建筑玻璃的发展趋势及出现的问题分析

建筑玻璃的发展趋势及出现的问题分析刘军 （美国创奇公司 河北秦皇岛）

内容摘要：随着建筑多元化的发展，建筑玻璃的已经成为建筑多样化和建筑功能化的关键组成部分，尤其是最近几年，建筑用深加工玻璃的品种、数量也得到了很大的发展，产品质量有了很大的提高。但是一些建筑使用的深加工玻璃出现了如钢化玻璃自爆、中空玻璃漏气等多种问题，造成很大的损失。本文重点针对一些建筑使用玻璃出现的问题进行探讨分析，以期为玻璃深加工{TodayHot}行业和建筑部门提供一些借鉴。一) 世界建筑的发展对玻璃的要求变化从20世纪60年代，随着第一个玻璃幕墙出现开始，建筑幕墙一直占据着建筑市场的主导位置并引领着建筑行业技术的发展。到目前，建筑对玻璃的要求经过了从白玻、本体着色玻璃、热反射镀膜到低辐射镀膜玻璃的变化。玻璃的颜色也由无色、茶色、金黄色到兰色、绿色并最后向通透方向的发展变化。随着现代建筑设计理念向人性化、亲近自然以及世界各国对能源危机的忧患意识提高，对建筑节能的重视程度也越来越高，对玻璃的要求也逐步向功能性、通透性进行转变。全世界建筑行业对玻璃的要求有向高通透、低反射或者减反射的方向转变的趋势。二) 建筑玻璃的主要应用品种及特点1) 钢化玻璃它是利用加热到一定温度后迅速冷却的方法，或是化学方法进行特殊处理的玻璃。一般是在原来普通的浮法玻璃基础上，经过将玻璃加热到软{HotTag}化点温度再经过淬火处理，使玻璃内部中心部位具有张应力而玻璃表面部位具有压应力并达到均匀应力平衡的玻璃产品。钢化玻璃的品种包括化学钢化也称离子钢化和物理钢化两种；化学钢化玻璃的特点是由于采用颗粒较大的离子如钾离子置换玻璃表面的钠离子，在约400度的温度下经过一定的工艺制作完成；化学钢化玻璃可以切割、热弯等，但经过高温加工后的玻璃强度会受影响；化学钢化玻璃的初始强度可以达到原片的6-7倍，但是随着使用时间加长，性能会衰减；由于离子置换的特殊性，多数使用在超薄的玻璃上。物理钢化玻璃的特点是强度高，一般强度可以达到普通平板玻璃的4倍左右；安全—钢化玻璃破碎后立即分裂成没有尖角产生的小颗粒；缺点是存在自暴的可能；物理钢化玻璃也同样存在着两个品种及全钢化玻璃及热增强玻璃之分，热增强玻璃不存在自暴现象，但是强度仅仅是普通玻璃的两倍左右，多数应用在高层建筑，提高抗风压性能；热增强玻璃不属于安全玻璃。2) 夹层玻璃夹层玻璃是由一层玻璃与一层或多层玻璃、塑料材料夹中间层而成的玻璃制品，中间层是介于玻璃之间或玻璃与塑料材料之间起粘结和隔离作用的材料，使夹层玻璃具有抗冲击、阳光控制、隔音等性能；夹层玻璃的特点是安全—即使破碎，也不会对人造成伤害，如汽车风挡玻璃；阻挡紫外线，减少物体退色。PVB胶片可以减少达到99%以上的紫外线；缺点是降低采光性能、玻璃自重增加。夹层玻璃存在着边部脱胶的现象，大致有两种类型：一是阳光爆裂脱胶：这样的脱胶属于玻璃加工方面的关系，这种开胶通常是属于加工处理过程不当造成的。由于夹层玻璃的边部应力导致在偏薄的夹层PVB上，引起局部开胶。导致出现类似情况的主要原因是钢化夹层玻璃在进入高压釜时，使用钳形装置固定玻璃边部，在夹层玻璃出来后，由于钳子位置的预应力逐步释放就导致出现了太阳爆裂脱层（见图1）。在使用钢化玻璃和热增强玻璃制作夹层玻璃一定要注意玻璃的平整度和边部的曲线，如果在钢化过程中边部加热不均衡，玻璃边部就有卷曲的趋势，特别是Low-E玻璃更明显。二是边部脱胶，造成这种情况的原因主要是由于夹层玻璃在安装过程中与不合适的结构胶（硅胶）接触，导致互相之间不相容导致夹层玻璃脱胶。此类现象夹层玻璃脱胶的距离大致在12mm之内。3) 镀膜玻璃镀膜玻璃俗称热反射玻璃，包括阳光控制镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃（Low-E）玻璃两个品种。镀膜形成的原理是在原片玻璃表面镀上金属或者金属氧化物/氮化物膜，使玻璃的遮蔽系数降低。又称低辐射玻璃、“Low-E”玻璃（low emissivity coated glass），是一种对波长范围4.5μm-25 μm的远红外线有较高反射比的镀膜玻璃。低辐射镀膜玻璃还可以复合阳光控制功能，称为阳光控制低辐射玻璃。镀膜玻璃主要有两个系列的品种，一种是在线镀膜玻璃，也称气相蒸发镀膜玻璃；一种是离线镀膜玻璃，也称磁控溅射镀膜玻璃。