20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)玻璃幕墻的建設(shè)用量獲得了飛躍發(fā)展。隨著幕墻使用量的增多，幕墻工程質(zhì)量也越來(lái)越引起人們的重視，幕墻的耐老化性能即幕墻的使用壽命問(wèn)題，已經(jīng)引起業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。
影響幕墻壽命的因素有以下幾個(gè)方面：一是幕墻結(jié)構(gòu)件的壽命，也就是鋁合金型材的結(jié)構(gòu)失效與否，將直接影響到幕墻的安全性能，這方面的因素很多，如鋁合金的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、型材老化等原因；二是結(jié)構(gòu)粘接部位的壽命，主要是指粘接幕墻構(gòu)件與結(jié)構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)膠失效，也影響整個(gè)幕墻的安全性能；三是幕墻單元件的壽命，主要指幕墻采用的玻璃單元的使用壽命問(wèn)題。
本文將分別就幕墻玻璃失效現(xiàn)象進(jìn)行分析，并重點(diǎn)論述產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施。
幕墻設(shè)計(jì)考慮的因素主要是從建筑美觀、實(shí)用的角度考慮，將幕墻的空氣滲透控制、雨水滲透控制、熱性能和幕墻表面的凝露阻抗作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)進(jìn)行控制，這些性能不僅包括了幕墻產(chǎn)品的隔熱性能，同時(shí)包括了幕墻的采光性能、外觀性能和安全性能。
隨著對(duì)建筑外觀多樣化的需求越來(lái)越高，各種綜合配置的玻璃也被廣泛應(yīng)用到幕墻上來(lái)。但是隨之而來(lái)的是各種玻璃出現(xiàn)了過(guò)早失效的現(xiàn)象，給用戶、施工單位造成了各種困難。
幕墻玻璃失效的形式多種多樣，歸納起來(lái)不外乎以下幾點(diǎn)：一是中空玻璃結(jié)露進(jìn)水失效，影響幕墻工程的視線和熱性能；二是玻璃炸裂，包括玻璃熱炸裂和鋼化玻璃自爆炸裂；三是鍍膜玻璃脫膜，造成建筑美感喪失。
一、中空玻璃失效原因及解決措施
中空玻璃產(chǎn)品失效的典型現(xiàn)象，是在中空玻璃間隔層內(nèi)部結(jié)露、進(jìn)水，這樣的產(chǎn)品不僅影響整個(gè)玻璃的外觀，還對(duì)整個(gè)玻璃的熱性能造成影響。
造成這種現(xiàn)象的原因包括幾個(gè)方面：
1.制作中空玻璃選用的原材料質(zhì)量的影響。對(duì)中空玻璃壽命產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素是密封膠的耐老化性能和干燥劑的吸附能力的大小，而決定因素是密封膠的性能。因?yàn)椴徽摳稍飫┑奈侥芰τ卸啻?，在中空玻璃的?nèi)部畢竟有一定量的限制，當(dāng)中空玻璃內(nèi)部的干燥劑*吸附飽和后，再好的干燥劑也不能再對(duì)水蒸氣吸附了，這時(shí)的中空玻璃也該失效了。只有當(dāng)密封膠的密封性能好，水氣滲透系數(shù)低時(shí)，進(jìn)入中空玻璃內(nèi)部的水蒸氣的量很少，而且一直保持這個(gè)狀態(tài)，僅用很少的干燥劑就能保證中空玻璃內(nèi)部氣體干燥，從而保證中空玻璃的效果。要保持密封膠長(zhǎng)期不變，就必須要求密封膠有很好的耐老化性能，如果這些材料選用質(zhì)量不好，就將影響中空玻璃產(chǎn)品的壽命，在所有密封膠中，zui能夠體現(xiàn)對(duì)潮氣阻擋性能的密封膠是以丁基膠為基本原料的各種類(lèi)型的密封膠，所以在幕墻標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定幕墻中空玻璃必須采用雙道密封是十分正確的決定。
