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導語

玻璃兼顧美觀與實用，既能夠憑借通透明亮、晶瑩剔透的外表惹人喜愛，又能夠充分展現堅硬耐久的物理性能……

近年來，隨著玻璃幕墻的日益增多，以及在建筑設計時，玻璃板面尺寸越來越大，樓層愈建愈高，鋼化玻璃成為了目前使用量較大、市場需求量較多的安全玻璃。與之同時，各種玻璃在安裝后產生“自爆”破裂現象時有發生，有的建筑的腳手架尚未開始拆除，玻璃就開始連續的發生“自爆”，并且時常有傷人事件發生。造成媒體、業主等各方面均認為是玻璃的質量問題; 而且造成一種錯覺——“只有中國才會出現此類現象”！

“自爆”是鋼化玻璃的特有現象，本期知識大百科，中國幕墻網ALwindoor.com特約——從超高層到復雜曲面，再到超大體量，永遠有新追求的“耀皮玻璃”，為您帶來關于正確認知鋼化玻璃“自爆”現象的專業分享。

（1）玻璃“自爆”是鋼化玻璃才會發生嗎？

是的，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。

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。就目前掌握的科學技術而言，人類還無法預測何時、哪片玻璃將出現“自爆“現象，因為玻璃的破損過程，不像金屬材料先有屈服現象的發生，而是突然發生破損，因此無法預測“自爆”的發生。但是，我們可以通過采用對鋼化玻璃進行“均質”處理，明顯降低鋼化玻璃“自爆”現象的發生。

（2）引起鋼化玻璃自爆的原因有哪些？

1．玻璃中含有硫化鎳結晶物：硫化鎳夾雜物一般以無色結晶體存在，并且存在隨溫度變化晶相轉變的傾向，由高溫相向低溫相轉變時伴有5%~10%的體積膨脹；而通常在鋼化玻璃內硫化鎳以高溫相存在（浮法玻璃中以低溫相存在，鋼化加工過程把硫化鎳變為高溫相），從物體都有趨于更穩定低溫相的自然原理，鋼化玻璃中的硫化鎳雜質都有向低溫相轉變的趨勢。如果這些雜物位于鋼化玻璃張應力的部位，在溫度、荷載等作用下，則體積膨脹會引起鋼化玻璃自發炸裂。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較大且與蝴蝶相似，故被稱為蝴蝶形裂紋，往往在爆裂點中部有一個顆粒，被認為是硫化鎳粒子，這兩個特性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，爆裂前體積小自爆后其體積增大。硫化鎳粒子體積非常小、折射率和玻璃幾乎一致且無色，相變發生既有自身因素又有外界因素促成，因此相變發生很隨機，這是鋼化玻璃自爆不易預見的主要原因之一。

2．玻璃中有結石、氣泡等雜質：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微裂紋，是鋼化玻璃的薄弱環節，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，也可能導致鋼化玻璃自動炸裂。

3．幕墻玻璃安裝過程中，固定玻璃方式不正確，導致鋼化玻璃局部受到外界較集中的應力作用，而應力集中的部位若同時存在結石、氣泡等雜質或存在劃傷、壓傷等缺陷，也會導致鋼化玻璃自發炸裂。

（3）工程企業在玻璃運輸和施工中會造成鋼化玻璃“自爆”嗎？

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、破皮和爆邊等缺陷，易造成應力缺口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、破皮、爆邊等缺陷尺寸較大，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。

（4）鋼化玻璃的自爆，是生產過程中造成的嗎？

鋼化玻璃在生產過程中需要對玻璃進行加熱和冷卻，玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃板面方向不均勻和沿厚度方向的不對稱，將導致鋼化玻璃沿板面方向應力不均勻和沿厚度方向應力分布不對稱，這些都有可能造成鋼化玻璃自爆。鋼化玻璃沿板面方向應力不均勻，可以造成玻璃表面局部壓應力偏小，如果外界產生瞬間較大的張應力，超過玻璃的斷裂強度，玻璃就會爆裂。

