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玻璃是幕墻上常用的材料之一,建筑玻璃是一個大家族,常按照功能分類如下圖(圖 1):
圖 1 按使用功能對建筑玻璃分類除按使用功能進行分類外,還經常按照建筑玻璃的制造方法分為平板玻璃、深加工玻璃、熔鑄成型玻璃三類。平板玻璃泛指采用引上、浮法、平拉、壓延等工藝生產的板玻璃。由垂直引上法和平拉法生產的玻璃又稱普通平板玻璃,故平板玻璃又可以分為普通平板玻璃和浮法玻璃兩大類。1、普通平板玻璃
(1)垂直引上法的生產工藝:將玻璃液垂直向上拉伸制成板玻璃,工藝流程如下:原料的稱量→混合→熔化→引上成形→退火→切割→成品入庫 垂直引上法的玻璃根據成型方法的不同分為有槽、無槽、對輥引上法三種。
(2)平拉法是通過水平拉制手段生產平板玻璃的方法。(3)壓延法是玻璃液經壓延、展薄而形成平板玻璃的工藝。平板玻璃主要用于普通建筑,如民用建筑的門窗玻璃;經噴砂、雕磨、腐蝕等處理后,可以做成屏風、黑板、隔斷墻等;可以做某些深加工玻璃的原片。2、浮法玻璃
浮法是一種不需磨光卻能得到與磨光玻璃同樣的平整度、兩面光滑的平板玻璃制造技術,生產過程是在通入保護氣體(N2 或 H2)的錫槽中完成的。熔融玻璃液漂浮在錫液表面上,在重力和表面張力作用下,玻璃液在錫液表面鋪開、攤平,形成表面平整、相互平行的玻璃帶,然后向錫槽尾部拉引,經拋光、拉薄、硬化、冷卻后,把玻璃帶拉出錫槽進入退火窯,經退火、切裁,得到平板玻璃。
浮法玻璃與其他成形方法相比,其優(yōu)點是高效制造優(yōu)質的平板玻璃,沒有波筋、厚度均勻,上下表面平整,互相平行。生產線不受成形方法的限制,單位產品的能耗低。易于科學化管理和實現(xiàn)全線機械化,自動化,勞動生產率高。連續(xù)作業(yè)周期可達幾年,有利于穩(wěn)定生產;可以為在線生產新品種提供合適的條件。其缺點是基建投資和占地面積較大,由于“單機” 生產,同一時間內只能生產一種厚度的產品,偶然事故可能造成全線停產。浮法玻璃的外觀質量按用途分為建筑級、汽車級、制鏡級三個級別,鋼化玻璃、鍍膜玻璃、夾層玻璃、中空玻璃等深加工玻璃均應采用浮法玻璃作為原片制造。3、鋼化玻璃
平板玻璃經過再處理,在玻璃表面形成壓力層,使玻璃具有較高的力學強度和熱沖擊性能,這樣經過加強的玻璃稱為鋼化玻璃。玻璃鋼化的方法有物理鋼化法和化學鋼化法兩大類。我公司幕墻工程常用物理鋼化玻璃,其原理是在玻璃表面預制壓應力層。將玻璃加熱到應變溫度以上,然后使熱的玻璃表面均勻的快速冷卻,表面的熱狀態(tài)結構被凍結,當玻璃內部逐漸降溫時,先冷卻的外表面層就會制約內部收縮而在表面產生壓應力、內部形成拉應力,從而提高玻璃的強度和熱穩(wěn)定性。按照淬冷介質不同物理鋼化可分為風冷鋼化、液體鋼化和固體鋼化。物理鋼化的主要設備是鋼化爐,由加熱和淬冷兩部分組成,按玻璃的傳送方式分為垂直鋼化爐和水平鋼化爐兩種,其生產工藝流程如下:玻璃原片準備→切裁→半成品檢驗→鉆孔、打槽→磨邊→洗滌→干燥→半成品檢驗→電爐加熱→風柵淬冷→成品檢驗→包裝入庫
