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钢化玻璃自爆原因分析
2015-11-20 11:33:56
        钢化玻璃与平板玻璃相比有许多优点,如钢化玻璃的强度高,韧性好,抗热冲击性能优越,因此被广泛地应用于玻璃幕墙和门窗工程实践中。但是钢化玻璃也有缺点,如自爆。钢化玻璃在无荷载作用下发生的自发性炸裂称为钢化玻璃的自爆。自爆是钢化玻璃固有的特性之一,产生自爆的原因很多,简单地归纳为以下几种:
  1.玻璃中有结石、气泡和杂质:玻璃是典型的脆性材料,其力学行为服从断裂力学。玻璃中的结石、气泡和杂质在玻璃中将会形成裂纹,是钢化玻璃的薄弱点,特别是裂纹尖端是应力集中处。如果结石、气泡或杂质处在钢化玻璃的张应力区,或在荷载作用下使其处于张应力,都可能导致钢化玻璃炸裂。
  2.玻璃中含有硫化镍结晶物 :硫化镍夹杂物一般以结晶体存在,室温下存在着 相向 相转变的倾向,并伴有一定量的体积膨胀。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的部位,或在荷载作用下使其处于张应力区,则体积膨胀会引起自发炸裂。由硫化镍粒子造成的钢化玻璃自爆其爆裂点裂纹形状往往与蝴蝶相似,被称为蝴蝶形裂纹,有些在爆裂点中部有一个有色颗粒,被认为是硫化镍粒子,这两个特性往往被用来作为钢化玻璃是否是自爆的判据。硫化镍粒子在钢化玻璃自爆前后的体积是不同的,爆裂前体积小,不易被看见;自爆后其体积增大,地点确定,很容易被看见,这也是钢化玻璃自爆不易预见的原因之一。
  3.玻璃表面和边部在加工、运输、贮存和施工过程,可能造成有划痕、炸口和爆边等缺陷,易造成应力集中而导致钢化玻璃自爆。玻璃表面本来就存在大量的微裂纹,这也是玻璃力学行为服从断裂力学的根本原因。这些微裂纹在一定的条件下会扩展,如水蒸气的作用、荷载的作用等,都可能加速微裂纹的扩展。通常情况下微裂纹的扩展速度是极其缓慢的,表现为玻璃的强度是一恒定值。但是玻璃表面的微裂纹有一临界值,当微裂纹尺寸接近或达到临界值时,裂纹快速扩张,导致玻璃破裂。如果玻璃表面存在接近临界尺寸的微裂纹,如玻璃表面和边部在加工、运输、贮存和施工过程造成的划痕、炸口、爆边等缺陷尺寸就较大,玻璃可能在极小的荷载作用下就导致玻璃表面微裂纹快速扩张,最终导致玻璃破裂。
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