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2010-11-23 14:17 來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ) 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
NiS導致鋼化玻璃的自爆問(wèn)題
硫化鎳引起熱增強以及鋼化安全玻璃自爆的問(wèn)題,在最近的幾年在我國許多幕墻工程上十分普遍,也給很多企業(yè)造成極大的損失,雖然業(yè)內人士嘗試使用多種測量方法解決這個(gè)問(wèn)題,但是由于一直沒(méi)有完全成功,仍然在建筑幕墻以及許多現代建筑上遺留了非常實(shí)際的問(wèn)題。本文重點(diǎn)探討NiS引起鋼化玻璃自爆的機理。
概述:
由于浮法玻璃制作工藝的原因,玻璃內部可能包含硫化鎳雜質(zhì),這些雜質(zhì)以小水晶狀態(tài)存在,在一般情況下,不會(huì )造成玻璃破損,但是在玻璃熔化以及鋼化處理過(guò)程中,經(jīng)過(guò)穩態(tài)390℃的溫度條件,改變了α態(tài)-硫化鎳NiS的組成。在這個(gè)過(guò)程中,由于玻璃冷卻速度快,導致NiS沒(méi)有轉換所需要的時(shí)間,因而被冰凍在玻璃成分內,硫化鎳NiS沒(méi)有轉換本身的相態(tài)。β態(tài)-硫化鎳NiS的體積較α態(tài)-硫化鎳NiS的體積高2.2%到4%,從α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉換可以導致玻璃內部產(chǎn)生誘導應力、壓力導致在包含物周?chē)a(chǎn)生半圓的裂紋,這些變化在尺寸達到臨界之前一直是穩定的,最終取決于玻璃內部包含物周?chē)h(huán)境壓力狀況。
在室溫條件下,α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉換是緩慢的,需要很長(cháng)時(shí)間。當Nis的體積增長(cháng)超過(guò)鋼化玻璃可以接受的臨界狀態(tài)時(shí),自爆就會(huì )發(fā)生。NiS具有典型的熟化周期,最長(cháng)的可以達到4-5年的時(shí)間,主要引起的原因是玻璃與硫化鎳NiS的熱膨脹系數不同造成的。
歐洲標準(prEN14179-1)已經(jīng)提議采用熱浸程序克服鋼化玻璃自爆的問(wèn)題,這是破壞性實(shí)驗,經(jīng)過(guò)2個(gè)小時(shí)在290±10℃的溫度下,消除硫化鎳包含物對玻璃的擠壓。
自爆起始點(diǎn):
硫化鎳導致鋼化玻璃自爆引發(fā)點(diǎn)典型的是出現在玻璃中心部位,形狀類(lèi)似“蝶形”,兩個(gè)翅膀組成的形狀類(lèi)似五邊形或者六邊形,見(jiàn)圖1.對玻璃石頭做微量分析顯示,在玻璃斷面中心位置經(jīng)常發(fā)現鎳和硫磺附加在非常小的金屬如鐵以及銅上,顯微鏡顯示,硫鎳礦NiS是主要成分。從另一方面看,“蝶形”的出現并不一定能夠證明是硫化鎳NiS出現造成,也有其他材料能夠導致鋼化玻璃出現相同的現象,因為玻璃內部?jì)Υ媪颂叩哪芰俊?/p>
硫化鎳石頭大多數具有球形組成,有時(shí),他們也有一些橢圓形狀,這就顯示,在玻璃熔化過(guò)程中,他們一定被熔化而且沒(méi)有與玻璃融合。因此,象油在水中一樣,他們形成小滴游離在玻璃溶液中。另一方面,石頭表面是粗糙的,顯示在玻璃冷卻過(guò)程中發(fā)生了結晶化:從高溫到低溫過(guò)程中出現同素相態(tài)轉換。
同素相態(tài)轉換、熱膨脹、化學(xué)合成等,這個(gè)同素相態(tài)轉換是導致鋼化玻璃自爆的真正原因,NiS包含物遭受相態(tài)轉換,導致結晶體膨脹。雖然也存在其他相態(tài)的硫化鎳,但是他們與鋼化玻璃自爆沒(méi)有關(guān)系,真正導致鋼化玻璃自爆的僅僅是NiS。
NiS硫化鎳化合物的熱膨脹系數大約為14×10-6(平均在20-300℃)和16×10-6(大約在350-500℃高溫),這些數值較玻璃的熱膨脹系數(在相同溫度范圍內為9×10-6)高。另外,α態(tài)-硫化鎳NiS理論上可以包括更多的硫(NiSx1≤x<1.08),實(shí)際上,經(jīng)常發(fā)現在α態(tài)-NiS中有鐵的痕跡。這些Ni(Fez)Sx是具有與他們本身特性不同的地方(如同素相態(tài)轉換以及從α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉換的速度)。
NiS包含物的粒子尺寸變化大約在0.05mm到0.6mm之間,平均在0.2mm,所有的能夠導致自爆的NiS包含物都在鋼化玻璃的內部,在玻璃厚度方向25%-75%的范圍之間(即玻璃的張力區)。
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