垂直鋼化法的生產效率低,產品存在不可避免的夾痕缺陷,玻璃加熱時出現(xiàn)拉長、彎曲或翹曲,不易實現(xiàn)生產自動化。優(yōu)點是投資少、成本低廉、操作簡單。水平鋼化法的設備有氣墊鋼化爐和水平輥道鋼化爐兩種。氣墊鋼化法由于玻璃加熱時受氣墊層均勻支撐,表面損傷、變形小,無夾鉗印痕,不因鋼化處理而在表面新增缺陷,產品質量較高,由于氣墊鋼化冷卻設備冷卻能力大,可以鋼化 3mm 厚的薄玻璃,其強度可達到垂直鋼化法 5mm 玻璃的強度值,該法還可以生產單曲面的彎鋼化玻璃,并易于實現(xiàn)生產過程的機械化和自動化,但是氣墊設備投資較大,生產的玻璃規(guī)格、形狀、尺寸受到一定的限制,運行和操作技術要求嚴格,只能生產形狀簡單、對稱形狀的淺彎玻璃。水平輥道輸送鋼化法的優(yōu)點是:生產效率高,產品種類多,質量好,效率高,操作方便,裝卸片容易,加熱和機械輸送可全部實現(xiàn)自動化,能鋼化 3~19mm 厚度范圍的玻璃,也可鋼化顏色玻璃、釉面玻璃、壓花玻璃、涂層玻璃等,其缺點是由于玻璃與輥子的機械接觸,如輥子表面彎曲變形,輥子表面損傷,則使鋼化玻璃產生輥子壓痕及彎曲變形,加熱過程中玻璃在輸送輥間易產生下垂。水平鋼化法是目前世界上使用普遍的鋼化方法。影響物理鋼化的因素(1)鋼化溫度與冷卻強度鋼化一定厚度的玻璃時,玻璃中產生的內應力隨鋼化溫度和冷卻強度的提高而增加。(2)玻璃的厚度鋼化程度隨著玻璃厚度的增加而增大,這是因為玻璃中產生的內應力與溫度梯度有關,玻璃厚度越厚,溫度梯度越大,鋼化程度就越高。所以厚玻璃比薄玻璃更容易鋼化。一般采用 3mm 以上的平板玻璃進行鋼化,以獲得較高的鋼化程度;非平板玻璃制品鋼化時,要求玻璃厚度均勻,否則會因為應力分布不均勻而破裂。(3)玻璃的化學組成 鋼化應力與玻璃的膨脹系數(shù)、彈性模量成正比,與泊松比成反比,這些都是由玻璃的化學成分所決定的。堿土金屬氧化物的加入能增加玻璃的鋼化程度。通常鋼化玻璃的表面壓應力在 69MPa 以上,抗沖擊強度是普通退火玻璃的 3~5 倍,抗彎強度是普通退火玻璃的 2~3 倍,鋼化玻璃破碎時完全破碎成細小顆粒,質量輕且不含尖銳的銳角,極大的減少了玻璃對人體產生傷害的可能性。鋼化玻璃的耐急冷急熱性能提高了 2~ 3 倍,它可以承受的溫度范圍是 250~320℃,普通平板玻璃僅為 70~100℃,大大提高了玻璃的抗炸裂性能。(4)鋼化玻璃自爆鋼化玻璃存在自爆的可能性,自爆是在使用或運輸過程中,無外力作用或外力很小時,鋼化玻璃突然自動整體爆裂的現(xiàn)象。自爆現(xiàn)象是由于玻璃的表面壓應力過大,其內力平衡處于臨界狀態(tài);玻璃內部存在結石或雜質,鋼化后其周圍形成較大的預應力集中;玻璃表面有嚴重的劃痕或缺陷,造成表面壓應力不均勻,使應力失衡;玻璃邊部加工不佳,切裁時有嚴重橫向嵌擠裂紋;磨邊倒棱不良或磨輪砂粒過粗傷害了玻璃。要改善自爆現(xiàn)象要從以下幾個方面著手:在玻璃鋼化前對玻璃表面和內部質量進行檢查,淘汰目視有缺陷的玻璃原片,在原片的運輸、儲存和加工過程中,防止玻璃出現(xiàn)磕碰或劃傷,對玻璃進行邊部加工時嚴格控制倒棱的質量,應使用細砂輪,倒棱不能過小,鋼化級數(shù)不能過大;在鋼化玻璃出廠前應在均質爐內引爆,大限度的確保有自爆潛在危險的玻璃不出廠。鋼化玻璃是安全玻璃,試樣在 50mm×50mm 區(qū)域內的碎片數(shù)必須超過 40 個,允許有少量長條形碎片,但長度不得超過 75mm,且端部不是刀刃狀,延伸至玻璃邊緣的長條形碎片與邊緣形成的角度大于 45 度。