2.中空玻璃的加工制作工藝質(zhì)量存在缺陷。造成空氣中的水氣透過(guò)密封膠的縫隙進(jìn)入中空玻璃內(nèi)部，造成中空玻璃過(guò)早失效；為了避免中空玻璃出現(xiàn)過(guò)早失效現(xiàn)象，在制作過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格控制中空玻璃的原材料，重點(diǎn)選擇水氣密封性能好的密封膠和吸水能力強(qiáng)的分子篩，嚴(yán)格控制中空玻璃的安裝工藝，正確選用合適的密封膠或者結(jié)構(gòu)膠對(duì)中空玻璃組件或者單元進(jìn)行密封和粘接。
3.中空玻璃的安裝質(zhì)量及使用環(huán)境對(duì)中空玻璃壽命的影響。中空玻璃在安裝過(guò)程中應(yīng)該避免產(chǎn)生長(zhǎng)久的機(jī)械應(yīng)力存在，對(duì)于墊塊、密封膠、耐候膠應(yīng)該正確使用，起結(jié)構(gòu)粘接作用的膠必須采用結(jié)構(gòu)膠，以保證具有足夠的粘接強(qiáng)度。而在兩塊玻璃接口位置，就必須采用耐候膠密封，以阻擋水氣與中空玻璃或者結(jié)構(gòu)件接觸，保證中空玻璃和結(jié)構(gòu)件具有長(zhǎng)久的壽命。正確選用合適的密封膠或者結(jié)構(gòu)膠對(duì)中空玻璃組件或者單元進(jìn)行密封和粘接。
二、玻璃炸裂原因及解決措施
玻璃炸裂主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是玻璃的熱炸裂；另一方面是鋼化玻璃的炸裂。下面將分別論述玻璃熱炸裂的原因。造成玻璃的熱炸裂因素很多，主要受玻璃自身性能和外部環(huán)境條件的影響，一般來(lái)講，造成玻璃熱炸裂的主要因素有三個(gè)：
1.玻璃的吸熱率。由于熱炸裂的機(jī)理是玻璃吸收陽(yáng)光中的紅外輻照，自身溫度升高，與邊部的冷端之間形成溫度梯度，造成非均勻膨脹或受到約束，形成熱應(yīng)力，進(jìn)而使薄弱部位發(fā)生裂紋擴(kuò)展，玻璃邊部膨脹在下面公式給出：
dL = a × L× dT 在這里：a是熱膨脹系數(shù)；L是原始長(zhǎng)度；dT是玻璃邊部與中心的溫度差。
誘導(dǎo)應(yīng)力由下式給出：s = （ dL / L ） × E 一度溫度差的誘導(dǎo)應(yīng)力a × E a=10×10-6/℃和E=70,000MPa（N/mm2） 一度溫度差引起的應(yīng)力大約是0.7 MPa （ N/mm2 ）。
當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)20MPa（ N/mm2 ）時(shí)，普通退火浮法玻璃熱炸裂十分危險(xiǎn)，當(dāng)玻璃中心與玻璃邊部溫度差達(dá)到30℃時(shí)，將引起玻璃熱炸裂。
不同部分玻璃溫度差別引起玻璃板內(nèi)的熱應(yīng)力，如果玻璃的邊部缺陷很多、操作過(guò)程出現(xiàn)損害或者裝配錯(cuò)誤，炸裂將在更低的溫度下發(fā)生。玻璃本身對(duì)紅外線的吸收率是一個(gè)關(guān)鍵因素，吸熱玻璃和鍍膜玻璃熱炸裂是十分普遍的現(xiàn)象。如果鍍膜，則玻璃本身需要經(jīng)過(guò)雙重的太陽(yáng)能加熱，導(dǎo)致玻璃中心溫度與邊部溫度差過(guò)大，更容易產(chǎn)生熱炸裂。在設(shè)計(jì)吸熱玻璃、吸熱鍍膜玻璃工程時(shí)，一定根據(jù)使用環(huán)境來(lái)確定玻璃的品種和安裝位置如鍍膜玻璃透射率、玻璃的朝向、環(huán)境的溫度、玻璃與邊框以及墻體連接情況及墻體的導(dǎo)熱情況等，并盡可能將玻璃做強(qiáng)化或者熱增強(qiáng)處理，提高玻璃本身抵抗熱應(yīng)力的能力。
