鋼化玻璃自爆原因分析
2015-11-20 11:33:56
鋼化玻璃與平板玻璃相比有許多優點，如鋼化玻璃的強度高，韌性好，抗熱沖擊性能優越，因此被廣泛地應用于玻璃幕墻和門窗工程實踐中。但是鋼化玻璃也有缺點，如自爆。鋼化玻璃在無荷載作用下發生的自發性炸裂稱為鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一，產生自爆的原因很多，簡單地歸納為以下幾種：
1．玻璃中有結石、氣泡和雜質：玻璃是典型的脆性材料，其力學行為服從斷裂力學。玻璃中的結石、氣泡和雜質在玻璃中將會形成裂紋，是鋼化玻璃的薄弱點，特別是裂紋尖端是應力集中處。如果結石、氣泡或雜質處在鋼化玻璃的張應力區，或在荷載作用下使其處于張應力，都可能導致鋼化玻璃炸裂。
2．玻璃中含有硫化鎳結晶物 ：硫化鎳夾雜物一般以結晶體存在，室溫下存在著 相向 相轉變的傾向，并伴有一定量的體積膨脹。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的部位，或在荷載作用下使其處于張應力區，則體積膨脹會引起自發炸裂。由硫化鎳粒子造成的鋼化玻璃自爆其爆裂點裂紋形狀往往與蝴蝶相似，被稱為蝴蝶形裂紋，有些在爆裂點中部有一個有色顆粒，被認為是硫化鎳粒子，這兩個特性往往被用來作為鋼化玻璃是否是自爆的判據。硫化鎳粒子在鋼化玻璃自爆前后的體積是不同的，爆裂前體積小，不易被看見；自爆后其體積增大，地點確定，很容易被看見，這也是鋼化玻璃自爆不易預見的原因之一。
3．玻璃表面和邊部在加工、運輸、貯存和施工過程，可能造成有劃痕、炸口和爆邊等缺陷，易造成應力集中而導致鋼化玻璃自爆。玻璃表面本來就存在大量的微裂紋，這也是玻璃力學行為服從斷裂力學的根本原因。這些微裂紋在一定的條件下會擴展，如水蒸氣的作用、荷載的作用等，都可能加速微裂紋的擴展。通常情況下微裂紋的擴展速度是極其緩慢的，表現為玻璃的強度是一恒定值。但是玻璃表面的微裂紋有一臨界值，當微裂紋尺寸接近或達到臨界值時，裂紋快速擴張，導致玻璃破裂。如果玻璃表面存在接近臨界尺寸的微裂紋，如玻璃表面和邊部在加工、運輸、貯存和施工過程造成的劃痕、炸口、爆邊等缺陷尺寸就較大，玻璃可能在極小的荷載作用下就導致玻璃表面微裂紋快速擴張，最終導致玻璃破裂。
