Warum explodiert gehärtetes Glas, das zum Bau von Gewächshäusern verwendet wird?
Jedes Produkt hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Glas ist beispielsweise ein wichtiges Abdeckmaterial für den Bau von Glasgewächshäusern. Zu seinen Vorteilen zählen eine lange Lebensdauer, hohe Lichtdurchlässigkeit und ein hochwertiges und elegantes Erscheinungsbild. Glas hat jedoch auch Nachteile, wobei der spontane Bruch seine größte Schwäche darstellt. Das Problem des spontanen Bruchs von einschichtigem gehärtetem Glas ist unabhängig vom Einsatzbereich ein weit verbreitetes Phänomen. Ich habe die folgenden vier Gründe für den spontanen Bruch von gehärtetem Glas zusammengefasst und hoffe, dass jeder wertvolle Vorschläge machen kann. Wenn Nickelsulfidkristalle in gehärtetem Glas einen Phasenwechsel durchlaufen, dehnt sich ihr Volumen aus. Die Ausdehnung des Nickelsulfids in der Zugspannungsschicht im Kern der Glasplatte führt zu einer höheren Zugspannung im Inneren des gehärteten Glases. Überschreitet die Zugspannung die Belastbarkeit des Glases, führt dies zum spontanen Bruch des gehärteten Glases. Ausländische Forschungen haben gezeigt, dass Nickel durch den Hauptrohstoff von Glas, Quarzsand oder Sandstein, und Schwefel durch Brennstoffe und Hilfsstoffe eingebracht wird. Sie bilden bei hohen Temperaturen von 1400 bis 1500 Grad Celsius im Schmelzofen Nickelsulfid. Wenn die Temperatur 1000 Grad Celsius übersteigt, existiert Nickelsulfid in Form von Tröpfchen, die zufällig im geschmolzenen Glas verteilt sind. Wenn die Temperatur auf 797 Grad Celsius fällt, kristallisieren und verfestigen sich diese kleinen Tröpfchen und Nickelsulfid liegt in der Hochtemperatur-α-NiS-Kristallphase (hexagonaler Kristall) vor. Wenn die Temperatur weiter auf 379 Grad Celsius fällt, erfährt es eine Kristallphasenumwandlung zum Niedertemperatur-β-NiS (trigonales Kristallsystem), begleitet von einer Volumenausdehnung von 2,38 %. Die Geschwindigkeit dieses Umwandlungsprozesses hängt nicht nur vom prozentualen Gehalt verschiedener Komponenten (einschließlich Ni7S6, NiS, NiS1,01) in den Nickelsulfidpartikeln ab, sondern auch von der Umgebungstemperatur. Wenn die Phasenumwandlung von Nickelsulfid nicht vollständig ist, läuft dieser Prozess auch unter natürlichen Lagerungs- und normalen Nutzungsbedingungen weiter, wenn auch mit sehr geringer Geschwindigkeit.
Die Ausdehnung von Nickelsulfid in gehärtetem Glas ist die Hauptursache für dessen spontanen Bruch. Beim Erhitzen von gehärtetem Glas beträgt die Kerntemperatur des Glases etwa 620 Grad Celsius und das gesamte Nickelsulfid liegt in der Hochtemperatur-α-NiS-Phase vor. Anschließend wird das Glas mit einem Luftstrom rasch abgekühlt. Das Nickelsulfid im Glas erfährt bei 379 Grad Celsius einen Phasenwechsel. Anders als im Floatofen ist die Schnellabkühlung zum Tempern sehr kurz und das Nickelsulfid hat nicht genügend Zeit, sich in die Niedertemperatur-β-NiS-Phase umzuwandeln, sondern wird im Glas in der Hochtemperatur-α-Phase eingefroren. Durch die Schnellabkühlung kann das Glas temperiert werden, wodurch ein spannungseinheitlicher, ausgeglichener Körper mit äußerer Kompression und innerer Spannung entsteht. Im bereits gehärteten Glas setzt sich der Phasenwechsel des Nickelsulfids mit geringer Geschwindigkeit fort und sein Volumen dehnt sich kontinuierlich aus, wodurch die Kraft auf das umgebende Glas zunimmt. Der Kern der gehärteten Glasplatte selbst ist eine Zugspannungsschicht. Wenn Nickelsulfid in dieser Schicht einen Phasenwechsel durchläuft und sich ausdehnt, entsteht auch Zugspannung. Die Kombination dieser beiden Zugspannungen reicht aus, um den Bruch von gehärtetem Glas, d. h. einen spontanen Bruch, zu verursachen.