在线汽相蒸发镀膜玻璃的特点是持久的/损伤阻抗，无制作程序限制；可以钢化、切割、热弯处理及其他二次加工；没有去边和密封相容性的问题；磁控溅射镀膜玻璃的特点是产品性能及使用范围广泛；溅射程序要求员工具有好的操作习惯；二次加工过程中需要删除边部；合成中空玻璃时采用的密封剂必须与膜层相容；可以采用已经钢化的玻璃加工制成钢化镀膜玻璃，多数不能直接用于钢化；多数不能异地加工，而必须在镀膜玻璃生产完成后尽快加工合成中空玻璃使用。4) 中空玻璃中空玻璃是由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。目前市场上大部分的中空玻璃全部为胶封中空玻璃，而胶封中空玻璃又分为传统铝条及暖边密封方式。Swiggle暖边中空玻璃在世界上第一个提出暖边概念并一直引领着世界暖边中空玻璃的发展方向。要满足不同的建筑性能需求，必须采用多品种组合的复合玻璃产品，如着色中空玻璃、着色夹层玻璃、镀膜中空玻璃、彩釉中空玻璃、彩釉夹层玻璃、镀膜夹层中空玻璃等等。由于中国地域辽阔，南北气候特征差异悬殊，因此对建筑玻璃性能指标的要求不尽相同；此外不同功能用途的建筑物对玻璃的节能性、隔声性及采光的要求也有所差异。因此，设计师或使用者在选择玻璃时必然面临这样的问题：什么样的玻璃、怎样的复合玻璃结构能满足建筑物的性能要求？不同地区甚至建筑物的不同部位是否应选择同样的玻璃？而对于玻璃深加工企业来说，设计师的设计结构配置是否合理？要求企业制作的产品是否能够达到设计要求？如何避免产品出现质量问题？将是十分关键的问题。本文拟就一些建筑应用玻璃出现的问题做一些技术剖析，希望能够从另外的角度给设计师、使用者和加工企业提供一些基础素材。三) 建筑用玻璃容易出现的问题及解决办法1. NiS导致钢化玻璃的自爆问题硫化镍引起热增强以及钢化安全玻璃自爆的问题，在最近的几年在我国许多幕墙工程上十分普遍，也给很多企业造成极大的损失，虽然业内人士尝试使用多种测量方法解决这个问题，但是由于一直没有完全成功，仍然在建筑幕墙以及许多现代建筑上遗留了非常实际的问题。本文重点探讨NiS引起钢化玻璃自爆的机理。概述：由于浮法玻璃制作工艺的原因，玻璃内部可能包含硫化镍杂质，这些杂质以小水晶状态存在，在一般情况下，不会造成玻璃破损，但是在玻璃熔化以及钢化处理过程中，经过稳态390℃的温度条件，改变了α态-硫化镍NiS的组成。在这个过程中，由于玻璃冷却速度快，导致NiS没有转换所需要的时间，因而被冰冻在玻璃成分内，硫化镍NiS没有转换本身的相态。β态-硫化镍NiS的体积较α态-硫化镍NiS的体积高2.2%到4%，从α态-硫化镍NiS到β态-硫化镍NiS转换可以导致玻璃内部产生诱导应力、压力导致在包含物周围产生半圆的裂纹，这些变化在尺寸达到临界之前一直是稳定的，最终取决于玻璃内部包含物周围环境压力状况。在室温条件下，α态-硫化镍NiS到β态-硫化镍NiS转换是缓慢的，需要很长时间。当Nis的体积增长超过钢化玻璃可以接受的临界状态时，自爆就会发生。NiS具有典型的熟化周期，最长的可以达到4-5年的时间，主要引起的原因是玻璃与硫化镍NiS的热膨胀系数不同造成的。欧洲标准(prEN14179-1)已经提议采用热浸程序克服钢化玻璃自爆的问题，这是破坏性实验，经过2个小时在290±10℃的温度下，消除硫化镍包含物对玻璃的挤压。自爆起始点：硫化镍导致钢化玻璃自爆引发点典型的是出现在玻璃中心部位，形状类似“蝶形”，两个翅膀组成的形状类似五边形或者六边形，见图1。对玻璃石头做微量分析显示，在玻璃断面中心位置经常发现镍和硫磺附加在非常小的金属如铁以及铜上，显微镜显示，硫镍矿NiS是主要成分。从另一方面看，“蝶形”的出现并不一定能够证明是硫化镍NiS出现造成，也有其他材料能够导致钢化玻璃出现相同的现象，因为玻璃内部储存了太高的能量。硫化镍石头大多数具有球形组成，有时，他们也有一些椭圆形状，这就显示，在玻璃熔化过程中，他们一定被熔化而且没有与玻璃融合。因此，象油在水中一样，他们形成小滴游离在玻璃溶液中。另一方面，石头表面是粗糙的，显示在玻璃冷却过程中发生了结晶化：从高温到低温过程中出现同素相态转换。同素相态转换、热膨胀、化学合成等，这个同素相态转换是导致钢化玻璃自爆的真正原因，NiS包含物遭受相态转换，导致结晶体膨胀。虽然也存在其他相态的硫化镍（如Ni7S6、Ni3S4或者Ni3S2），但是他们与钢化玻璃自爆没有关系，真正导致钢化玻璃自爆的仅仅是NiS。NiS硫化镍化合物的热膨胀系数大约为14*10-6（平均在20-300℃）和16*10-6（大约在350-500℃高温），这些数值较玻璃的热膨胀系数（在相同温度范围内为9*10-6）高。另外，α态-硫化镍NiS理论上可以包括更多的硫（NiSx  1≤x<1.08），实际上，经常发现在α态-NiS中有铁的痕迹。这些Ni(Fez)Sx是具有与他们本身特性不同的地方（如同素相态转换以及从α态-硫化镍NiS到β态-硫化镍NiS转换的速度）。NiS包含物的粒子尺寸变化大约在0.05 mm到0.6mm之间，平均在0.2 mm（见图1），所有的能够导致自爆的NiS包含物都在钢化玻璃的内部，在玻璃厚度方向25%-75%的范围之间（即玻璃的张力区）（见图2）。