4、半鋼化玻璃
按照玻璃的鋼化程度劃分,鋼化玻璃可分為(全)鋼化玻璃、半鋼化玻璃和局部鋼化玻璃,半鋼化玻璃是介于普通平板玻璃和鋼化玻璃之間的一個玻璃品種。半鋼化玻璃(又稱熱增強玻璃)是將玻璃加熱到鋼化溫度后,以較小的冷卻強度進行“淬冷”,從而提高玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性。其部分性能見表 1。表 1 半鋼化玻璃與普通平板玻璃、鋼化玻璃的性能比較玻璃品種表面應力(MPa)相對強度碎片破壞狀態(tài)
普通平板玻璃—1大,有尖角局部破壞
半鋼化玻璃24<σ≤691.5~2.0中,少尖角整體可保持
鋼化玻璃σ≥953~5小,無尖角整體崩潰
半鋼化玻璃的生產過程和鋼化玻璃相同,只是在淬冷時的風壓較低,冷卻效果比鋼化玻璃低,故鋼化程度較低。半鋼化玻璃兼有普通平板玻璃和鋼化玻璃的優(yōu)點,強度高于普通平板玻璃,平整度介于兩者之間,沒有自爆現(xiàn)象。半鋼化玻璃具有以下性能:(1)高強度:機械強度是普通玻璃的兩倍。(2)外觀美:半鋼化玻璃外形美觀,其平整程度、厚度偏差、透光率等性能指標比鋼化玻璃更接近原片玻璃。(3)整體性:半鋼化玻璃不僅具有強度高、耐溫差大等全鋼化玻璃的特點,而且在破碎時,整片玻璃的紋裂從受力點開始擴展到邊緣,呈放射狀,一般無切向裂紋擴展,絕大部分玻璃仍然能以破碎之形狀留在框架內。解決了全鋼化玻璃和非鋼化玻璃玻碎時必然墜落的結果,目前歐美建筑領域大量采用半鋼化玻璃。半鋼化玻璃破碎后的碎片比鋼化玻璃碎片塊度要大得多,并含有尖銳的邊角,不屬于安全玻璃。5、夾層玻璃
夾層玻璃是兩片平板玻璃之間夾有膠片,經加熱、加壓粘合而成的玻璃復合制品,其原片可以是普通平板玻璃、鋼化玻璃、鍍膜玻璃、吸熱玻璃、彩色玻璃等。夾層玻璃的生產方法主要有兩種:一是將乙烯醇縮丁醛(PVB)或聚氨酯(PU)膠片夾在兩層或多層玻璃間,放入高壓釜內熱壓而成,稱“膠片熱壓法”或“干法”;二是將配制好的粘結劑漿液灌注到已合好模的兩片或多片玻璃中間,通過加熱或光照聚合而成,稱“灌漿法”或“濕法”。夾膠玻璃中間層厚度范圍為 0.38~3.04mm,這與原片是否鋼化,夾層玻璃的厚度、形狀以及尺寸大小有關,PVB 膠片的顏色有透明、乳白、黃色、深紅、淺紅、灰色、藍色、綠色等。干法生產的夾層玻璃質量穩(wěn)定可靠,而濕法生產的夾層玻璃質量不如干法,用其作為外圍護結構的幕墻玻璃,特別是作為隱框幕墻的安全玻璃還有不成熟之處。因此,幕墻玻璃應采用 PVB膠片干法加工合成的夾層玻璃。玻璃幕墻工程技術規(guī)范(JGJ102─2003)夾層玻璃相關條文 3.3.5 玻璃幕墻采用夾層玻璃時,應采用聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 膠片干法加工合成的夾層玻璃。 《夾層玻璃》GB9962-1999 規(guī)定了平面夾層玻璃長度及寬度的允許偏差(如表 2):表 2 邊長的允許偏差(mm)總厚度 D長度或寬度 L