2.玻璃的板面尺寸。尺寸越大，受熱膨脹后的變形也越大，形成的約束反力也越大，相應(yīng)地造成更大熱應(yīng)力，增加了熱炸裂的幾率。同時(shí)板面尺寸越大，越容易受到其它荷載的更大疊加效應(yīng)。所以在追求大板面玻璃的裝飾效果的同時(shí)，應(yīng)對(duì)風(fēng)荷載、熱應(yīng)力、邊框變形、自重、裝配應(yīng)力等綜合影響作全面考慮。
3.尺寸玻璃邊部的加工質(zhì)量。因?yàn)檎T導(dǎo)應(yīng)力集中的作用，一般玻璃炸裂都是從不理想的玻璃邊部開(kāi)始的。這些炸裂容易鑒別是因?yàn)樗麄冊(cè)趽p害的地點(diǎn)與玻璃邊部垂直相交。玻璃邊部炸裂紋的數(shù)量取決于玻璃板的邊部缺陷的嚴(yán)重程度和玻璃墊塊的硬度。墊塊太軟，容易造成玻璃位移，而太硬將對(duì)脆弱的玻璃邊部造成損害，導(dǎo)致玻璃熱炸裂，在加工安裝時(shí)將玻璃邊部進(jìn)行精磨，并剔除有嚴(yán)重缺陷的玻璃。
鋼化玻璃炸裂能夠?qū)е落摶Ａд训耐獠吭虬ㄘ?fù)載、碰撞、焊滴、不適當(dāng)?shù)拈g隙和邊部損害都可以導(dǎo)致強(qiáng)化玻璃破損，盡管因?yàn)殇摶ＡУ膽?yīng)力高，破損的危險(xiǎn)低。帶有干凈切割邊部的鋼化玻璃在正常環(huán)境條件下，不會(huì)發(fā)生熱應(yīng)力破損，因?yàn)樗麄円蟛Ａе行暮瓦叢康臏囟炔钸_(dá)到90℃～150℃，而導(dǎo)致鋼化玻璃破損的內(nèi)在因素包括鋼化玻璃邊部缺陷等應(yīng)力集中區(qū)域、鋼化玻璃內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大和鋼化玻璃內(nèi)部存在硫化鎳雜質(zhì)。
前兩種因素是由于鋼化玻璃加工過(guò)程中工藝控制原因?qū)е碌?，硫化鎳的因素在原片玻璃制作過(guò)程產(chǎn)生。玻璃內(nèi)部可能包含硫化鎳雜質(zhì)，以小水晶狀態(tài)存在，在一般情況下，不會(huì)造成玻璃破損，但是由于鋼化玻璃重新加熱，改變了硫化鎳雜質(zhì)的相態(tài)，硫化鎳的高溫α態(tài)在玻璃急冷時(shí)被凍結(jié)，他們?cè)诨謴?fù)到β態(tài)可能需要幾年的時(shí)間，由于低溫β態(tài)的硫化鎳雜質(zhì)將產(chǎn)生體積增大，在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中，這時(shí)鋼化玻璃自爆將發(fā)生。zui典型的引起鋼化玻璃自爆的時(shí)間是產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的4～5年。
為了減少鋼化玻璃在建筑上自爆的可能，一方面需要在加工制作過(guò)程中，嚴(yán)格控制玻璃的磨邊精度、嚴(yán)格控制鋼化工藝，在滿足鋼化玻璃質(zhì)量要求的情況下盡可能降低鋼化玻璃的內(nèi)部應(yīng)力，嚴(yán)格挑選原片玻璃，將硫化鎳晶體排除在鋼化過(guò)程之外，zui后是將鋼化玻璃做熱浸處理，雖然這樣會(huì)導(dǎo)致鋼化玻璃的成本增加，但是可以消除鋼化玻璃在幕墻上自爆的危險(xiǎn)并延長(zhǎng)幕墻的使用壽命。經(jīng)過(guò)各方面的努力，zui終的幕墻產(chǎn)品的使用壽命是可以控制并得到應(yīng)該得到的壽命的，讓我們一起努力，為我國(guó)建筑裝飾幕墻行業(yè)的發(fā)展做貢獻(xiàn)！
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