物理特性显然，如果将NiS放置在拉应力区域以及他们足够大的时候，NiS仅仅能够破坏钢化玻璃。导致玻璃自爆的NiS存在一个临界直径尺寸，这个临界尺寸取决于包含物周围的残余应力σ0（玻璃内部NiS石头位置的退火水平）：                       1伴随压力强度系数K1C=0.76MPa*m0.5作为玻璃材料的常数，和从α态-硫化镍NiS到β态-硫化镍NiS转换导致的流体压力以及热膨胀的差别系数P0=615Mpa，计算显示，破坏玻璃的最小的NiS直径（在最大的拉应力下）大约为0.04-0.05mm。NiS引起钢化玻璃自爆的机械原理：在玻璃熔化过程中，在炉子里面，高温将Ni3S2经过中间过程改变为α态-NiS，α态-NiS在390°C以上高温时是稳定的，在室温条件下的玻璃板内，α态-NiS并不（完全）转换相态，因为冷却速度对改变相态来说太快。另外，转换相态的NiS由于处于钢化玻璃的张应力区域，所以专门破坏钢化玻璃。

在钢化加热的时间段内，NiS完全转换成α态，在后面的吹风冷却阶段，冷却速度非常快。由于在玻璃与NiS之间热膨胀系数不同，在快速退火到室温条件下，在NiS周围将有一个空间（一个球形裂缝），由于在将玻璃冷却变成刚性阶段温度Tg时收缩速度的差别。在温度Tg，玻璃内部空腔的直径的固定的，在这个温度以下，NiS收缩的较玻璃更多，在包含物周围形成了缝隙，NiS生长首先被周围的空间消化，仅仅当空间全部填满后，NiS才能给玻璃压力并导致玻璃自爆。这就是为什么建筑上钢化玻璃自爆开始通常是会延迟到一年或者两年的原因。压力最初以一个或者几个半圆形裂缝开始（见图3），甚至在钢化玻璃内部，这些都是稳定的，直到达到一个确定的临界尺寸，这个时间取决于玻璃内部NiS周围环境压力情况，拉应力越高，最初裂纹的临界半径越小（破裂的压力为：σf=KIC/a½），这也体现了钢化程度越高，钢化玻璃自爆比例越大的规律。最初的缺陷能够发现围绕NiS周围成蝶形，玻璃内部的裂缝在生长过程中仅仅依靠压力而不受静态疲劳的影响，当有水存在的条件下，由于玻璃与水之间压力增强化学反映导致的裂缝增长速度加快，缩短钢化玻璃自爆的时间，这也是为什么钢化玻璃在雨后自爆的几率增大的原因。图3:退火玻璃内部NiS包含物周围的缺陷，使用偏振光显微镜方法观察的热处理后的最终状态，取决于包含物的尺寸，小的或者大的缺陷能够显现出来。小的包含物没有引起缺陷，因此，他们的压力不能足够导致钢化玻璃自爆。另外，由于钢化玻璃具有内部结石和边部缺陷等应力集中区域以及钢化玻璃内部应力过大，随着时间延长，应力在消散过程中，也会导致局部应力过大，造成钢化玻璃自爆。为了减少钢化玻璃在建筑上自爆的可能，一方面需要在加工制作过程中，严格控制玻璃的磨边精度、严格控制钢化工艺，在满足钢化玻璃质量要求的情况下尽可能降低钢化玻璃的内部应力，严格挑选原片玻璃，将硫化镍晶体排除在钢化过程之外，最后是将钢化玻璃做热浸处理，虽然这样会导致钢化玻璃的成本增加，但是可以消除钢化玻璃自爆的危险。钢化玻璃表面彩虹现象因为钢化玻璃多数使用的是浮法玻璃制作，在浮法玻璃生产成型过程中，金属锡被氧化而形成氧化锡（SnO），氧化锡扩散到与锡液接触的玻璃表层内，在钢化过程中，当温度超过600℃时，玻璃表层内的氧化锡（SnO）被进一步氧化成二氧化锡（SnO2），使体积膨胀，形成微波纹，在阳光照射下会产生光干涉现象，而呈现兰色为主的彩虹或者雾状薄层，给人的感觉是有彩虹现象；在实际生产过程中，一般是控制将浮法玻璃的粘锡面朝上摆放，以降低彩虹现象的出现。2. 镀膜玻璃镀膜玻璃的质量好坏，基本可以从几个方面考量：外观检验：主要是检查镀膜玻璃的针孔、斑点、斑纹的多少及大小，另外 因素就是玻璃表面划伤情况，都可以鉴别镀膜玻璃自生产线出来的质量；检查镀膜玻璃的色度均匀性，也就是色差。