Vereinfacht ausgedrückt: Der Nickelanteil ist bei hohen Temperaturen sehr klein, vergrößert sich jedoch bei normalen Temperaturen. Während des Erhitzungsprozesses von gehärtetem Glas verkleinert sich der Nickelanteil, hat aber beim schnellen Abkühlen nicht genügend Zeit, seine normale Temperaturgröße wieder zu erreichen. Daher kann gehärtetes Glas spontan brechen. Die nationale Norm legt fest, dass die Spontanbruchrate von gehärtetem Glas 3 ‰ beträgt.
Gründe im Zusammenhang mit der Installationstechnologie und dem Installationsprozess
Dieser Punkt wird oft übersehen. Auch wenn die gekauften Materialien gut sind, kann es bei unsachgemäßer Montage zu einer ungleichmäßigen Kraftverteilung um das gehärtete Glas herum kommen, was leicht zu Bruch gehen kann. Gehärtetes Glas bricht in der Mitte nicht so leicht, wenn Kraft einwirkt. Werden die Ecken des gehärteten Glases jedoch leicht beansprucht, kommt es zu einer ungleichmäßigen Kraftverteilung und schließlich zum Bruch. Die einfachste und am weitesten verbreitete Stelle ist die Stelle, an der zwei Wasserrinnen zusammentreffen. Aufgrund von Installationsproblemen kann es manchmal zu einem horizontalen Unterschied zwischen dem oberen und unteren Teil der beiden Wasserrinnen kommen, wodurch das Glas auf beiden Seiten der Verbindung leicht ungleichmäßigen Kräften ausgesetzt ist und bricht. Dies passiert natürlich nur in Bereichen mit Höhenunterschieden. Im mittleren Teil der gesamten Wasserrinne tritt dieses Problem im Allgemeinen nicht auf.
Nach dem Tempern bildet die Oberflächenschicht des Glases Druckspannung, während die innere Kernschicht Zugspannung aufweist. Druck- und Zugspannung bilden zusammen ein ausgeglichenes System. Glas ist von Natur aus ein sprödes Material und druckbeständig, jedoch nicht zugfest. Daher werden Glasbrüche meist durch Zugspannung verursacht.
Selbstexplosion durch ungleichmäßige Setzung des Fundaments
Diese Wahrscheinlichkeit ist ebenfalls recht hoch. Aufgrund der Bodenbeschaffenheit in manchen Gebieten oder einer mangelhaften Fundamentkonstruktion kann es nach Regen oder Tauwetter zu ungleichmäßigen Setzungen kommen. Sobald sich an einer Stelle Setzungen bilden, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind, setzt sich auch die gesamte Oberseite leicht ab. Im Allgemeinen führen Setzungen zu lokalen horizontalen Unterschieden, die zu ungleichmäßiger Spannung und anschließender Selbstexplosion des Glases führen. Eine weitere Ursache für Setzungen ist die Qualität des Verfüllbodens. Bei der Konstruktion dieser Art von Fundament muss dieser fest sein und eine erhöhte Tragfähigkeit aufweisen. Wenn das Verfüllbodenfundament nicht gut ausgeführt ist, neigt es nach Regen oder Tauwetter zu Setzungen.
Selbstexplosion aus anderen Gründen
Natürlich gibt es auch andere Gründe für die Selbstexplosion von gehärtetem Glas. Beispielsweise kann es bei Wartungsarbeiten vorkommen, dass Wartungspersonal kurzzeitig auf eine scharfe Ecke des gehärteten Glases tritt, oder der Aufprall von Bauwerkzeugen kann das gehärtete Glas ungleichmäßig belasten und zur Selbstexplosion führen. Es kann sogar noch weitere Gründe geben, die ich hier nicht aufgeführt habe. Ich hoffe, jeder kann sie teilen.
