結構師專業知識中空玻璃失效原因
中空玻璃作為高中檔材料在建築上和其它領域已被廣泛采用。除建築上大量使用之外在其它行業如鐵路運輸
、製冷行業的用量也逐漸增大。中空玻璃作為玻璃的深加工產品,因具價格較高`多在關鍵部位時使用’如高
層建築、火車空調車窗、冷櫃觀察窗等。在安裝使用後,一旦出現質量問題及破損需進行更換非常困難,並且
更換費用很高`因此對中空玻璃能保證長期有石家莊玻璃廠家效的便用提出了更高的要求。雖然目前還沒有
對中空玻璃的有效使用時間做出明確的規定`但生產廠應采取各種措施盡量保證中空玻璃有足夠長的有效使
時間以滿足各種不同用途的需要。
中空玻璃是由兩片或兩片以上玻璃中間用帶有幹燥劑的間隔框隔開周邊密封的玻璃製品是一種複合產品、其
性能和功能均不同於普通玻璃`存在使用壽命和有效期問題。影響中空玻璃有效使用時間的原因主要有空氣
層露點上升`玻璃完整性喪失功能衰減等。石家莊玻璃廠家產生的原意是多方麵的如製造材料的性能、製造
工藝及控製、安裝方法等。本文影響中空玻璃有效使用時間的各種因素進行分析`提出延長中空玻璃有效使
用時間的措施。
一、中空玻璃失效的主要原因
中空玻璃失效的直接原因有兩種:一是空氣石家莊玻璃廠家層內露點上升。當環境溫度降低到使玻璃表麵的
溫度低於空氣層內的氣體露點時空氣層內的水汽便在玻璃內表麵產生結露或結霜(玻璃內表麵溫度高於0°C
時結露`低於O℃ 時結霜)。由於玻璃內表麵的結露或結霜`將會嚴重影響中空玻璃的透視性`並降低中空玻璃
的隔熱效果`同時長時間的結露會使玻璃的內表麵發生黴變或析堿’產生白斑。二是中空玻璃的炸裂`當中空
玻璃在安裝、使用中由於安裝不當、環境溫度變化、日照及風壓的作用使玻璃發生炸裂。玻璃破裂後(即使
極小的裂縫存在)會失去其密封性`在空氣內出現結露、結霜從而喪失使用功能。
我們曾對使用兩年後的中空玻璃失效情況石家莊玻璃廠家進行了調查’失效率為3-5%。各種失效原因之比見
表1。從表1中可以看出`失效原因中比例大的是露點上升(中空層內結露)其次玻璃炸裂。這兩種原因構成了
總失效的89%。
二、中空玻璃失效原因分析
1、露點上升的主要原因:
中空玻璃的露點是指密封於空氣層中的空氣濕度達到飽和狀態時的溫度’低於該溫度時空氣層中的水蒸氣會
凝結成液態或固態水。露點與空氣的相對濕度和空氣中的含水量之間的對應關係見表2。
顯然水的含量越高,空氣的露點溫度也越高。當玻璃內表麵溫度低於空氣層內空氣的露點時,空氣中的水會在
玻璃的內表麵凝結露或結霜(標準GB11944-89《中空玻璃》中規定露點為一4O℃ )。中空玻璃露點上升是由
於界的水進入空氣層而又不能被幹燥劑吸收所造成的。下列三種原因可導致中空玻璃的露點上升:
(1)密封膠中存在的機械雜質或生產時的塗膠過程中擠壓不連續而存在的毛細孔,在空氣層內外壓差或濃度梯
度的作用下,空氣中的水通過氣體流通或擴散進入空氣層中使中空玻璃空氣層中的水分含量增加。
(2)水汽通過聚合物(密封膠一般均為高分子聚合物)擴散
進入空氣層中。任何聚合物都不是不透氣的,通常用於中空玻璃的密封膠聚硫橡膠、矽橡膠、丁基橡膠等,也
是如此。對於這些高分子材料、其兩鍘曲於逸度差(壓差或濃度差)的存在,構成了聚合物做等溫擴散的驅動
