获奖项目：建筑玻璃服役风险检测和可靠性评价关键技术与设备及应用
主要完成人：包亦望，刘小根，石新勇，邱岩，万德田，陈璐，王睿，肖鹏军，田远，刘元新
主要完成单位：中国建筑材料科学研究总院；中国建材检验认证集团股份有限公司
推荐单位：中国建筑材料联合会
获奖等级：国家科技进步奖二等奖
项目简介：
该项目属无机非金属材料领域，涉及建筑玻璃服役的“安全-节能-耐久”检测与 评价技术、设备研制及其标准化应用。用于门窗和幕墙的建筑玻璃主要是钢化玻璃和中空玻璃，我国产量和使用量世界第一。建筑玻璃服役安全问题日趋严重，每年因钢化玻璃自爆和玻璃面板坠落引发的安全事故上万起。各级部门高度重视，然而国内外尚无这类事故的风险检测技术，大多是采用事后统计和经验评估，无法事先预测其潜在风险。另外，我国中空玻璃检测长期采用欧美技术标准，缺乏自有的耐久性评价体系和设备，严重影响中空玻璃的质量提升和安全应用。以上典型难题在本项目实施之前长期无实质性突破，该项目经十多年研发，完成了从建筑玻璃的失效机理、检测技术、设备研发、标准研制到推广应用的系列研究。主要技术创新有：
1、为解决俗称“玻璃癌症”的钢化玻璃自爆风险诊断的国际性难题，通过揭示钢化玻璃内部杂质颗粒与周边应力场分布的关联性，发现了自爆的根本原因是玻璃内部拉应力区内的应力集中，研发了可自动检测自爆源的“光弹扫描法”和检测设备（图1）。技术具普适性，可推广至服役真空玻璃真空度衰减率检测等。
2、为检测和预测建筑幕墙玻璃的坠落风险，建立了坠落风险评估的模型和安全等级划分方法，发明了可进行现场无损检测的“动态相对法”（图2），研发了具有数据无线传输功能的坠落风险检测仪。开发了可携带光弹扫描仪或坠落风险检测仪的玻璃幕墙安全检测智能机器人系统,实现了高层建筑幕墙检测自动化。
3、为实现我国中空玻璃的质量提升和安全应用，研发了无冷媒中空玻璃结露试验仪等系列设备（图3），建立了耐久性评价体系，获得了欧美国际认可和验证。 发明了可现场评价中空玻璃结构安全隐患的“挠度比较法”并研制了相关设备（图4）。
4、为监控既有玻璃服役强度或承载性能退化，基于赫兹接触理论，发明了可测试玻璃表面局部强度和应力均匀性的“声发射监控球压法”，研制了玻璃局部强度在线检测仪，实现了非破坏性的建筑玻璃服役强度安全保证试验。
该成果解决了服役建筑玻璃公共安全和风险检测的核心问题，已制定为10项国家标准和2项行业标准，同时既有幕墙安全检测技术被全国多个省市采用制订为地方标准。整体技术应用5年以上，已为国家图书馆、成都博舍酒店等数百栋既有建筑幕墙玻璃的自爆风险和安全性进行了检测。建成了可年检1800个中空玻璃单元体的检测服务平台，国内检测市场占有率超过90%，为国内外4000多家企业开展了中空玻璃耐久性检测。
社会公益性体现在创新技术标准化，服务社会，服务世界，提升了城市公共安全，保障了建筑节能，为建筑玻璃安全服役和灾难事故的预测提供了全新的技术手段。近3年直接与间接经济效益分别为9368万和11.25亿。成果被鉴定专家评价为：创新性突出，填补了国内外空白，整体技术达到国际领先水平。成果获授权发明专利10项，实用新型7项,获建筑材料科技进步一等奖1项，技术发明二等奖1项，发表SCI、EI收录的学术论文40多篇。
(a) 反射式光弹扫描仪 (b) 透射式光弹扫描仪
图1 透射式和反射式光弹扫描仪
该设备可对不同结构形式及不同检测环境的既有幕墙钢化玻璃进行扫描，获得的图像数据通过无线传输至图像分析系统，自动诊断含自爆源的钢化玻璃，同时根 据自爆源位置、尺寸和应力光斑强弱等确定其自爆风险等级。
图2 “动态相对法”现场检测幕墙玻璃坠落风险
该方法对现场同类幕墙玻璃所测的固有频率由低到高排序，并与频率阈值进行相对比较后确定其坠落风险等级，实现了对玻璃面板坠落风险逐块快速无损诊断
图3 可年检1800个中空玻璃单元体的检测平台
该平台可测试中空玻璃耐气候、 耐紫外、耐腐蚀老化等性能，获得美国中空玻璃认证委员会和北美中空玻璃协会的国际认可和验证。
图4 中空玻璃密封失效现场检测仪
该设备通过橡胶球头对中空玻璃面板中心施加一个给定的集中载荷，同时利用自主研发的中空层厚度检测仪测量中空层厚度， 利用开发的分析软件，即可判别中空玻璃密封单元是否出现通透性漏气，实现现场评价中空玻璃的安全性能。