L≤12001200<L<2400
4≤D<6+2-1——
6≤D<11+2-1+3-1
11≤D<17+3-2+4-2
17≤D<24+4-3+5-3
注:一邊長度超過 2400mm 的制品、多層制品、原片玻璃總厚度超過 24mm 的制品、使用鋼化玻 璃作原片玻璃的制品及其他特殊形狀的制品,其尺寸允許偏差由供需雙方商定。夾層玻璃按照性能分類可分為:a、Ⅰ類夾層玻璃(對霰彈袋沖擊試驗不作要求的夾層玻璃);b、Ⅱ-1 類夾層玻璃; c、Ⅱ-2 類夾層玻璃; d、Ⅲ類夾層玻璃(總厚度不超過 16mm)。該性能分類的依據是霰彈袋沖擊試驗,霰彈袋沖擊試驗是取四塊試樣進行試驗,四塊試樣均應符合表 4 的規(guī)定,該試驗不適用于評價比試樣尺寸或面積大得多的制品。表 3 霰彈袋沖擊性能種類沖擊高度,mm結果判定
Ⅱ-1類1200試樣不破壞;如試樣破壞,破壞部分不應存在斷裂或使直徑 75 mm 球自由通過的孔
Ⅱ-2類750
Ⅲ 類300→450→600→750→900→1200需同時滿足以下要求 破壞時,允許出現(xiàn)裂縫和碎裂物,但不允許出現(xiàn)斷裂或產生 75 mm 球自由通過的孔在不同高度沖擊后發(fā)生崩裂而產生碎片時,稱量試驗后 5 分鐘內掉下來的 10 塊大碎片,其質量不得超過 65cm2 面積內原始試樣的質量。1200mm 沖擊后,試樣不一定保留在試樣框內,但應保持完整
夾層玻璃能抵擋外力撞擊的穿透,即使破碎了碎片仍會與膠片粘在一起,避免了玻璃掉落的危險;標準夾層玻璃可以抵擋一般沖擊物穿透,特制夾層玻璃可以抵擋槍彈、炸彈等暴力沖擊,具有保安防范的特性;PVB 膠片具有對聲波的阻尼作用,所以夾層玻璃可以起到良好的隔音效果;夾層玻璃能有效的減弱太陽光的透射,防止眩光、色彩失真,可獲得良好的美學效果;PVB 膠片還有阻擋紫外線的功能,可保護家具、陳列品免受紫外線輻射而發(fā)生退色。夾層玻璃的使用壽命由玻璃之間的膠片的狀態(tài)決定,所以在安裝玻璃之前就應確定玻璃的尺寸,不提倡現(xiàn)場切割,因為這樣做很困難而且容易造成玻璃破損;在高于 80℃的場合不宜使用夾層玻璃,這樣容易使膠片發(fā)泡使玻璃失效;夾層玻璃的邊緣不能外露,一旦邊緣進水將引起脫膠,所以夾層玻璃安裝結構要設置排水孔,同時用密封膠密封槽口;夾層玻璃清洗時不能用有機清潔劑,因為有機清潔劑一旦進入玻璃邊緣會很快導致膠片老化?!督ㄖ踩AЧ芾硪?guī)定》規(guī)定:安全玻璃是指符合現(xiàn)行國家標準的鋼化玻璃、夾層玻璃及由鋼化玻璃或夾層玻璃組合加工而成的其他玻璃制品,如安全中空玻璃等。單片半鋼化玻璃(熱增強玻璃)、單片夾絲玻璃不屬于安全玻璃。 