متى يجب تحديد الزجاج المعالج حرارياً للجدران الستائرية؟

تحطمت لوحة من الزجاج المقوى في الطابق التاسع عشر من مبنى مكتمل.

لم يصبها شيء. لم يكن أحد بالقرب منها. كان الطقس عادياً، وقد اجتازت الواجهة كل اختبار خضعت له، وبعد ثلاث سنوات، تم تركيب لوح زجاجي آخر على ارتفاع مختلف لنفس السبب تماماً.

هذا هو فشل كبريتيد النيكل. يحدث امتصاص الحرارة بسببه، والآلية الكامنة وراءه مفهومة تمامًا، والاختبارات التي تعالجه موحدة منذ عقود، ومع ذلك لا يزال قرار تحديده من عدمه يُتخذ في وقت متأخر من المشاريع التي كان ينبغي أن تكون تلقائية منذ اليوم الأول.

تتناول هذه المقالة متى يكون ذلك مبرراً وما يحققه فعلياً. تزودكم شركة برانس أنظمة الواجهات الزجاجية والجدران الستائرية وتُعد عملية امتصاص الحرارة إحدى مسائل التزجيج التي نعمل على حلها مع فرق المشروع في وقت مبكر.

شوائب كبريتيد النيكل في الزجاج

تتشكل جزيئات مجهرية من كبريتيد النيكل أحيانًا في الزجاج المصقول أثناء التصنيع، عندما تلتقي آثار تلوث النيكل بالكبريت في المصهور.

إنها صغيرة جدًا. عادةً ما يقل حجمها عن ملليمتر واحد.

في الزجاج المُلدّن، لا تُحدث هذه الجسيمات أي تأثير على الإطلاق. فالزجاج لا يحمل أي إجهاد مُحتبس، لذا فإن الجسيم الصغير الموجود بداخله هو مجرد جسيم صغير موجود بداخله.

إن عملية التبريد تغير كل شيء.

لماذا تحوّل عملية التصليد جسيمًا غير ضار إلى نقطة ضعف؟

يتحمل الزجاج المقسى الإجهاد بحكم التصميم: الأسطح تحت الضغط، واللب تحت الشد، وهذا التوازن هو بالضبط ما يمنح المادة قوتها.

أما وجود شوائب في منطقة التوتر فهو أمر مختلف، لأن الجسيم نفسه غير مستقر. عند درجات الحرارة العالية، يوجد في شكل بلوري واحد. أما عند درجة حرارة الغرفة، فيتحول ببطء إلى شكل آخر يشغل حيزًا أكبر قليلاً، ويُشار عادةً إلى زيادة في الحجم تتراوح بين اثنين إلى أربعة بالمائة.

يؤدي التبريد السريع أثناء عملية التقسية إلى تجميد الجزيء في حالته ذات درجة الحرارة العالية. وعلى مدى شهور وسنوات، يتحول ويتمدد، وإذا ما صادف وجوده في مكان غير مناسب مع وجود ضغط كافٍ حوله، فإن اللوح الزجاجي يتلف.

لا يوجد تأثير. لا يوجد تحذير.

نمط التوقيت

عادةً ما تظهر الأعطال بعد مرور ما بين سنة وسبع سنوات من التركيب، وتصل ذروتها في السنوات القليلة الأولى.

تُسرّع الحرارة عملية التحويل، لذا تميل الواجهات المعرضة لأشعة الشمس المباشرة إلى التلف قبل الواجهات المظللة. وتستغل هذه التجربة هذه العلاقة نفسها.

يتميز الزجاج المقوى بالحرارة بانخفاض كبير في توتر النواة، ولهذا السبب فهو أقل عرضة للتلف. عملية الفرن التي تقف وراء مخاطر الإدراج متطابقة، لكن حالة الإجهاد التي تحول الشوائب إلى لوح مكسور ليست موجودة بنفس الدرجة.

كيف يعمل اختبار تحمل الحرارة

تسريع عملية التحويل عمداً بحيث تنكسر الألواح القابلة للكسر في فرن المصنع بدلاً من أن تنكسر في المبنى.

يخضع ذلك للمعيار EN 14179-1، والمعيار محدد بشأن العملية.

• مرحلة التسخين: يتم رفع الألواح إلى درجة حرارة النقع تحت ظروف تسخين متحكم بها

• درجة حرارة النقع: حوالي 290 درجة مئوية، ضمن هامش خطأ ضيق

• مدة الحفظ: الحد الأدنى لفترة الحفظ، ويُشار إليها عادةً بساعتين عند درجة الحرارة المطلوبة

• مرحلة التبريد: تبريد مُتحكم به

• وضع الدفعة: يتم وضع الزجاج بحيث تصل كل لوحة إلى درجة الحرارة المطلوبة وتحافظ عليها

هذه العملية مدمرة عن قصد. فالألواح التي تحتوي على شوائب خطيرة تتكسر في الفرن، وهذه هي تحديداً الألواح التي كانت ستتكسر أثناء الاستخدام بعد سنوات.