鋼化玻璃板沿厚度方向應力分布應當是對稱的，即上下兩表面處于壓應力區，正中間處于張應力區，上下表面的壓應力大小、應力層厚度和分布完全是對稱的，玻璃板承受正負風壓的能力是相同的。如果玻璃板沿厚度方向應力分布不對稱，玻璃板承受正負風壓的能力就不相同，一側承受荷載的能力較強，另一側較弱，即玻璃可能在較小荷載作用下破損。

（5）鋼化玻璃表面應力值大小與自爆率有關嗎？

通過理論分析和工程實踐證明，預應力越大，鋼化程度越高，自爆率也越高。普通平板玻璃和半鋼化玻璃幾乎沒有自爆現象，是因為鋼化玻璃沿玻璃板厚度方向上下兩表面處于壓應力，中間層處于張應力。表面壓應力越高，一般情況下鋼化玻璃的強度也越高，但是中間層的張應力也越高，過大的張應力將會增加鋼化玻璃的自爆風險，因此在工程設計時應該注重鋼化玻璃應力的考慮，盡量減少或考慮較低的玻璃表面應力。

（6）鋼化玻璃自爆與玻璃面板的尺寸大小有關嗎？

我國鋼化玻璃標準中對鋼化玻璃的弓形彎曲度的要求過低，只有弓形彎曲度的相對值要求，沒有絕對值要求。對于尺寸小的鋼化玻璃滿足要求的彎曲絕對值較小，而對于尺寸較大的鋼化玻璃，盡管其弓形彎曲度的相對值滿足要求，但其絕對值過大，致使鋼化玻璃裝配時，應力較容易集中在變形部位。在使用后，疊加其他內外因作用，更易發生鋼化玻璃自爆，這也是一些工程上，鋼化玻璃在使用幾年后發生自爆的原因之一。

（7）自爆的鋼化玻璃有哪些特征？

鋼化玻璃“自爆“主要是由于玻璃中存在的微小的硫化鎳、單質多晶硅、Al2O3等雜質。在外界溫度應力的作用下，超出玻璃的許用應力，而產生的具有“蝴蝶斑“狀態的破損。

如果玻璃上發現有這樣翅膀的蝴蝶，這片玻璃十有八九是自爆了，另外蝴蝶斑碎片玻璃中縫基本垂直玻璃厚度方向且平直，仔細觀察中縫中點出會有微小顆粒變形點；研究證實：引起自爆的硫化鎳顆粒（蝴蝶斑）尺寸大約在 0.04 mm 到 0.65 mm 之間，平均在 0.2 mm ，肉眼可見「蝴蝶斑」。

（8）鋼化玻璃的自爆率是多少呢？

鋼化玻璃的自爆率各生產廠家并不一致，從3%～0.3%不等，這個概率受到前面幾條提到的生產環境、生產工藝與運輸、施工、設計尺寸、施工環境溫度變化等因素的影響。

（9）鋼化玻璃出現爆裂的時候，怎么處理？

當鋼化玻璃自爆或其它原因爆裂，你可能會非常擔心玻璃碎裂掉落，發生意外，怎么處理，我們簡單提供 3 個建議：

（1）無框、無膠安裝的單層鋼化玻璃，如店鋪大門、淋浴房門等，不管是自爆還是撞爆，都會直接碎成渣。鋼化玻璃破碎成無數的既小又圓潤的顆粒，速度不快的情況下不容易對人產生傷害。

（2）中空鋼化玻璃，有框、帶膠安裝的單層鋼化玻璃也適用，爆裂后一般會保持炸裂狀態，暫時不會脫落撒滿地。處理方法分兩種情況：

室內面破碎：把窗戶輕輕關上，別動窗戶也別壓玻璃，如果爆裂的玻璃較大，就用寬膠帶粘個米字型；

室外面破碎：像貼對聯一樣用寬膠帶從上到下，肩并著肩貼滿，動作盡可能輕柔，需要手伸到外面操作，姿態不會舒服。

（3）以上都是臨時性處理辦法，因此，當門窗幕墻的玻璃出現爆裂的時候，涉及到高空掉落的風險，無論是夾膠還是單片，都建議盡早更換，避免造成嚴重安全事故。

（10）只有中國才會發生鋼化玻璃“自爆”嗎？

出現玻璃破損現象的因素較多，同樣在國外也出現玻璃“自爆”現象，玻璃的“自爆”現象是不分國籍和國家發達程度的。在歐洲、北美和全球各地均有時有發生，包括著名設計大師的作品，也難免出現玻璃的“自爆”現象的發生。

