On 2nd August 1999, a particularly hot day in the town of Cirencester in the UK, a large pane of toughened glass in the roof of a shopping centre at Bishops Walk shattered without warning and fell from its frame. When fragments were analysed by experts at the giant glass manufacturer Pilkington, which had made the pane, they found that minute crystals of nickel sulphide trapped inside the glass had almost certainly caused the failure.

Vào ngày 2 tháng 8 năm 1999, một ngày nắng nóng ở thị trấn Cirencester nước Anh, một tấm kính cường lực lớn từ trên nóc toà nhà một trung tâm mua sắm ở Bishops Walk đã vỡ vụn mà không có bất kỳ dấu hiệu nào và rơi ra khỏi khung của nó. Khi những mảnh vụn được phân tích bởi các chuyên gia thuộc Pilkington nhà sản xuất kính lớn nhất, nơi đã làm ra nó, họ đã phát hiện ra rằng nhiều tinh thể nhỏ của Nickel Sulphide có trong kính gần như chắc chắn đã gây ra sự hư hỏng.

"The glass industry is aware of the issue" says Brian Waldron, chairman of the standards committee at the Glass and Glazing Federation, a British trade association, and standards development officer at Pilkington. But he insists that cases are few and far between. "It's a very rare phenomenon" he says.

"Ngành công nghiệp thuỷ tinh thì nhận thức được vấn đề này" theo Brian Waldron nói, chủ tịch của uỷ ban tiêu chuẩn tại liên bang Glass and Glazing, một tổ chức thương mại Anh Quốc, và viên chức phát triển tiêu chuẩn tại Pilkington. Nhưng ông ấy khẳng định những trường hợp đó rất ít xảy ra. "Nó là hiện tượng hiếm hoi" theo ông ấy nói.

Others disagree. "On average I see about one or two buildings a month suffering from nickel sulphide related failures" says Barrie Josie, a consultant engineer involved in the Bishops Walk investigation. Other experts tell of similar experiences. Tony Wilmott of London based consulting engineers Sandberg, and Simon Armstrong at CladTech Associates in Hampshire both say they know of hundreds of cases. "What you hear is only the tip of the iceberg" says Trevor Ford, a glass expert at Resolve Engineering in Brisbane. Queensland. He believes the reason is simple: "No-one wants bad press".

Những người khác thì không đồng tình. "Trung bình tôi thấy một hoặc hai toà nhà trong một tháng hứng chịu những hư hỏng do Nickel Sulphide" theo Barrie Josie nói, một chuyên viên tư vấn đã tham gia vào cuộc điều tra về tai nạn ở Bishops Walk. Các chuyên gia khác nói về những trãi nghiễm tương tự. Tony Wilmott thuộc London based consulting engineers Sandberg, và Simon Armstrong tại CladTech Associates ở Hampshire cả hai đều nói họ biết về hàng loạt các trường hợp. "Những gì bạn nghe được chỉ là phần nổi của tảng băng trôi" theo Trevor Ford nói, một chuyên gia về kính tại Resolve Engineering ở Brisbane. Queensland. Ông ấy tin lý do đơn giản là: "No-one wants bad press".

Toughened glass is found everywhere, from cars and bus shelters to the windows, walls and roofs of thousands of buildings around the world. It's easy to see why. This glass has five times the strength of standard glass, and when it does break it shatters into tiny cubes rather than large, razor-sharp shards. Architects love it because large panels can be bolted together to make transparent walls, and turning it into ceilings and floors is almost as easy.

Kính cường lực được phát hiện ở mọi nơi, từ các cửa kính xe ô tô và xe bus cho đến những cửa sổ, bức tường và nóc của hàng ngàn toà nhà trên khắp thế giới. Nó rất dễ để biết tại sao. Loại kính này bền hơn gấp 5 lần loại kính thông thường, và khi bể thì nó vỡ vụn thành những khối rất rất nhỏ, những mảnh vỡ sắc bén như dao cạo. Các nhà kiến trúc yêu thích điều này bởi vì những tấm kính lớn thì có thể được ghép lại với nhau để tạo nên những bức tường trông suốt, và biến nó thành những trần nhà và sàn nhà dễ dàng hơn.

It is made by heating a sheet of ordinary glass to about 620°C to soften it slightly, allowing its structure to expand, and then cooling it rapidly with jets of cold air. This causes the outer layer of the pane to contract and solidify before the interior. When the interior finally solidifies and shrinks, it exerts a pull on the outer layer that leaves it in permanent compression and produces a tensile force inside the glass. As cracks propagate best in materials under tension, the compressive force on the surface must be overcome before the pane will break, making it more resistant to cracking.