هناك أمران يُساء فهمهما.

إنها ليست معالجة. فالمعالجة الحرارية لا تُحدث أي تغيير في الزجاج الذي ينجو منها. لا تزيد من قوته، ولا تُغير من خصائصه. إنها تُزيل الألواح التي كانت ستتلف لا محالة.

لا يصل إلى الصفر. يقلل المعيار من الاحتمالية بشكل كبير، وتبقى بعض المخاطر المتبقية، ولن يخبرك أي مورد جدير بالتعامل معه بخلاف ذلك.

الزجاج المعالج حرارياً للجدران الستائرية: متى يكون استخدامه مبرراً؟

يعتمد القرار على العواقب لا على الاحتمالات. في أي لوحة فردية، تكون الاحتمالات ضئيلة. المهم هو ما يحدث عند وقوع الحدث ذي الاحتمالية المنخفضة، وأين.

حدد مكانه

• الزجاج موضوع على ارتفاع ، لأن سقوط شظايا من الزجاج المقسى يمثل مسألة تتعلق بالسلامة العامة.

• يُعد الوصول لاستبدال الأجزاء صعبًا أو مكلفًا ، مما يعني استخدام الحبال أو متسلقي الصواري أو رافعات النقل.

• الزجاج معلق في الأعلى ، فوق أي شيء مأهول أو يتم تداوله

• الواجهة مغطاة بزجاج هيكلي ، وأي خلل فيها يثير تساؤلات حول التجميع الملصق أيضاً.

• يُعد الزجاج عنصرًا من عناصر الدرابزين أو الحماية ، حيث يكون لفشله عواقب فورية على السلامة.

• يُعد المشروع معلماً بارزاً ، حيث يحمل أي حدث خلل فيه وزناً كبيراً على السمعة.

• يتطلب ذلك النظام أو المواصفات ، وهو أمر شائع بشكل متزايد

لا يهم المكان كثيراً

• الزجاج مُقوّى بالحرارة بدلاً من أن يكون مقسّى بالكامل

• يقع الزجاج على مستوى الأرض مما يسهل الوصول إليه ولا يوجد شيء فوقه

• الزجاج مُصفّح ، لأن الطبقة التالفة تبقى مُثبّتة بواسطة الطبقة البينية.

تستحق هذه النقطة الأخيرة الاهتمام. فالتغليف بالرقائق يعالج النتيجة بينما تعالج المعالجة الحرارية السبب، وفي التطبيقات الصعبة يتم تحديد كليهما بدلاً من اعتبار أحدهما بديلاً عن الآخر. كيف يتصرف كل نوع من أنواع الزجاج عند انكساره يعرض حجة الاحتفاظ بشكل صحيح.

التكلفة وتأثير البرنامج

كلاهما، وكلاهما ينتميان إلى البرنامج منذ البداية.

تُعدّ الزيادة في التكلفة مقارنةً بالزجاج المقسّى العادي ملحوظة، ولكنها طفيفة مقارنةً بتكلفة تركيب واجهة كاملة. عادةً ما يُمثّل البرنامج الزمني المشكلة الأكبر، إذ تستغرق دورة النقع ساعات لكل دفعة، كما أن سعة الفرن محدودة.

تترتب على ذلك ثلاث نتائج:

• يمتد وقت التسليم ، لكل دفعة بدلاً من مرة واحدة

• يستغرق استبدال الألواح وقتًا أطول ، وهو ما يمثل مشكلة عندما تتضرر الوحدة أثناء البناء.

• يؤدي تلف الفرن إلى استبدال الألواح ، لذا يجب مراعاة خسارة الإنتاج في كمية الطلب.

اطلب مخزونًا احتياطيًا من نفس دفعة الإنتاج. هذا يحافظ على تطابق الألوان ويتجنب تشغيل دورة نقع كاملة للوح زجاجي واحد بعد ثمانية عشر شهرًا.

صياغة المواصفات

تُفسَّر المتطلبات غير الدقيقة تفسيراً فضفاضاً. أربعة عناصر تجعلها ثابتة.

• يجب اختبار جميع أنواع الزجاج المقسى بالكامل عن طريق اختبار تحمل الحرارة وفقًا للمعيار EN 14179-1

• يجب إجراء الاختبارات على الألواح المقطوعة والمعالجة النهائية ، بعد الانتهاء من جميع عمليات التصنيع.

• يجب تقديم شهادات تحدد بيانات الدفعة والفرن والدورة والألواح المشمولة

• يجب تسجيل درجة حرارة النقع ومدة النقع وإتاحتها للتفتيش.

البند الثاني أهم مما يبدو. فالزجاج المنقوع قبل المعالجة النهائية لا يشمله التأمين فيما يتعلق بأي شيء يتم إجراؤه عليه بعد ذلك، وهذه الثغرة هي الأكثر استغلالاً.