一般来讲，人的肉眼很难区分单片玻璃的色差是否符合标准规定，往往是产品安装到墙上后才能分辨出来；镀膜玻璃的耐酸、碱以及耐磨性能，这些性能指标直接决定镀膜玻璃产品的使用寿命；低辐射镀膜玻璃与热反射镀膜玻璃在功能上有哪些区别？热反射玻璃是通过降低玻璃的遮阳系数，限制太阳直接辐射能透过玻璃进入室内，从而降低能源消耗；低辐射玻璃是通过降低玻璃的K值，限制远红外线热辐射透过玻璃，从而达到降低辐射热能透过玻璃的目的。如果将低辐射玻璃合成暖边中空玻璃，更能降低玻璃的热能损耗；低辐射玻璃是否能够单片使用？严格来说，针对两种不同的玻璃，离线低辐射玻璃不能单片使用，必须合成中空玻璃，而且还能够提高中空玻璃的节能效果；在线低辐射玻璃虽然也是在合成中空玻璃后性能提高很多，但是他可以单片使用，只是单片使用对K值提高的幅度很小；低辐射镀膜玻璃在钢化时，膜层应该在什么位置？为了防止划伤膜层，镀膜面应该在上面，而且由于空气运动方式的原因，在钢化过程中，为了降低玻璃加热时间，镀膜面也应该在上面； 3. 中空玻璃影象散射原因及处理办法中空玻璃影象失真的现象概要：中空玻璃影象失真现象是一个动态的变化因数，他们很难被量化。主要表现是从光线透过、反射或者其他任何模式观察产生的物体影象的失真现象。中空玻璃影象失真可以由玻璃厚度变化、两片或者多片玻璃的平面度和平行度引起。一般建筑用玻璃采用的多是汽车级浮法玻璃，个别建筑为了控制成本采用的是建筑级浮法玻璃，玻璃的表面质量与光学质量比较，在确定的视觉条件下，一些失真现象不可避免地会发生。详细描述：浮法玻璃从理论上说是非常平的而且两个表面面平行，但是微观角度看，浮法玻璃并不非常平整，他们遵循地球的曲线形状。在实际产品上，每天熔化几百吨玻璃，制造程序及随后的加工技术将导致光学平整度的偏差。本文将重点探讨导致两种分离的和独特的失真种类：透射失真及反射失真。首先引起失真最主要的原因是浮法玻璃两个表面缺乏平整度，这样在合成中空玻璃后，即使两片玻璃是平行的，也存在着影象反射失真。浮法玻璃表面不平整可以在浮法玻璃成型时冷却退火过程中，由于边部冷却速度较玻璃中心快引起的。更坏的情况发生在玻璃热处理过程中，在水平钢化炉中，如果玻璃太热和太软，将在辊道之间产生下垂，而且在进入或者离开一个钢化炉或者急冷淬火时，玻璃板的边部将卷曲（见图4-1）；相反，如果玻璃不热，将在热处理过程中发生炸裂。因此钢化炉操作人员必须发现与设备相适应的操作温度以平衡两种矛盾的要求。而在热处理过程中也可以导致玻璃板具有总体弓形和蝶形的辊子波。在生产高性能彩色玻璃和Low-E玻璃时，由于各自需要不同的钢化炉设置，这些失真影响将会发生的更严重一些。最大的厚度变化是带有彩色的钢化（热增强）夹层玻璃，这里，软性的PVB胶片夹到两个玻璃板之间不平行的缝隙中，形成凸透镜或者凹透镜，在适当的视线条件下，将引起主要的传递失真（见图4-2）通过浮法玻璃板的厚度变化是小的和次要的问题，超过6mm厚度的玻璃板偶尔在接近边部位置有变化（见图4-3）这些变化非常容易测量。

中空玻璃的影象失真能够进行量化，密封中空玻璃在大气温度及压力随天气变化时，很容易偏差1.5mm或者更多的距离，玻璃的尺寸小（大约300 m2），采用的玻璃厚（4-5mm以上），将不会弯曲较多。而大尺寸的中空玻璃（大约2m2以上），将带有很大曲率半径的偏斜，反而降低视觉失真的影响。不合适的安装细将增加视觉失真现象，如不平的窗框，开启部位的两个边部互相不平行等等，都将很容易扭曲大玻璃的光线，并扭曲反射的影象。在中空玻璃上的简单物理影象失真是随着一个玻璃的反射和间隔层内空气压力高或低造成的，与平面比较，反射和他们的影象失真在凹面将放大而在凸面将缩小。解决中空玻璃影象失真的一个很有效的办法是采用毛细管技术。使用毛细管控制中空玻璃影象失真的几个前提条件：A. 当生产和运输之间最大的高度差达到3000英尺或者更高的时候；B. 当密封和安装的高度差在1000，2000，2500和7500英尺的时候；C. 当中空玻璃反射影象失真要求最小的时候；D. 当需要采用大的空气间隔尺寸（超过1英寸）的时候；采用毛细管技术可以通过Einstein’s 扩散时间方程式计算潮气通过毛细管进入中空玻璃内部的时间：

