淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐急冷急熱性

淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐急冷急熱性

德國(guó)苯水處理工藝后的玻璃。其特點(diǎn)是在玻璃表面形成壓應(yīng)力層,機(jī)械強(qiáng)度和耐熱沖擊強(qiáng)度得到提高,并具有特殊的碎片狀態(tài)。但鋼化玻璃自爆問(wèn)題始終無(wú)法回避。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種:一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆,例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等;二是由玻璃中硫化鎳(NiS)雜質(zhì)膨脹引起的自爆。對(duì)這兩種不同類型應(yīng)明確分類,區(qū)別對(duì)待,采用不同方法來(lái)應(yīng)對(duì)和處理。前者一般目視可見(jiàn),檢測(cè)相對(duì)容易,故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā),無(wú)法目測(cè)檢驗(yàn),故不可控。在實(shí)際運(yùn)作和處理上,前者一般可以在安裝前剔除,后者因無(wú)法檢驗(yàn)而繼續(xù)存在,成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類自爆后更換難度大,處理費(fèi)用高,同時(shí)會(huì)伴隨較大的質(zhì)量投訴及經(jīng)濟(jì)損失,造成業(yè)主的不滿甚至更為嚴(yán)重的其他后果,被稱為“玻璃癌癥”。鋼化玻璃自爆還有一些其他因素:玻璃開槽及鉆孔的不合理、玻璃原片質(zhì)量較差、厚度不均如壓花玻璃、應(yīng)力分布不均例如彎鋼化玻璃及區(qū)域鋼化玻璃等。硫化鎳的來(lái)源:浮法生產(chǎn)線的安裝過(guò)程中,熔窯內(nèi)鎳化合物的潔凈度目前沒(méi)有受到更多在建浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注,其中主要有熔窯內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)后遺留下的焊頭、焊渣。理性的講,一個(gè)接縫在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生上百個(gè)甚至上萬(wàn)個(gè)小的鎳化合物也是很正常的,其實(shí)這也是直接影響整個(gè)窯爐產(chǎn)出浮法玻璃含鎳量。表面看似一片完好的鋼化玻璃也許就因?yàn)楹幸粋€(gè)大于60μm的硫化鎳而埋下隱患。硫化鎳是一種晶體,存在高溫相和低溫相,相變溫度為379℃。國(guó)外研究證明:玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳,燃料及輔料帶入硫,在1400℃~1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。當(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí),硫化鎳以液滴形式隨機(jī)分布于熔融玻璃液中。當(dāng)溫度降至797℃時(shí),這些小液滴結(jié)晶固化,硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相(六方晶體)。當(dāng)溫度繼續(xù)降至379℃時(shí),發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS(三方晶系),同時(shí)伴隨體積膨脹2%~4%,且表面粗糙。如果這些雜質(zhì)是在鋼化玻璃張應(yīng)力區(qū)內(nèi),則體積膨脹就可能引起自發(fā)炸裂。如果硫化鎳相變沒(méi)有轉(zhuǎn)換完全,則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下,這一過(guò)程仍然繼續(xù),只是速度很低而已。當(dāng)玻璃鋼化加熱時(shí),玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后,玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時(shí)間很短,來(lái)不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中?？焖偌崩涫共ＡУ靡凿摶?形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體。在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進(jìn)行著,體積不斷膨脹擴(kuò)張,對(duì)其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力層,位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時(shí)體積膨脹也形成張應(yīng)力,這兩種張應(yīng)力疊加在一起,足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。玻璃在鋼化爐內(nèi)加熱時(shí),因?yàn)榧訜釡囟雀哂谙嘧儨囟?硫化鎳全部轉(zhuǎn)化為高溫相。在隨后的淬冷過(guò)程中,高溫相來(lái)不及轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏叵?從而被凍結(jié)在鋼化玻璃中。在室溫環(huán)境下,高溫相是不穩(wěn)定的,有逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏叵嗟内厔?shì)。這種轉(zhuǎn)變伴隨著約2%~4%的體積膨脹,使玻璃承受巨大的相變張應(yīng)力,從而導(dǎo)致自爆。為了減少由硫化鎳微粒引起的自爆,可以對(duì)鋼化玻璃進(jìn)行均質(zhì)處理。國(guó)內(nèi)外的很多鋼化玻璃廠家都采用了均質(zhì)處理工藝來(lái)預(yù)防自爆,但實(shí)際應(yīng)用效果表明,進(jìn)行均質(zhì)處理后的鋼化玻璃,在服役過(guò)程中仍然會(huì)發(fā)生自爆現(xiàn)象。由于鋼化玻璃自爆問(wèn)題的原因不清、責(zé)任不明,特介紹以下內(nèi)容供大家參考:1.鋼化玻璃的自爆時(shí)間沒(méi)有確定性,可能是剛出爐,也可能是出廠后1~2月,也有出廠1~2年才自爆的,2年后自爆的幾率就較小了。2.鋼化玻璃自爆的根本原因是因?yàn)椴Ａе泻辛蚧囯s質(zhì)。雜質(zhì)是如何混入的現(xiàn)還未根本查清,故現(xiàn)在還不能完全杜絕。3.鑒別鋼化玻璃的自爆,首先看起爆點(diǎn)(鋼化玻璃裂紋呈放射狀,均有起始點(diǎn))是否在玻璃中間。如在玻璃邊緣,一般是因?yàn)椴Ａ唇?jīng)過(guò)倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷,造成應(yīng)力集中,裂紋逐漸發(fā)展造成的;如起爆點(diǎn)在玻璃中部,看起爆點(diǎn)是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案(蝴蝶斑),如果有,那么仔細(xì)觀察兩小塊多邊形公用邊(蝴蝶的軀干部分)就應(yīng)有肉眼可見(jiàn)的黑色小顆粒(硫化鎳結(jié)石),則可判斷是自爆的,否則就應(yīng)是外力破壞的。4.如何減少鋼化玻璃的破損:a.優(yōu)先選用大廠出廠的原片玻璃,他們選材、工藝控制較嚴(yán),混入雜質(zhì)的幾率較小。b.應(yīng)對(duì)鋼化玻璃邊緣進(jìn)行倒角磨邊處理,減小應(yīng)力集中。c.做好玻璃的成品保護(hù),防止蹦邊、掉角,對(duì)蹦邊、掉角不大的用拋光機(jī)磨成圓弧面,減小應(yīng)力集中。d.采購(gòu)時(shí)要求玻璃廠進(jìn)行鋼化后的均質(zhì)處理(引爆處理,一般小廠沒(méi)有均質(zhì)爐,或者有也出于成本考慮不用),并與其約定自爆率,以備日后索賠。e.型材設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮玻璃的熱脹冷縮和層間位移變形,留夠變形空間,施工時(shí)注意玻璃下部的墊塊的厚度和硬度以及玻璃與框周邊的間隙。鋼化玻璃中硫化鎳引起自爆的原因主要取決于環(huán)境溫度引起張應(yīng)力的相變,為了降低和