《建筑安全玻璃管理規(guī)定》規(guī)定建筑物需要以玻璃作為建筑材料的下列部位必須使用安全玻璃: (1)7 層及 7 層以上建筑物外開窗; (2)面積大于 1.5m2的窗玻璃或玻璃底邊離終裝修面小于 500mm 的落地窗; (3)幕墻(全玻幕除外); (4)傾斜裝配窗、各類天棚(含天窗、采光頂)、吊頂; (5)觀光電梯及其外圍護; (6)室內隔斷、浴室圍護和屏風; (7)樓梯、陽臺、平臺走廊的欄板和中庭內攔板; (8)用于承受行人行走的地面板; (9)水族館和游泳池的觀察窗、觀察孔; (10)公共建筑物的出入口、門廳等部位; (11)易遭受撞擊、沖擊而造成人體傷害的其他部位。 6、中空玻璃
兩層平板玻璃用間隔框架隔開,中間形成空腔,四周用密封性好的膠黏劑將玻璃和框架黏結密封,沖入干燥氣體或惰性氣體,并填入一定量分子篩作為干燥劑,就構成了雙層中空玻璃。由三片或四片以上平板玻璃構成具有多個空腔的就是多層中空玻璃。中空玻璃的原片可以是無色透明浮法玻璃、壓花玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃、鋼化玻璃等。中空玻璃的生產工藝可分為熔接、焊接、膠接三種。熔接法是對兩片玻璃的周邊同時加熱至軟化,然后直接熔合在一起形成具有空腔的中空玻璃;焊接法是當加熱的金屬和熔融的玻璃接觸時,將形成氧化物膜并逐漸擴散或在某種程度上熔解入玻璃內從而形成密封接頭;膠接法是把兩片玻璃板與一個間隔框粘結在一起生產的,由于技術與設備簡單,是目前廣泛采用的中空玻璃制造方法。膠接法生產的中空玻璃分為單道密封和雙道密封兩種。單道密封中空玻璃僅使用硅酮膠或聚硫膠時,氣密性差,水氣容易進入中空層,影響使用效果,不適用于單獨在幕墻上使用,但硅酮膠和聚硫膠的粘結強度較高;以聚異丁烯為主要成分的丁基熱熔膠的密封性能優(yōu)于硅酮膠和聚硫膠,但粘結強度較低,也不能單獨使用。因此,幕墻用中空玻璃應采用雙道密封。用丁基熱熔膠做第一道密封,可以彌補硅酮膠和聚硫膠的不足,用硅酮膠或聚硫膠做第二道密封,可保證中空玻璃的粘結強度。由于聚硫密封膠耐紫外線能力較差,而且與硅酮結構膠不相容,故隱框、半隱框及點支承玻璃幕墻等密封膠承受荷載作用的中空玻璃,其二道密封必須采用硅酮結構密封膠。依照《中空玻璃》GB/T11944-2002,中空玻璃第二道密封聚硫膠厚度標注應是 5—7mm(如圖 2);結構膠厚度應根據計算確定。
圖 2 二道聚硫膠密封厚度標注由于空氣的導熱系數(shù)(0.03W/m·K)比玻璃(0.76W/m·K)小的多,故中空玻璃比平板玻璃的傳熱系數(shù)小的多,具有良好的保溫隔熱性能和防結露性能;中空玻璃還具有很好的隔音性能,一般情況下可以降低噪聲 30~40dB,中空玻璃采用不同厚度的原片并使兩原片不完全平行可提高其隔音性能,如果中空玻璃中充入的是惰性氣體,由于惰性氣體的分子活性很低,使中空玻璃具有更好的隔熱、隔音的作用。《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》(JGJ102-2003)規(guī)定了玻璃幕墻采用中空玻璃時:1、中空玻璃氣體層厚度不應小于 9mm;2、中空玻璃應采用雙道密封。一道密封應采用丁基熱熔密封膠。