这里：t =通过密封截面扩散进入到间隔层气体重量的时间；dx =距离(mm)MW =气体的分子重量 (g) = 粘性 = 3.1416k = Boltzmann’s波尔兹曼常数T = 绝对温度，一般取273+10K在设计使用毛细管的过程中，建议首先是计算预想的开口毛细管中空玻璃的寿命、使用毛细管代替呼吸管、尽可能使用现场密封的毛细管、如果需要使用开口毛细管，中空玻璃产品尽可能使用白玻（没有热吸收）而且安装在干燥通风的场所、不要让干燥剂的灰尘堵塞毛细管的尾端、确保毛细管与中空玻璃密封胶接触部位得到良好的密封、在靠近与密封胶接触端部弯曲毛细管、在毛细管的端部做防护，防止液体水进入毛细管、在高温高湿实验或者其他实验测试毛细管的弯曲技术。毛细管的种类及特点：小孔径大约0.53mm，管的长度大约305mm，采用硬不锈钢、软（退火）不锈钢或者铝合金制作； 特点是安装简单—简单滑动毛细管通过角部进入中空玻璃间隔层；可以封口或者开口使用。使用毛细管具有系列优点：1. 保持中空玻璃具有最小的影象失真；2. 给中空玻璃边部密封胶最小的密封压力；3. 保持足够的空间层厚度，保证中空玻璃具有更高的隔热性能；但是毛细管也有两个缺点：1. 允许一些水蒸气进入中空玻璃内部；2. 充气中空玻璃不能使用毛细管的截面积是通常一些企业使用的呼吸管的1/36，但长度是呼吸管的4-6倍，这意味着毛细管具有更低的水气传送速度，同时由于通过毛细管的气流极少，甚至可以认为带有毛细管的中空玻璃完全可以抵消因为温度和气压变化对中空玻璃的影响而不会对中空玻璃的质量造成很大的影响。由于海拔高度每增加610米，对中空玻璃来说，则在每一个边部将增加很大的压力。使用毛细管可以减轻这个压力并能够补偿生产车间和使用地点之间的海拔差异。采用TruSeal技术公司的实唯高暖边胶条使用毛细管制作中空玻璃的安装程序： 1. 使用尖利的轴或者是尖利的特氟龙密封块将毛细管弯曲成90º； 毛细管必须放置在距离胶条开始点1（25mm）的距离（参考图5-1#）； 关键的是将毛细管的尾端放置在DuraSeal胶条内部至少1.5mm；2. 放置一片TruSeal技术公司的0.5mm厚度、6.35mm宽、12.7mm长的边部密封条，中心部位包裹毛细管并沿着胶条的内表面平铺；3. 在DuraSeal胶条的粘接表面轻轻地压边部密封胶条并去边部密封胶的分离纸；4. 按照正常方式将中空玻璃合片并按照总体中空玻璃的公称尺寸，正确压合中空玻璃备注：在中空玻璃安装到扇上时，暴露在外部的毛细管部分，管口应该在竖挺位置朝下安装并不能与窗台面积接触，这是十分关键的因素！

干燥剂对中空玻璃影象失真的影响：我国中空玻璃制造企业使用的干燥剂型号有3A、4A和13X几个品种，更多的企业使用4A分子筛。13X和4A分子筛能够吸附氮气，将加剧中空玻璃的偏斜，例如：一盎司（28.3g）的13X和4A分子筛在25℃，标准大气压力下能够吸附超过10立方英寸（164cm3）的氮气。在中空玻璃内部使用13X和4A的分子筛：1. 当温度下降时，吸收或者移动氮气；2. 当温度生高时，呼出或者释放氮气进入空气中；因为空气中包括79%的氮气，13X和4A分子筛对玻璃偏斜的影响可能双倍于自然力量（温度和气压变化）造成的影响。图6显示13X分子筛对氮气的吸收，4A分子筛的作用类似，数据显示13X和4A分子筛加剧玻璃的偏斜： 理论上讲，3A分子筛可以归类于低偏斜中空玻璃专用干燥剂，中空玻璃采用3A型分子筛：1. 很少吸收氮气，将产生最小的偏斜；；2. 最小的视觉扭曲和产生哈哈镜现象；3. 对边部密封胶产生最小的密封压力；4. 中空玻璃空间层内最小的热性能损失；5. 较13X、4A分子筛提供更好的性能。所以建议所有中空玻璃采用3A型分子筛作为中空玻璃的干燥剂。5. 控制无框装配中空玻璃中空玻璃产品由于很好地改进建筑门窗洞口的隔热保温性能，已经被广泛地应用在住宅及办公建筑。从另外角度看，无框装配系统如点驳接（DPG）系统由于具有很好的设计性能，最近几年的建筑上被设计师广泛应用在幕墙上。随着无框中空玻璃系统应用的增加，一个不容忽视的问题是中空玻璃的耐久性及中空玻璃第一道密封胶塑性流动（或者塑性变形）的紫外线阻抗及日常风荷载阻抗问题估。