力。在逸度較高的一惻聚合g/J分子因吸附氣體分子(空氣和水)進入圈體聚合物中ˇ移動並穿過聚合物鏈陣
從聚合物的另一側——逸度較低的一側釋放出來。對於中空玻璃的密封膠而言氵主要擴散物是空氣中的水份
水份的擴散遵循如下的關係式:
J=P/L P (1)
式中:J-擴散速度.指單位時間,單位麵積上氣體通過一定厚度的聚合物的擴散量。P-氣體滲透係數.是材料圃
有的一種物理性質。
L-聚合物的厚度
P一聚合物兩側的氣體分壓差
從上式可知,影響水蒸氣擴散的因素主要是聚合物的氣體滲透係數(氣密性)∶ 膠層厚度和空氣層內外的水汽
分壓差。
水汽擴散是中空玻璃失效的主要原因。
(3)幹燥劑的有效吸附能力低。中空玻璃幹燥劑的有效吸附能力指的是幹燥劑被密封於空氣層之後所具有的
吸附能力。它是分子篩的性能、空氣濕度、裝填量以及在空氣中放置時間等的函數。密封於中空玻璃空氣層
中的幹燥劑其作用主要有兩個’其—是吸附掉生產時密封於空氣中的水份’使得中空玻璃有合格的初始露點
:其二是不斷的吸附從環境中通過膠層擴散到空氣中層中的水份、保持中空玻璃始終有符合使用要求的露點
因此要求幹燥劑要有較強的吸附能力。如果幹燥劑的吸附能力差,不能有效的吸附通過擴散進入空氣層中的
水份,會導致水份在空氣中聚集,水分壓升高，中空玻璃的露點上升。
2、玻璃炸裂的原因:
導致中空玻璃炸裂有多種原因。有生產方麵的,也有安裝方麵的。玻璃炸裂的主要原因可以歸納為以下幾種:
(1)生產環境溫度生產中空玻璃時、密封於空氣層內的壓力是生產環境溫度下的壓力。使用過程中`往往是使
溫度和生產環境溫度相差較大。空氣的熱脹冷縮會使空氣層的壓力發生變化`夏季時環境溫度一般都高於
生產環境溫度、中空玻璃空氣層中的空氣發生膨脹,空氣層產生正壓`特別是用吸熱玻璃和鍍膜玻璃製作的中
空玻璃`玻璃的吸熱效果很強`空氣層內的溫升更高’產生的正壓也更大。當由於空氣層空氣膨脹引起的壓力
高於玻璃的破壞壓力時、玻璃便會發生破裂。大部分的玻璃炸裂都是由此原因引起的。同樣在冬季’環境溫
度低,空氣層內空氣收縮而產生負壓`在風雪荷載的聯合作用下`也會使玻璃發生炸裂。
(2)選擇玻璃不當
在建築的向陽麵使用未經增強的吸熱玻璃、曲於吸熱玻璃在向陽麵使用時極易吸收太陽能而升溫`發生熱炸
裂。
(3)玻璃在生產時變形
水平法生產中空玻璃時(目前手工生產幾乎全部是水平法)、由於下片玻璃受支撐的麵積較少而且支撐點多在
中心部位、上片玻璃的重量全部加到下片玻璃上’使下片玻璃向上彎曲,結果造成中空玻璃的空氣層厚度變
薄。玻璃安裝使用時自然在空氣層內存在負壓,玻璃上產生預應力麵積較大的中空玻璃這種現象更為突出。
由於玻璃上預應力的存在’減少了其抗風壓的強度和抗外力的能力`在外界因素變化時容易發生破裂。
(4)安裝玻璃時,玻璃上產生預應力
玻璃在安裝時,框架不平或彈性密封膠條質量不佳而使玻璃發生彎曲變形、從而使玻璃產生預應力、曲於玻
璃預應力的存在降低了玻璃的抗風壓力能力,甚至發生炸裂。
(5)玻璃邊部存在小裂口
在生產中玻璃磨邊質量不好或在運輸中玻璃的邊部由於受到碰撞產生小裂紋而在安裝前又不易被發現(由於
周邊塗膠)’安裝後裂紋增長而使玻璃破裂。