Nó được tạo ra bằng cách đốt nóng một miếng thuỷ tinh thông thường ở nhiệt độ khoảng 620°C để cho nó mềm hơn, cho phép cấu trúc của nó giản nở ra, và khi đó làm lạnh đột ngột bằng những luồng khí lạnh. Việc này làm cho những lớp ngoài cùng của tấm kính trở nên tương phản và rắn chắc so với cấu trúc bên trong. Khi cấu trúc bên trong dần rắn chắc và co rút lại, nó gây ra lực kéo lên các lớp ngoài cùng để lại nó trong áp lực nén vĩnh viễn và sản sinh ra sức căng bên trong cấu trúc của tấm kính. [...] làm cho nó chống nứt tốt hơn.

The problem starts when glass contains nickel sulphide impurities. Trace amounts of nickel and sulphur are usually present in the raw materials used to make glass, and nickel can also be introduced by fragments of nickel alloys falling into the molten glass. As the glass is heated, these atoms react to form tiny crystals of nickel sulphide. Just a tenth of a gram of nickel in the furnace can create up to 50,000 crystals.

Vấn đề bắt đầu khi tấm kính chứa những tạp chất Nickel Sulphide. Lượng dấu vết của Nickel và Sulphur thường có mặt trong những nguyên liệu thô dùng để làm kính, và Nickel cũng có thể bị lọt vào do những mảnh vụn hợp kim Nickle rơi vào thuỷ tinh bị nung chảy. Khi tấm kính được đốt nóng, những phân tử này phản ứng để hình thành những tinh thể nhỏ của Nickel Sulphide. Chỉ cần 10 gram Nickel trong lò luyện kim có thể tạo ra tới 50,000 tinh thể.

These crystals can exist in two forms: a dense form called the alpha phase, which is stable at high temperatures, and a less dense form called the beta phase, which is stable at room temperatures. The high temperatures used in the toughening process convert all the crystals to the dense, compact alpha form. But the subsequent cooling is so rapid that the crystals don't have time to change back to the beta phase. This leaves unstable alpha crystals in the glass, primed like a coiled spring, ready to revert to the beta phase without warning.

Những tinh thể này có thể tồn tại ở 2 dạng: một dạng đậm đặc được gọi là giai đoạn alpha, ổn định ở nhiệt độ cao, và một dạng ít đậm đặc hơn được gọi là giai đoạn beta, ổn định ở nhiệt độ phòng. Nhiệt độ cao được sử dụng trong quá trình chế tạo kính cường lực làm biến đổi toàn bộ các tinh thể thành dạng rắn, dạng alpha nén. Nhưng việc làm lạnh đột ngột sau đó khiến cho những tinh thể không có đủ thời gian để quay ngược lại giai đoạn beta nữa. Điều này để lại những tinh thể alpha không ổn định trong kính, sẵn sàng để phục hồi lại quá trình beta mà không có dấu hiệu nào.

When this happens, the crystals expand by up to 4%. And if they are within the central, tensile region of the pane, the stresses this unleashes can shatter the whole sheet. The time that elapses before failure occurs is unpredictable. It could happen just months after manufacture, or decades later, although if the glass is heated - by sunlight, for example - the process is speeded up. Ironically, says Graham Dodd, of consulting engineers Arup in London, the oldest pane of toughened glass known to have failed due to nickel sulphide inclusions was in Pilkington's glass research building in Lathom, Lancashire. The pane was 27 years old.

Khi điều này xảy ra, những tinh thể giản nở lên tới 4%. Và nếu chúng tập trung ở giữa, vùng căng của tấm kính, thì những giải phóng áp lực này có thể làm vỡ vụn toàn bộ tấm kính. Thời điểm trước khi hư hỏng xảy ra là không thể dự đoán được. Nó có thể xảy ra chỉ trong vài tháng sau khi sản xuất, hoặc vài thập kỉ sau đó, dù cho tấm kính có được làm nóng bởi ánh sáng mặt trời, ví dụ điển hình của quá trình đẩy nhanh tiến độ. Trớ thuê thay, theo Graham Dodd nói, một trong những nhà chuyên viên tư vấn của Arup ở London, tấm kính cường lực cũ nhất được biết là bị lỗi do những tạp chất Nickel Sulphide thì có trong toà nhà nghiên cứu thuỷ tinh của Pilkington ở Lathom, Lancashire. Tấm kính có 27 năm tuổi đời.

Data showing the scale of the nickel sulphide problem is almost impossible to find. The picture is made more complicated by the fact that these crystals occur in batches. So even if, on average, there is only one inclusion in 7 tonnes of glass, if you experience one nickel sulphide failure in your building, that probably means you've got a problem in more than one pane. Josie says that in the last decade he has worked on over 15 buildings with the number of failures into double figures.

Dữ liệu thể hiện tỉ lệ sự cố do Nickle Sulphide thì hầu như có thể tìm kiếm. Bức tranh bị làm cho phức tạp hơn bởi sự thật là những tinh thể này xuất hiện trong các lô hàng. Nên thậm chí nếu như, trung bình chỉ có một tạp chất trên 7 tấn kính, nếu bạn gặp phải hư hỏng do Nickel Sulphide trong toà nhà của bạn, điều đó có thể có nghĩa là bạn gặp vấn đề ở nhiều hơn 1 tấm kính (các tấm khác cũng vậy). Josie phát biểu rằng trong thập kỷ qua ông ấy đã làm việc trên hơn 15 toà nhà có số lượng hư hỏng rất nhiều.