无框装配中空玻璃幕墙系统分类： A)两边简单支撑系统（见图7左图），基本是属于竖隐横不隐的幕墙；B)点驳接玻璃装配钻孔系统(DPG)（见图7中间图），是在玻璃的四角钻孔并采用驳接的装配系统；C)点驳接剪切非钻孔系统(MPG)见图7右图，是在玻璃的四角切削1/4圆，并组合而成的驳接系统，这种装配要求的加工精度较高；无框装配中空玻璃系统退化的机械原理：幕墙在使用过程中，有一些因素将导致中空玻璃寿命降低，这些因素包括：紫外线辐射、高温、高湿（水）、温度变化和风变化的循环荷载等等。中空玻璃的第一道密封胶或/和第二道密封胶在这些因素影响下将逐年退化，此外对无框装配的中空玻璃，还应该考虑下面几点：a) 直接气候侵蚀特别是紫外线直接照射在中空玻璃边部；b) 钢化玻璃和热增强玻璃的表面失真；c) 由于缺乏窗扇的支撑，玻璃板边部由于风荷载造成玻璃边部窗扇出现较大的剪切变形；对于玻璃边部直接侵蚀、室外暴露性能，经过多年实际使用的经验，使用硅酮结构胶做第二道密封胶，长期使用没有大的问题。钢化玻璃和热增强玻璃由于具有高的机械强度，在许多玻璃DPG系统上使用。由于钢化玻璃表面质量较浮法玻璃低许多，经常导致中空玻璃失效。这样在实际生产过程中就需要增加第一道密封胶的厚度来与这些玻璃的表面进行充分粘接，但是第一道密封胶的厚度增加，通过第一道密封胶进入到中空玻璃内部的潮气的量也增加了，将影响中空玻璃的耐久性。此外，当玻璃受到风荷载时，因为中空玻璃的两片玻璃同样弯曲，将在玻璃边部产生剪切变形。丁基胶具有由于具有极低的水气渗透特性，从防止水气渗透角度看是非常好的第一道密封材料，但是丁基胶会产生塑性流动或者塑性变形，即经常出现丁基胶移动进入中空玻璃内部，甚至在无框安装时，在日常风荷载变化时也产生移动。由于丁基胶是粘性材料，一旦出现移动，将破坏丁基胶做为第一道密封胶的作用，这样水气渗透将加速，中空玻璃寿命将降低。

带有特殊设计间隔层的中空玻璃：通常采用特殊间设计的间隔层用来解决丁基胶的塑性移动或塑性变形的问题，改进的中空玻璃间隔层示意图见图2。由于间隔层高度增加，第一道密封胶能够保持在玻璃和铝条之间具有足够的间隙，并达到连续阻挡潮气进入中空玻璃内部的功能，也因为第一道密封胶增加了高度方向的长度，甚至在与玻璃接触的厚度方向稍微增加，也能够维持中空玻璃的耐久性能。此外，铝条尺寸增加以及暖边胶条波浪形结构的密封胶中，还能够增加干燥剂的数量，改进中空玻璃的耐久性（见图3）。

6. 玻璃炸裂原因分析玻璃破裂削弱了建筑的舒适和安全，重新更换和安装新的玻璃或者中空玻璃花费很高，这里将讨论玻璃破碎的原因及评估最小数量。 玻璃破裂的特性取决于玻璃的品种，退火玻璃破损成尖的-边部尖的/锋利的，尽管这些可以保持在窗框里，取决于装配的方法。当加固玻璃破损，破裂成相对微笑的小块（小方块），通常会掉出窗框外部，防止破损图案观察。夹层玻璃破损将保持粘着，可以观察破损的图案，可以鉴别破损的原因。玻璃破损的原因象我们看到的，玻璃具有象玻璃纤维增强塑料一样的高强度，然而，薄的玻璃由于看不见的小的缺陷存在，将降低应力，象已经知道的Griffith裂纹，能够导致应力集中允许裂纹传播。大的可见缺陷也会降低玻璃的应力。退火玻璃破损的潜在原因如下：均衡的负载；碰撞；边部损害；差劲的装配；位置损害；热应力。前面我们已经阐述了硫化镍导致玻璃自爆的机理，这里我们重点探讨玻璃热应力炸裂的原因： 额外的热应力可以导致玻璃破碎，图例说明，不同部分玻璃温度差别引起玻璃板内的热应力，举例来说，在夏季，玻璃中心的温度较玻璃边部的温度上升快，因为玻璃边部装配在窗框的内部不能直接受到辐射热，这部分玻璃面积可以忽略太阳辐射，玻璃中心在太阳光照射时将吸收热量导致温度增加并膨胀，这样玻璃边部将承受玻璃中心膨胀产生带来的拉应力。玻璃边部膨胀在下面公式给出：L =  x Lx ΔT在这里： 是热膨胀系数；L是原始长度；ΔT是玻璃边部与中心的温度差。诱导应力由下式给出： = ( L / L ) x E 这里，E是Young’s模数；一度温度差的诱导应力 x E， = 10 x 10-6 / 0C和 E = 70,000 MPa ( N/mm2 )  一度温度差引起的应力大约是0.7 MPa ( N/mm2 )。当应力水平超过20MPa( N/mm2 )时，退火玻璃热炸裂十分危险，玻璃中心与玻璃边部温度差达到30℃必然引起玻璃热炸裂。如果玻璃的切割很差、操作损害或者装配错误，炸裂将在更低的温度下发生。因为诱导应力集中的作用，一般玻璃炸裂都是从不理想的玻璃边部开始的，这些炸裂很容易鉴别，所有热应力炸裂的裂纹在起始点全部与玻璃端部垂直相交。图例是典型的热应力炸裂的图。玻璃边部炸裂纹的数量取决于玻璃板的边部是否损害（单个裂纹）或者切割干净（超过一个裂纹）。一般来讲，在玻璃安装时，应该控制玻璃边部垫块的硬度，垫块不能太硬，这样容易加剧玻璃炸裂的危险。对阳光控制玻璃玻璃来说，典型的代表是着色玻璃和镀膜玻璃，在直接面对太阳光的辐射时，比普通浮法玻璃更易吸热，从而增加玻璃热炸裂的可能性。当阳光控制玻璃被应用在中空玻璃上时，这种可能性更加明显。