝶斑”。结石位于两块“蝴蝶斑”的界面上。
4钢化玻璃钢自爆机理理论探讨径向应力≥切向应力≥颗粒与玻璃钢之间界面的应力
异质相颗粒在玻璃钢基体中,降温过程温差是负的,所以颗粒周边的径向应力是压力,切向应力是拉力。
玻璃钢中间层球形单质硅颗粒的扫描电镜图像和边缘挤压形貌,颗粒周边的径向应力是压力,切向应力是拉力,所以切向应力是裂纹的根源。
三、玻璃钢幕墙使用全钢化玻璃钢值得探讨
1钢化玻璃钢自爆是当前玻璃钢幕墙迫切需要解决的重要问题。但是对于安全玻璃钢的概念,传统的认识是:(全)钢化玻璃钢属于安全玻璃钢。其根据除了强度较高外,主要是由于(全)钢化玻璃钢破碎时整块玻璃钢全部破碎成蜂窝状钝角小颗粒,不易伤人。通过这次调查和众多事故的发生,我们对于这一概念提出了质疑,关于高层建筑玻璃钢幕墙使用安全玻璃钢问题,有讨论的必要。对于高层建筑玻璃钢幕墙使用安全玻璃钢,其安全方面的主要担心是玻璃钢破碎坠落伤人。这里应该包含三部分要求:
一是玻璃钢具有足够的强度,使其承受设计荷载不破坏。
二是玻璃钢万一破裂要具有防碰碎散落性,使其处于破碎状态时保证不会坠落飞散。
三是足够断裂韧度1。
2(全)钢化玻璃钢具备较高强度和其破坏形态为钝角小颗粒这两个安全因素,但不具备防破碎散落性。这对高层建筑玻璃钢幕墙而言是关键性的安全因素。因此而带来的不安全后果是(全)钢化玻璃钢破碎后的大群呈钝角的碎片,从高空散落而下,即使颗粒较小,但速度已很大,同样能伤人。其中的罪魁祸首便是自由落体的重力加速度。高层建筑玻璃钢幕墙的玻璃钢不论何种形态的碎片,如从高层建筑上散落而下,都是危险的甚至是致命的。此外,(全)钢化玻璃钢自爆破坏无先兆,目前尚无有效的完全防止的方法,是玻璃钢幕墙的癌症。由于玻璃钢自爆破碎和高空散落,高层建筑玻璃钢幕墙使用(全)钢化玻璃钢并不安全。安全是一个相对的概念,是有条件的,不是绝对的、无条件的。脱离使用条件,仅仅只从其碎片形态来定义,是不全面的,钢化玻璃钢并不是不破裂,只是玻璃钢之碎粒较小,但碎片容易下落和飞溅而造成意外事故,因此,在很多国外玻璃钢幕墙技术标准和规范中都明确玻璃钢幕墙不宜使用单片钢化玻璃钢,应采用防飞散玻璃钢。日本高层建筑玻璃钢幕墙上使用(全)钢化玻璃钢,必须增贴一层防飞散膜,以确保安全。“强而不破碎,破碎不散落”,防飞散玻璃钢才是玻璃钢幕墙使用的安全玻璃钢。
3推荐采用半钢化玻璃钢。半钢化玻璃钢生产采用与钢化玻璃钢类似的工艺方法,只是冷却速度较慢。因此其表面应力略小于钢化玻璃钢。半钢化玻璃钢在机械强度、抗风压性能、抗冲击性能和抗热震性方面明显优于普通退火玻璃钢,较适合使用于玻璃钢幕墙中。半钢化玻璃钢特性:强度为普通玻璃钢的两倍;可以有效地抵抗热应力作用;避免玻璃钢的热炸裂,一旦破裂,半钢化玻璃钢裂纹全部延伸到边,其碎片可以保留在框架内而不会坠落;不易发生钢化玻璃钢的自爆现象;比钢化玻璃钢具有更好的平整度。
四、结论
1国内玻璃钢幕墙造成危害主要来源是钢化玻璃钢自爆。
2钢化玻璃钢自爆的来源不仅是传统认识中的ns微粒,还有许多其他异质相颗粒。
3玻璃钢中的裂纹萌发和扩展主要是由于颗粒附近产生的切向拉应力。
4钢化玻璃钢自爆不可控,事前无任何征兆,被称为“玻璃钢幕墙的癌症”。
5幕墙及门窗应采用防飞散玻璃钢。
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