One of the worst examples of this is Waterfront Place, which was completed in 1990. Over the following decade the 40-storey Brisbane block suffered a rash of failures. Eighty panes of its toughened glass shattered due to inclusions before experts were finally called in. John Barry, an expert in nickel sulphide contamination at the University of Queensland, analysed every glass pane in the building. Using a studio camera, a photographer went up in a cradle to take photos of every pane. These were scanned under a modified microfiche reader for signs of nickel sulphide crystals. "We discovered at least another 120 panes with potentially dangerous inclusions which were then replaced" says Barry. "It was a very expensive and time consuming process that took around six months to complete". Though the project cost A$1.6 million (nearly £700,000), the alternative – re-cladding the entire building – would have cost ten times as much.

Một trong những ví dụ tồi tệ nhất của vấn đề này là Waterfront Place, nó đã diễn ra vào năm 1990. Qua nhiều thập kỷ tiếp theo toà nhà 40 tầng ở Brisbane đã hứng chịu một loạt các sự cố. Tám mươi tấm kính cường lực của nó đã vỡ vụn do các tạp chất trước khi các nhà chuyên gia có mặt. John Barry, một chuyên gia trong sự ô nhiễm Nickle Sulphide ở trường Đại học Queensland, đã phân tích mỗi tấm kính trong một toà nhà. Sử dụng một máy ảnh studio, một nhà nhiếp ảnh gia đã tiến lại gần nơi bắt nguồn để chụp các bức ảnh của mỗi tấm kính. Những tấm hình này được quét dưới một máy đọc cho những dấu hiệu của những tinh thể Nickel Sulphide. "Chúng tôi đã khám phá có ít nhất 120 tấm kính khác chứa những tạp chất có nguy cơ nguy hiểm mà được thay thế khi đó" theo Barry nói. "Nó là quá trình tiêu tốn nhiều tiền và thời gian mà mất khoảng 6 tháng để hoàn thành". Dù dự án tốn A$1.6 triệu (gần £700,000), nhưng thay thế toàn bộ toà nhà - sẽ tốn gấp 10 lần hơn thế.

Vocabulary

1. Shattered (v) làm vỡ vụn.

2. Fragments (n) Mảnh vụn, mảnh nhỏ.

3. Minute crystals (n) Các tinh thể rất nhỏ.

4. Nickel sulphide (n) Hợp chất nickel sulfide.

5. Chairman (n) Chủ tịch.

6. Standards committee (n) Uỷ ban tiêu chuẩn.

7. Federation (n) Liên minh, liên đoàn.

8. Suffering from (v) Hứng chịu, chịu đựng.

9. Consultant (n) Chuyên viên tư vấn.

10. Tip of the iceberg (n) Phần nổi của tảng băng.

11. Wants bad press (v) Muốn bị đưa lên báo chí tiêu cực.

12. Razor-sharp (adj )Sắc bén như dao cạo.

13. Shards (n) Mảnh sắc, mảnh nhọn.

14. Jets (n) Luồng không khí.

15. Shrinks (v) Co rút, bị co lại.

16. Exerts (v) Gây ra lực, tác động.

17. Compression (n) Nén, áp lực nén.

18. Tensile (adj) Căng, kéo dãn.

19. Cracks (n) Vết nứt.

20. Propagate (v) Lan truyền, phát triển.

21. Tension (n) Căng thẳng, lực căng.

22. Resistant (adj) Kháng cự, chống lại.

23. Impurities (n) Tạp chất.

24. Trace (adj) Vết tích, dấu.

25. Alloys (n) Hợp kim.

26. Microfiche (n) Vi phim lưu trữ.

27. Furnace (n) Lò luyện, lò nóng.

28. Dense (adj) Đậm đặc, dày đặc.

29. Compact (adj) Chắc chắn, nén chặt.

30. Convert (v) Biến đổi, chuyển đổi.

31. Primed (adj) Sẵn sàng, được chuẩn bị.

32. Coiled spring (n) Lò xo cuộn chặt.

33. Unleashes (v) Giải phóng, để lại tự do.

34. Elapses (v) Trôi qua, lướt đi.

35. Batches (n) Lô hàng, lô sản phẩm.

36. Storey (n) Tầng của một toà nhà.

37. Block (n) Toà nhà, khối.

38. Rash (n) Làn sóng, loạt liên tiếp.

39. Modified (adj) Được chỉnh sửa, được thay đổi.

40. Contamination (n) Nhiễm bẩn, ô nhiễm.

41. Cradle (n) Yên (giáp đâm), khung treo.