اطلب من مُصنِّع الزجاج سجلات المعالجة الحرارية وشهادة الفرن عند تقديم العطاء، وليس عند التسليم. الوثائق الفنية أما باقي نظام الواجهة فينبغي إدراجه في نفس حزمة التقديم.

ما الذي لا يعالجه النقع الحراري؟

من الجدير بالذكر أن الأمر قد يكون صريحاً، لأنه يُعامل أحياناً على أنه تأمين عام.

لا، لا يحدث كسر بسبب الإجهاد الحراري. هذا ناتج عن اختلافات درجة الحرارة عبر اللوح الزجاجي ويتم التعامل معه من خلال نوع الزجاج وتفاصيل التظليل.

لا، لا يوجد تلف في الحواف ناتج عن التعامل. هذا يتعلق بجودة التصنيع والتركيب.

لا يوجد كسر ناتج عن الصدمة.

ولا يؤثر ذلك على مدى جودة التصاق اللوح بإطاره، لأن الترابط الهيكلي على الألواح المعالجة حرارياً يعتمد ذلك على حالة السطح ومدى توافق المادة المانعة للتسرب بدلاً من أي شيء يحدث داخل الزجاج.

ما إذا كانت اللوحة الثالثة تُغير الحساب وهذا مستقل عن كل هذا. كل لوح زجاجي مقوى يحمل مخاطر التلوث الخاصة به، لذا فإن الوحدة الزجاجية الثلاثية المكونة من ثلاثة ألواح زجاجية مقواة تحمل ثلاثة أضعاف التعرض الذي يحمله لوح واحد.

الأسئلة الشائعة

1. هل يؤدي التسخين المسبق إلى القضاء على خطر انكسار الزجاج التلقائي؟

لا. بل يقلل ذلك من احتمالية حدوث ذلك بشكل كبير عن طريق التسبب في تلف الألواح الزجاجية المعرضة للتلف داخل الفرن بدلاً من أثناء الاستخدام، ويبقى هناك خطر متبقٍ. لا ينبغي لأي مورد أن يدعي اليقين التام، ويجب كتابة المواصفات على هذا الأساس.

2. هل الزجاج المقوى بالحرارة عرضة للفشل الناتج عن كبريتيد النيكل؟

أقل من ذلك بكثير. فالزجاج المقوى حرارياً يحمل توتراً داخلياً أقل بكثير من الزجاج المقسى بالكامل، لذا فإن وجود شوائب فيه أقل احتمالاً بكثير للتسبب في الكسر، وهذا أحد أسباب شيوع استخدام الطبقات المقواة حرارياً في وحدات الجدران الستائرية المصفحة.

3. متى يحدث عادةً تكسر كبريتيد النيكل؟

عادةً ما يستغرق الأمر ما بين سنة وسبع سنوات بعد التركيب، ويبلغ ذروته في السنوات القليلة الأولى. التعرض العالي لأشعة الشمس يُسرّع عملية التحويل، لذا فإن الواجهات المواجهة للشمس تميل إلى التلف في وقت أبكر من الواجهات المظللة.

4. هل يحتاج الزجاج الرقائقي إلى التسخين المسبق؟

يعتمد الأمر على العواقب. يحافظ التغليف على الطبقة المكسورة لمنع سقوط اللوح الزجاجي، وهو ما يعالج الشاغل الرئيسي للسلامة. في المباني الشاهقة، والأسقف، والواجهات الزجاجية الهيكلية، تتطلب العديد من المواصفات كلا النوعين، لأن أحدهما يعالج السبب والآخر يعالج النتيجة.

5. هل يجب أن تتم عملية التسخين قبل المعالجة النهائية أم بعدها؟

بعد ذلك، وبدون استثناء، يجب أن يكون الزجاج في حالته النهائية من القطع والمعالجة قبل إدخاله إلى الفرن، لأن أي عملية تصنيع لاحقة تخرج عن نطاق الاختبار. يجب أن تنص المواصفات على ذلك صراحةً.

اتخاذ القرار

قيّم العواقب، لا الاحتمالات.

في الأماكن المرتفعة، أو العلوية، أو ذات الزجاج الهيكلي، أو في أي مكان يتطلب فيه الاستبدال تعبئة معدات الوصول، فإن امتصاص الحرارة يعتبر رخيصًا مقارنة بما يكلفه الفشل التلقائي الواحد فعليًا بمجرد إضافة التعطيل والإصلاح والتحقيق في كل لوح زجاجي آخر في المبنى والمحادثة مع العميل.

أما في مستوى الأرض مع سهولة الوصول والبنية المصفحة، فإن الحالة تكون أضعف بكثير، وقد يكون من الأفضل إنفاق المال في مكان آخر.

أرسل إلينا مواصفات واجهة المبنى وارتفاعه. سيقوم فريقنا بمراجعة تركيب الزجاج معك، بما في ذلك ما إذا كان اختبار امتصاص الحرارة مطلوبًا ضمن المواصفات وكيفية إثباته. يمكنك تحدث إلى فريق تصميم الواجهات لدينا للبدء.