玻璃中有结石、气泡和杂质:玻璃是典型的脆性材料,其力学行为服从断裂力学。玻璃中的结石、气泡和杂质在玻璃中将会形成裂纹,是钢化玻璃的薄弱点,特别是裂纹尖端是应力集中处。如果结石、气泡或杂质处在钢化玻璃的张应力区,或在荷载作用下使其处于张应力,都可能导致钢化玻璃炸裂。
玻璃中含有硫化镍结晶物 :硫化镍夹杂物一般以结晶体存在,室温下存在着相向相转变的倾向,并伴有一定量的体积膨胀。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的部位,或在荷载作用下使其处于张应力区,则体积膨胀会引起自发炸裂。由硫化镍粒子造成的钢化玻璃自爆其爆裂点裂纹形状往往与蝴蝶相似,被称为蝴蝶形裂纹,有些在爆裂点中部有一个有色颗粒,被认为是硫化镍粒子,这两个特性往往被用来作为钢化玻璃是否是自爆的判据。硫化镍粒子在钢化玻璃自爆前后的体积是不同的,爆裂前体积小,不易被看见;自爆后其体积增大,地点确定,很容易被看见,这也是钢化玻璃自爆不易预见的原因之一。
玻璃表面和边部在加工、运输、贮存和施工过程,可能造成有划痕、炸口和爆边等缺陷,易造成应力集中而导致钢化玻璃自爆。玻璃表面本来就存在大量的微裂纹,这也是玻璃力学行为服从断裂力学的根本原因。这些微裂纹在一定的条件下会扩展,如水蒸气的作用、荷载的作用等,都可能加速微裂纹的扩展。通常情况下微裂纹的扩展速度是极其缓慢的,表现为玻璃的强度是一恒定值。但是玻璃表面的微裂纹有一临界值,当微裂纹尺寸接近或达到临界值时,裂纹快速扩张,导致玻璃破裂。如果玻璃表面存在接近临界尺寸的微裂纹,如玻璃表面和边部在加工、运输、贮存和施工过程造成的划痕、炸口、爆边等缺陷尺寸就较大,玻璃可能在极小的荷载作用下就导致玻璃表面微裂纹快速扩张,最终导致玻璃破裂。
一般来说,玻璃的自爆主要跟温差、玻璃老化和安装方法不正确有关。玻璃如果受到冷热夹击,就很可能受“内伤”自爆,尤其阳台和大厅的落地玻璃最易发生这种情况。在夏天,落地玻璃一边受太阳暴晒,一边吸收室内空调冷气,室内外的巨大温差容易造成玻璃膨胀、破裂,而且玻璃的面积越大,爆裂的可能性越大。此外,安装玻璃时方法不正确也是日后导致玻璃自爆的重要因素。该工作人员介绍,一般情况下玻璃热胀冷缩的幅度不会太大,但是用来装嵌玻璃的木架或金属框架则比较容易受到热胀冷缩的影响。如果在安装时把玻璃装嵌得太紧,日后木架或金属框架受热胀冷缩的影响就有可能把玻璃夹爆。此外,假如存在导轨滑轮装嵌不到位、打孔处无缓冲橡胶垫等不规范的操作,更会在一定程度上增加玻璃自爆的可能性。
安装时有无正确的尺寸,若安装太紧,规格不合适,会引起玻璃内部应力变化,引起爆裂。
窗户问题,窗户变形或给玻璃热膨胀留的缝隙不够,导致玻璃受热膨胀后受挤压发生爆裂
钢化玻璃在生产过程中需要对玻璃进行加热和冷却,玻璃在加热或冷却时沿玻璃板面方向不均匀和沿厚度方向的不对称,将导致钢化玻璃沿板面方向应力不均匀和沿厚度方向应力分布不对称,这些都有可能造成钢化玻璃自爆。钢化玻璃沿板面方向应力不均匀,可以造成玻璃局部处于张应力,如果这种张应力过大,超过玻璃的断裂强度,玻璃就会爆裂。玻璃板沿厚度方向应力分布应当是对称的,即上下两表面处于压应力,中间处于张应力,上下表面的压应力大小、应力层厚度和变化完全是对称的,玻璃板承受正负风压的能力是相同的。如果玻璃板沿厚度方向应力分布不对称,玻璃板承受正负风压的能力就不相同,一侧承受荷载的能力较强,另一侧较小,即玻璃可能在较小荷载作用下破损,严重时,玻璃板在无荷载作用下产生变形,造成幕墙玻璃影像畸变。
理论分析和工程实践证明,预应力越大,钢化程度越高,自爆量也越大。普通平板玻璃和半钢化玻璃几乎没有自爆现象,是因为钢化玻璃沿玻璃板厚度方向上下两表面处于压应力,中间层处于张应力。表面压应力越高,一般情况下钢化玻璃的强度也越高,但是中间层的张应力也越高,过大的张应力将会增加钢化玻璃的自爆。