¿Por qué el vidrio templado utilizado en la construcción de invernaderos de vidrio explota por sí solo?
Cualquier producto presenta sus propias ventajas y desventajas durante su uso. Por ejemplo, el vidrio es un material de recubrimiento esencial para la construcción de invernaderos de vidrio. Entre sus ventajas se incluyen una larga vida útil, una alta transmitancia de luz y una apariencia elegante y de alta gama. Sin embargo, el vidrio también presenta sus inconvenientes, siendo la rotura espontánea su principal punto débil. El problema de la rotura espontánea del vidrio templado monocapa es un fenómeno común, independientemente del lugar de uso. En cuanto a por qué el vidrio templado se rompe espontáneamente, he resumido las siguientes cuatro razones y espero que todos puedan ofrecer valiosas sugerencias. Cuando los cristales de sulfuro de níquel en el vidrio templado experimentan un cambio de fase, su volumen se expande. La expansión del sulfuro de níquel en la capa de tensión de tracción en el núcleo de la placa de vidrio provoca una mayor tensión de tracción dentro del vidrio templado. Cuando la tensión de tracción supera el límite que el vidrio puede soportar, provoca la rotura espontánea del vidrio templado. Investigaciones internacionales han demostrado que el níquel es aportado por la principal materia prima del vidrio, la arena de cuarzo o arenisca, y el azufre por el combustible y los materiales auxiliares. Forman sulfuro de níquel a una temperatura alta de 1400 a 1500 grados Celsius en el horno de fusión. Cuando la temperatura supera los 1000 grados Celsius, el sulfuro de níquel existe en forma de gotitas distribuidas aleatoriamente en el vidrio fundido. Cuando la temperatura baja a 797 grados Celsius, estas pequeñas gotitas cristalizan y solidifican, y el sulfuro de níquel está en la fase cristalina α-NiS de alta temperatura (cristal hexagonal). Cuando la temperatura continúa bajando a 379 grados Celsius, experimenta una transformación de fase cristalina al β-NiS de baja temperatura (sistema cristalino trigonal), acompañado de una expansión de volumen del 2,38%. La velocidad de este proceso de transformación depende no solo del contenido porcentual de diferentes componentes (incluidos Ni7S6, NiS, NiS1.01) en las partículas de sulfuro de níquel, sino también de la temperatura circundante. Si la transformación de fase del sulfuro de níquel no es completa, incluso en condiciones naturales de almacenamiento y uso normales, este proceso continuará, aunque a una velocidad muy baja.
La expansión del sulfuro de níquel en el vidrio templado es la principal causa de su rotura espontánea. Al calentar el vidrio templado, su temperatura central es de aproximadamente 620 grados Celsius, y todo el sulfuro de níquel se encuentra en la fase α-NiS de alta temperatura. Posteriormente, el vidrio se somete a un enfriamiento rápido con aire comprimido. El sulfuro de níquel en el vidrio experimenta un cambio de fase a 379 grados Celsius. A diferencia del horno de recocido flotado, el tiempo de enfriamiento rápido para el templado es muy corto, y el sulfuro de níquel no tiene tiempo suficiente para transformarse en la fase β-NiS de baja temperatura, sino que se congela en el vidrio en la fase α de alta temperatura. El enfriamiento rápido permite templar el vidrio, formando un cuerpo equilibrado y unificado con compresión externa y tensión interna. En el vidrio ya templado, el cambio de fase del sulfuro de níquel continúa a baja velocidad, y su volumen se expande continuamente, aumentando la fuerza sobre el vidrio circundante. El núcleo de la placa de vidrio templado es una capa de tensión de tracción. Cuando el sulfuro de níquel de esta capa experimenta un cambio de fase y se expande, también genera tensión de tracción. La combinación de estas dos tensiones de tracción es suficiente para provocar la rotura del vidrio templado, es decir, la rotura espontánea.
En pocas palabras, el elemento de níquel es muy pequeño a altas temperaturas, pero aumenta de tamaño a temperaturas normales. Durante el calentamiento del vidrio templado, el elemento de níquel se reduce, pero no tiene tiempo suficiente para recuperar su tamaño normal durante el enfriamiento rápido, por lo que el vidrio templado puede romperse espontáneamente. La norma nacional estipula que la tasa de rotura espontánea del vidrio templado es del 3‰.
Razones relacionadas con la tecnología de instalación y el proceso de instalación
Este punto a menudo se pasa por alto. Aunque los materiales adquiridos sean de buena calidad, si los trabajadores no los instalan correctamente durante la instalación, puede causar una distribución desigual de la fuerza alrededor del vidrio templado, lo que puede provocar fácilmente su rotura espontánea. El vidrio templado tiene la característica de no romperse fácilmente al aplicar fuerza en su centro, pero si se aplica una ligera tensión en las esquinas, la distribución desigual de la fuerza puede provocar su rotura. El punto más común es la unión de dos canales de agua. En ocasiones, debido a problemas en el proceso de instalación, puede haber una diferencia horizontal entre las partes superior e inferior de los dos canales, lo que provoca que el vidrio a ambos lados de la unión se vea fácilmente sometido a una fuerza desigual y provoque su rotura espontánea. Por supuesto, esto solo ocurre en zonas con diferencia de altura. Generalmente, este problema no se presenta en la parte central del canal de agua.
Tras el templado, la capa superficial del vidrio genera tensión de compresión, mientras que la capa interna genera tensión de tracción. La tensión de compresión y la tensión de tracción forman un sistema equilibrado. El vidrio es inherentemente un material frágil, resistente a la compresión, pero no a la tensión. Por lo tanto, la mayor parte de las roturas del vidrio se deben a la tensión de tracción.
Autoexplosión causada por asentamiento desigual de la cimentación
Esta probabilidad también es bastante alta. Debido a las condiciones del suelo en algunas zonas o a la mala construcción de la cimentación, puede producirse un asentamiento desigual tras la lluvia o el deshielo. Si se produce un asentamiento en un punto imperceptible a simple vista, la superficie también se asentará ligeramente. Generalmente, el asentamiento provoca diferencias horizontales locales, lo que resulta en tensiones desiguales y la posterior autoexplosión del vidrio. Otra causa de asentamiento es la calidad del suelo de relleno. Al construir este tipo de cimentación, esta debe ser sólida y tener una gran capacidad de carga. Si la cimentación del suelo de relleno no se realiza correctamente, es propensa a asentarse tras la lluvia o el deshielo.
Autoexplosión causada por otras causas
Por supuesto, existen otras razones para la autoexplosión del vidrio templado. Por ejemplo, durante el mantenimiento, el personal de mantenimiento podría pisar temporalmente una esquina afilada del vidrio templado, o el impacto de herramientas de construcción podría causar una tensión desigual en el vidrio templado, provocando la autoexplosión. Incluso podría haber otras razones que no he resumido. Espero que todos puedan compartirlas.
