既有幕墙玻璃典型失效模式及原因分析

玻璃破裂失效及整体坠落是玻璃幕墙应用过程中最典型的失效模式，也是引起安全隐患最多和最重要的因素。因选材不当、设计不当、施工不当及受材料本身性能退化、老化情况等影响，幕墙玻璃会出现各种各样的失效模式。（1）钢化玻璃自爆：钢化玻璃自爆是指在无载荷作用下钢化玻璃发生的自发性炸裂现象。实际工程中，对于没有外力冲击、正常使用条件下，具有典型自爆裂纹的钢化玻璃破裂也归结为钢化玻璃自爆。引发钢化玻璃自爆的影响因素有：①玻璃中含NiS杂质，是引发钢化玻璃破裂的最主要因素（占80%以上）。硫化镍杂质呈球状或椭球状颗粒，金黄色、与玻璃不浸润，见图1。图1玻璃内NiS杂质典型形貌图（光学放大照片）②玻璃中有结石杂质。因杂质物理力学性能参数与玻璃不匹配，致使玻璃在升温降温过程中在颗粒附近产生张应力，从而诱发玻璃自爆。③钢化玻璃钢化应力过大或钢化应力不均，会增大自爆概率的可能。④玻璃表面存在缺角、划伤，边缘存在爆边、爆角、划伤等缺陷，从而使玻璃在服役过程中，易在该部位起裂产生突发性爆裂现象。（2）玻璃幕墙构件制作及安装施工不当引发玻璃破裂：JGJ102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》中规定了明框幕墙的玻璃与铝框槽口的配合尺寸，且玻璃的下边缘应采用两块压模成型的氯丁橡胶垫块支承，并按规定型号选用橡胶条镶嵌粘结在玻璃的四周。幕墙安装施工中对玻璃四周的嵌入量及空隙控制不到位，就会使玻璃不能适应热胀冷缩的变形及主体结构层间位移或其他荷载作用下导致的框架变形，造成玻璃破碎。图2为安装导致的玻璃破裂照片。图2安装导致的幕墙玻璃破裂照片（3）建筑玻璃热炸裂：建筑玻璃的热炸裂是一个多因素问题，受到玻璃自身性能和外部环境条件等复杂影响作用。玻璃自身造成热炸裂的影响有三类原因：太阳辐射、外加荷载和设计因素。除这三种原因外，玻璃与框架作为结构整体，还受制造和装配方面的影响。（4）中空玻璃密封失效及外片脱落：应用于建筑幕墙上中空玻璃失效模式有多种，主要有如下几方面：①中空玻璃露点、结露、结霜。在中空玻璃的制作过程中，如果选用了气体渗透系数较大的密封胶，则易导致中空玻璃密封不良，或者因中空玻璃密封单元出现脱胶、断胶，密封胶失效、老化时，也可造成密封单元水密性不足，从而给中空玻璃水气进入敞开了通道，造成中空玻璃露点、结霜、漏水等现象，直接造成中空玻璃隔热功能失效，如图3所示。图3中空玻璃露点失效照片②中空玻璃密封胶流淌渗油。一些企业为降低成本，在硅酮密封胶产品中掺入低沸点物质如白油来代替二甲基硅油。白油基本组成为饱和烃结构，分子量较小、沸点低、易挥发，尤其是在环境温度较高的情况下，白油必将挥发、渗出，从而产生中空玻璃密封胶流淌现象，如图4所示。图4中空玻璃密封胶内部流畅渗油③中空玻璃外片脱落。引起中空玻璃外片脱落主要因素有：中空玻璃密封胶同玻璃的粘结强度达不到要求；中空玻璃二道密封胶注胶宽度不满足要求；隐框安装形式的幕墙，玻璃下面没有任何托附结构，或者托附结构未托到外片玻璃，致使中空玻璃二道密封胶受外片玻璃自重长期作用，从而易导致密封胶失效致使外片玻璃脱落。（5）夹层玻璃边部脱胶：夹层玻璃出现脱胶现象时，胶片与玻璃分开，有间隙，尤其在边部往往更容易出现，如图5所示。这种脱胶主要是由于夹层玻璃使用的PVB胶片对水蒸气比较敏感，在长期的水汽的作用下，失去粘结效果。图5夹层玻璃边部脱胶（6）镀膜玻璃变色、氧化、脱膜：我国现在使用的幕墙玻璃，一般是采用镀膜玻璃复合而成的中空玻璃。在使用过程中，有些与中空玻璃复合的Low-E玻璃，因中空玻璃发生密封失效，导致大量水汽进入中空层，致使Low-E膜发生氧化、变色等现象。（7）玻璃表面划伤、灼伤：在幕墙施工过程中可能造成玻璃表面划伤、灼伤等情况。在幕墙施工焊接过程中，由于未对玻璃表面进行有效防护，致使大量高温焊渣掉到玻璃表面，并熔化玻璃，在后续清理玻璃表面焊渣时，会在玻璃表面形成凹坑，造成对玻璃的损伤，见图6（a）。另外，由于施工或使用保护不当，当玻璃与硬物接触时，也易在玻璃表面形成划痕，见图6（b）。（a）表面灼伤（b）表面划伤

图6玻璃表面灼伤和划伤照片玻璃幕墙安全服役是保障城市安全的重要因素之一。应用于幕墙表皮上的玻璃材料，当选材、设计、施工不当，或受材料本身性能退化、老化情况等影响时，会产生各种各样的失效模式，有些失效会带来严重的安全隐患。因此，在幕墙的使用