北美的某棟建筑在1974～1978五年間，自爆55塊，自爆率達到0.5%；澳大利亞曾對八棟幕墻進行過12年跟蹤觀察，在總共17760塊鋼化玻璃中，306塊自爆，自爆率為1.72%。只是目前來看，中國是世界上建筑發展速度最快的國家，只用了短短三十多年的時間，就從學習幕墻應用，變成了全球幕墻應用第一大國。同理，鋼化玻璃在幕墻項目的應用量也是全球第一，所以“自爆”的出鏡率自然更高！

（11）如何降低工程中鋼化玻璃的自爆？

鋼化玻璃的自爆是固有問題，如何做到減少自爆，我們提出了六點建議：

1．優選平板玻璃，高質量的平板玻璃中結石、氣泡、雜質和硫化鎳含量低，采用優質平板玻璃作為制作鋼化玻璃的原片可顯著降低鋼化玻璃的自爆。

2．提高鋼化玻璃加工質量，避免玻璃邊部磕碰和表面劃傷。理論分析和實驗證明，鋼化玻璃邊部應力較低，因此應對鋼化玻璃邊部仔細研磨，避免各種微裂紋、破皮爆邊等缺陷。對于點支式幕墻玻璃，玻璃鉆孔，孔邊一定要倒角研磨，去除鉆孔產生的微裂紋、破皮和爆邊，因為玻璃板孔邊是應力薄弱部位。

3．提高鋼化玻璃表面應力均勻度和沿厚度方向的對稱度。特別對于low-E鍍膜玻璃的鋼化，更要關注其鋼化玻璃應力沿厚度方向的對稱度，因為low-E鍍膜玻璃上下表面對熱輻射吸收的差異，會導致low-E鍍膜玻璃在加熱和冷卻時，沿厚度方向溫度的差異，而這種差異最終將會導致鋼化玻璃沿厚度方向的應力不對稱，目前在采用強制對流的方法緩解Low-E鍍膜玻璃鋼化過程中這種不利因素。

4．增加均質鋼化玻璃的應用量，研發檢測鋼化玻璃均質質量的方法和設備，使嚴格按照相關標準均質處理鋼化玻璃，使得均質過程起到應有的作用。

5．減少鋼化玻璃使用總量，增加半鋼化夾層玻璃的使用量，可降低鋼化玻璃自爆總量。不言而喻，鋼化玻璃應用的總量減少，鋼化玻璃自爆的數量一定減少。

6．實踐工程中，鋼化玻璃使用面積越來越大，對于大板面的鋼化玻璃不僅對其彎曲度的相對值提出要求，而且應對其彎曲度的絕對值提出要求，以減小鋼化玻璃裝配應力，避免鋼化玻璃經長時間使用后發生自爆。

結語

綜上所述：

科學認知辯證分析！據中國幕墻網ALwindoor.com收集整理，結合上海耀皮玻璃集團三十多年的研究表明，鋼化玻璃因其安全性、較高的強度和較高的耐溫差變化性能，在門窗和幕墻工程中應用占比越來較大。

未來，不論是中空鋼化玻璃，還是夾膠鋼化玻璃，甚至是中空夾膠鋼化玻璃……在現代建筑中的應用會越來越廣泛，而科學有效的降低鋼化玻璃的自爆率，成為建筑門窗幕墻行業共同關注的焦點，希望我們的上述分析及建議，能對您的玻璃選擇與應用帶來一定的幫助。

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