当在中空玻璃的内片采用LOW-E镀膜和外片采用阳光控制玻璃时，这种组合进一步增加了阳光控制玻璃的表面温度，同时增加了热炸裂的可能性。所以在选用这样类型的中空玻璃时，应该建议所有玻璃全部采用钢化处理或者做热增强处理，以降低热炸裂的可能。而对中空玻璃来说，退火玻璃制作的中空玻璃将增加热炸裂的危险，因为中空玻璃较单片玻璃加热的速度快。玻璃的边部间隔也具有影响，尤其是带有铝条间隔框的中空玻璃，铝间隔框象一个热桥，在冬季，铝条传导热到外面玻璃边部，当太阳照射时减少中心到边部的温度差，暖边间隔越来越被证明虽然他们提高整体中空玻璃的性能并减少凝露的危险，但是他们将增加热炸裂的危险。玻璃热安全也受窗框设计的影响，重要的因素是从窗框到周围建筑结构的热流以及窗框对太阳辐射的反映。如果窗框材料的导热性能好，与周围墙体直接接触并具有良好的热耦合，将导致玻璃边部温度降低，随着玻璃中心温度升高，将增加玻璃热炸裂的危险。最明显的例子是玻璃直接与混凝土或者砖墙接触，玻璃炸裂的可能性极大。窗框材料、颜色和设计将影响窗框的温度上升并影响玻璃边部的辐射反映，采用暗色的窗框材料将降低玻璃炸裂的危险。房屋内侧的环境条件也会影响到通过玻璃吸收和损失的热量。房屋内部较暗的光线会反射辐射光，并限制屋内空气的流动，从而减少热量的损失；房屋内的结构部分会将屋内的辐射热反射到玻璃上，而屋内的辐射加热器也会将更多的热量辐射到玻璃上。房屋外部的特征，如外部遮蔽等，也会影响玻璃的热炸裂。例如玻璃外部的遮蔽能降低玻璃外表面的温度，减少反射，从而增加在严寒地区玻璃表面的内外温差，增加玻璃热炸裂的可能性。玻璃外部的遮蔽可包括房屋外部的阳台、走道、附近的建筑或树木等。建筑外部突出的立柱随着太阳光的移动，能成为一个缓慢移动的建筑外部遮蔽物，从而使得玻璃表面在不同时段内产生较大的温差，从而可能导致玻璃热炸裂现象。正确的安装玻璃是非常必要的，正确的安装能避免玻璃角部的破裂，并减少由于热应力和结构应力而产生的玻璃破裂现象。玻璃在建筑中安装时应该被合理地支撑，同时与外部的结构应该有一定的间隙，以允许玻璃在受到外部的热应力和结构应力时而具有一定的位移，同时避免玻璃与金属物的接触，特别是避免玻璃部分地和金属接触。门窗和幕墙上的玻璃垫片应该能够在外部的温度不断变化时，有一定的伸缩性，不会因此而对玻璃产生结构应力。7. 正确的玻璃安装方式正确的中空玻璃安装应该做到： 保护和支撑中空玻璃; 允许中空玻璃和窗扇之间有一定的位移量; 防止积水流进安装中空玻璃的窗槽中; 确保通风系统设计正确; 延长中空玻璃的服务使用寿命;导致中空玻璃失效的主要原因就是因为在安装中空玻璃的窗框槽中长期有水存在 ，如果安装不合适的话, 积水会从窗户的两侧玻璃表面上流进窗槽中。影响中空玻璃安装的因素包括:a) 设计的经济性:确定中空玻璃安装系统的相对成本: 如初期的制造安装成本和预期的使用寿命;b) 安装操作水平:不考虑成本的话, 必须保证安装的正确性, 以使其能具有最大的使用性能;c) 窗扇和窗扇中放玻璃的间隙:窗扇的尺寸和设计正确与否, 能影响中空玻璃是否具有好的使用性能;d) 玻璃的种类和尺寸:采用LOW-E玻璃或较大尺寸的玻璃原片,将对中空玻璃系统造成较大的压应力;e) 窗扇的种类:铝窗, 塑窗和木窗的尺寸均会随着环境温度和压力的波动而产生变化;f) 环境条件:中空玻璃结构尺寸也会随着环境温度和湿度的波动而产生变化;综上所述, 合理的中空玻璃安装方法是一种折衷的方法: 即是在理想的中空玻璃支撑方式、防水处理方法和实际的经济成本、公差、好的安装质量之间找到一种平衡的方法。造成中空玻璃安装后的失效的原因大致包括：a) 在低于5°C的环境温度下, 现场安装中空玻璃;b) 在窗框或窗扇的四个角连接部位(无论是焊接法还是螺接法)处, 或者是窗扇和中空玻璃的接触间隙部位, 都没有进行很好的密封;c) 安装中空玻璃的窗槽内不干净或者有污染物;d) 中空玻璃在安装的窗槽中出现水平方向的移动;e) 没有正确地进行打胶(在窗扇和中空玻璃接触部位), 未放置缓冲垫块, 中空玻璃的中心和窗扇的中心不一致;f) 采用了不合适的密封中空玻璃的安装材料, 或者是密封胶之间不兼容;g) 没有正确或者甚至没有放置安装中空玻璃的定位块和垫块;h) 没有正确地安装窗框;i) 窗扇和玻璃压条之间没有足够的密封或打胶材料;j) 窗扇, 安装中空玻璃的窗扇槽, 或者支撑中空玻璃的定位块已损坏;k) 在需要打密封胶或放胶带的部位间隙不够;l) 工人安装水平差;正确的中空玻璃安装方法应该为：a) 