既有幕墻玻璃典型失效模式及原因分析

玻璃破裂失效及整體墜落是玻璃幕墻應用過程中最典型的失效模式，也是引起安全隱患最多和最重要的因素。因選材不當、設計不當、施工不當及受材料本身性能退化、老化情況等影響，幕墻玻璃會出現(xiàn)各種各樣的失效模式。（1）鋼化玻璃自爆：鋼化玻璃自爆是指在無載荷作用下鋼化玻璃發(fā)生的自發(fā)性炸裂現(xiàn)象。實際工程中，對于沒有外力沖擊、正常使用條件下，具有典型自爆裂紋的鋼化玻璃破裂也歸結為鋼化玻璃自爆。引發(fā)鋼化玻璃自爆的影響因素有：①玻璃中含NiS雜質，是引發(fā)鋼化玻璃破裂的最主要因素（占80%以上）。硫化鎳雜質呈球狀或橢球狀顆粒，金黃色、與玻璃不浸潤，見圖1。圖1玻璃內NiS雜質典型形貌圖（光學放大照片）②玻璃中有結石雜質。因雜質物理力學性能參數(shù)與玻璃不匹配，致使玻璃在升溫降溫過程中在顆粒附近產(chǎn)生張應力，從而誘發(fā)玻璃自爆。③鋼化玻璃鋼化應力過大或鋼化應力不均，會增大自爆概率的可能。④玻璃表面存在缺角、劃傷，邊緣存在爆邊、爆角、劃傷等缺陷，從而使玻璃在服役過程中，易在該部位起裂產(chǎn)生突發(fā)性爆裂現(xiàn)象。（2）玻璃幕墻構件制作及安裝施工不當引發(fā)玻璃破裂：JGJ102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》中規(guī)定了明框幕墻的玻璃與鋁框槽口的配合尺寸，且玻璃的下邊緣應采用兩塊壓模成型的氯丁橡膠墊塊支承，并按規(guī)定型號選用橡膠條鑲嵌粘結在玻璃的四周。幕墻安裝施工中對玻璃四周的嵌入量及空隙控制不到位，就會使玻璃不能適應熱脹冷縮的變形及主體結構層間位移或其他荷載作用下導致的框架變形，造成玻璃破碎。圖2為安裝導致的玻璃破裂照片。圖2安裝導致的幕墻玻璃破裂照片（3）建筑玻璃熱炸裂：建筑玻璃的熱炸裂是一個多因素問題，受到玻璃自身性能和外部環(huán)境條件等復雜影響作用。玻璃自身造成熱炸裂的影響有三類原因：太陽輻射、外加荷載和設計因素。除這三種原因外，玻璃與框架作為結構整體，還受制造和裝配方面的影響。（4）中空玻璃密封失效及外片脫落：應用于建筑幕墻上中空玻璃失效模式有多種，主要有如下幾方面：①中空玻璃露點、結露、結霜。在中空玻璃的制作過程中，如果選用了氣體滲透系數(shù)較大的密封膠，則易導致中空玻璃密封不良，或者因中空玻璃密封單元出現(xiàn)脫膠、斷膠，密封膠失效、老化時，也可造成密封單元水密性不足，從而給中空玻璃水氣進入敞開了通道，造成中空玻璃露點、結霜、漏水等現(xiàn)象，直接造成中空玻璃隔熱功能失效，如圖3所示。圖3中空玻璃露點失效照片②中空玻璃密封膠流淌滲油。一些企業(yè)為降低成本，在硅酮密封膠產(chǎn)品中摻入低沸點物質如白油來代替二甲基硅油。白油基本組成為飽和烴結構，分子量較小、沸點低、易揮發(fā)，尤其是在環(huán)境溫度較高的情況下，白油必將揮發(fā)、滲出，從而產(chǎn)生中空玻璃密封膠流淌現(xiàn)象，如圖4所示。圖4中空玻璃密封膠內部流暢滲油③中空玻璃外片脫落。引起中空玻璃外片脫落主要因素有：中空玻璃密封膠同玻璃的粘結強度達不到要求；中空玻璃二道密封膠注膠寬度不滿足要求；隱框安裝形式的幕墻，玻璃下面沒有任何托附結構，或者托附結構未托到外片玻璃，致使中空玻璃二道密封膠受外片玻璃自重長期作用，從而易導致密封膠失效致使外片玻璃脫落。（5）夾層玻璃邊部脫膠：夾層玻璃出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象時，膠片與玻璃分開，有間隙，尤其在邊部往往更容易出現(xiàn)，如圖5所示。這種脫膠主要是由于夾層玻璃使用的PVB膠片對水蒸氣比較敏感，在長期的水汽的作用下，失去粘結效果。圖5夾層玻璃邊部脫膠（6）鍍膜玻璃變色、氧化、脫膜：我國現(xiàn)在使用的幕墻玻璃，一般是采用鍍膜玻璃復合而成的中空玻璃。在使用過程中，有些與中空玻璃復合的Low-E玻璃，因中空玻璃發(fā)生密封失效，導致大量水汽進入中空層，致使Low-E膜發(fā)生氧化、變色等現(xiàn)象。（7）玻璃表面劃傷、灼傷：在幕墻施工過程中可能造成玻璃表面劃傷、灼傷等情況。在幕墻施工焊接過程中，由于未對玻璃表面進行有效防護，致使大量高溫焊渣掉到玻璃表面，并熔化玻璃，在后續(xù)清理玻璃表面焊渣時，會在玻璃表面形成凹坑，造成對玻璃的損傷，見圖6（a）。另外，由于施工或使用保護不當，當玻璃與硬物接觸時，也易在玻璃表面形成劃痕，見圖6（b）。（a）表面灼傷（b）表面劃傷

圖6玻璃表面灼傷和劃傷照片玻璃幕墻安全服役是保障城市安全的重要因素之一。應用于幕墻表皮上的玻璃材料，當選材、設計、施工不當，或受材料本身性能退化、老化情況等影響時，會產(chǎn)生各種各樣的失效模式，有些失效會帶來嚴重的安全隱患。因此，在幕墻的使用