中空玻璃在高于5°C的环境温度时, 才能进行现场安装；在低于这个温度下安装时, 窗框或窗扇均可能结雾或结露, 最终将影响所需打密封胶或安放胶带部位的密封质量;b) 形成一个防水层:在窗扇和中空玻璃之间打上玻璃密封胶, 将成为一道屏障, 能有效地防止积水进入中空玻璃的安装槽;c) 在窗扇和中空玻璃之间, 硬的密封毛条下再打一道密封胶，当打该道密封胶时, 打在窗扇与玻璃间隙部位的厚度应该为4mm; 同时该密封胶和窗扇之间的接触应有一定的弹性;d) 表面的清理，确保窗扇和玻璃边部没有污物, 便于安装中空玻璃;e) 玻璃垫块，应采用80-90邵氏硬度的氯丁橡胶或EPDM作为玻璃垫块的原材料; 建议在窗扇边部各1/4部位放置约25mm长的玻璃垫块;f) 避免玻璃的破损，在安放中空玻璃应轻拿请放, 避免玻璃边部被破坏或由于压力而产生破损;g) 密封胶带的压缩量，所有的密封胶带都应该保证有合适的压缩量, 具体的压缩量由供应商提供, 压缩时变化量为10% - 50%;h) 内部空气屏障，当窗扇上带有通风孔或气压平衡孔时, 应该在窗扇内侧与中空玻璃之间的间隙处安装一道空气屏障 (即加一道密封胶);i) 窗扇和中空玻璃之间的间隙，保证窗扇和中空玻璃之间有最小的间隙. 民用建筑门窗要求通常窗扇和中空玻璃之间的最小间隙为3mm;j) 通风孔，-- 中空玻璃安装应确保安装中空玻璃的窗槽与外部通风良好;通风孔的尺寸, 形状和位置都是很关键的尺寸-- 通风孔的直径最小为6mm或者是5mm X 10 mm的槽。安装中空玻璃时应保证长时间地无积水进入安装中空玻璃的窗槽中;应防止有水与中空玻璃的密封胶长期接触; 安装中空玻璃的密封胶应该和中空玻璃的密封胶相互兼容, 不发生反应;各种窗型中空玻璃安装建议：

控制窗户表面凝露如果中空玻璃与窗扇之间没有有效的水气密封屏障的话，在室内玻璃表面温度较低的区域将产生结露，并逐渐凝结成水珠流进窗扇与中空玻璃的间隙中（即窗框槽中）。如在窗扇的四个焊接或螺接角部位置通常会忽略打密封胶，没有防水措施，由于流进安装中空玻璃窗框槽中的水无法清除，因此造成中空玻璃长期处在一个湿度很大的使用环境中。窗扇上中空玻璃的外部定位块内表面如果遇到潮湿的空气时，将在最冷的区域产生凝露结水现象，当这个表面的潮气饱和并开始凝露时，将使周围的空气湿度降低（变干燥）并产生不同的湿度梯度，从而使得潮气进一步不断地进入安装中空玻璃的窗框槽中，如果窗扇螺接的4个角部连接区域间隙很大，或者中空玻璃和窗扇上的定位块没有很好密封的话，将加速热量的传导，从而加剧潮气不断进入安装中空玻璃的窗槽区域。存在于安装中空玻璃窗框槽中的积水随着条件温度升高和降低，导致水气蒸发和凝结，使中空玻璃一直处于类似高温高湿的实验状态中，很容易失效。这是导致中空玻璃失效的主要原因, 而且将影响任何一种中空密封系统的长久使用性能。因此，为了提高中空玻璃的使用寿命，合理的中空玻璃安装也同样是十分关键的因素。参考文献：1．Mr. Hirotsune Okubo -A Study on Durability of Insulating Glass Units for Frameless Glazing Systems 2．Dr. Richard Harris, Mr. Robert Lilly & Mr. Tony Willmott, Sandberg-A Consultants Toolbox for Investigating Nickel Sulfide Failures in Toughened Glass3．PD Dr. Andreas Kasper-- Fundamentals of Spontaneous Breakage Mechanism Caused by Nickel Sulfide 4．Christopher J. Barry-- VISUAL DISTORTIONS IN HEAT TREATED GLASS AND SEALED INSULATING GLASS5．TruSeal Technologies Technical Bulletin--Effect of Glazing on I.G.Unit Durability6. Chris Barry-- Liability & Life Cycle of Capillary Tubes”

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