隱框、半隱框及點支承玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封應采用硅酮結構密封膠;明框玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封宜采用聚硫類中空玻璃密封膠,也可采用硅酮密封膠。二道密封應采用專用打膠機進行混合、打膠;3、中空玻璃的間隔鋁框可采用連續(xù)折彎型或插角型,不得使用熱熔型間隔膠條。間隔鋁框中的干燥劑宜采用專用設備裝填;4、中空玻璃加工過程應采取措施,消除玻璃表面可能產生的凹、凸現(xiàn)象?!恫A粔こ碳夹g規(guī)范》(JGJ102-2003)還規(guī)定了中空玻璃的單片玻璃厚度相差不宜大于3mm;明框幕墻中空玻璃和槽口的配合尺寸(如圖 3)應符合表 4 的要求。
圖 3 中空玻璃與槽口的配合示意表 4 中空玻璃與槽口的配合尺寸(mm)中空玻璃厚度(mm)abc
下邊上邊側邊
6+da+6≥5≥17≥7≥5≥5
8+da+8 及以上≥6≥18≥7≥5≥5
注:da 為空氣層厚度,不應小于 9mm。
《中空玻璃》(GB/T11944-2002)規(guī)定了中空玻璃的長、寬尺寸允許偏差、厚度允許偏差和對角線允許偏差(如表 5、表 6):表 5 中空玻璃的長度、寬度允許偏差(mm)長(寬)度 LL<10001000≤L<2000L≥2000
允許偏差±2+2、-3±3
表 6 中空玻璃的厚度允許偏差(mm)長(寬)度 Lt<1717≤t<22t≥22
允許偏差±1.0+1.5±2.0
注:中空玻璃的公稱厚度為玻璃原片的公稱厚度與間隔層厚度之和。
中空玻璃兩對角線之差:正方形和矩形中空玻璃對角線之差應不大于對角線平均長度的 0.2%。中空玻璃暖邊隔熱條:------解決門窗凝露問題的新方案暖邊隔熱鋁隔條是亞松將注膠式隔熱技術成功的運用于中空玻璃隔熱條的又一杰作。暖邊隔熱條的隔熱效果比普通隔熱條高 1320 倍,從而能有效的改善中空玻璃邊緣結霜和凝露的現(xiàn)象,并對門窗 U 值有一定的降低;暖邊隔熱鋁隔條強度扱佳,可用于高層建筑及玻璃幕墻。7、吸熱玻璃
吸熱玻璃具有吸收可見光和紅外線的作用,在色調上有藍色、綠色、灰色和茶色四種。吸熱玻璃有本體著色和表面鍍膜兩大類:本體著色是在玻璃配料中加入鎳、鈷、鐵、硒等著色劑,采用浮法、垂直引上、平拉法等工藝生產;表面鍍膜產品是在玻璃表面噴鍍吸熱和著色的氧化物膜形成吸熱玻璃。吸熱玻璃的突出特征就是可以隔斷太陽輻射熱,其色調還能兼顧到建筑物的外觀效果,吸熱玻璃具有一定的透明度,透過它仍可以清楚的觀察室外的景物,它除了能吸收紅外線外,還可以顯著減少紫外線的透射,減輕紫外線對人體、對室內物品的傷害。吸熱玻璃吸熱后溫度迅速升高,形成輻射源,比普通平板玻璃更容易炸裂,而且玻璃的吸熱效果越好就越容易炸裂。故在選用吸熱玻璃時,要避免建筑物的陰影投射于其上,防止夏天雨水直接沖淋;安裝時應使用隔熱材料作為支持材料,減少玻璃與邊框之間的溫度差;使用時不要在玻璃上粘貼東西,避免空調冷氣直接吹到玻璃表面上,采取這些措施可以降低吸熱玻璃發(fā)生炸裂的可能性。吸熱玻璃多用于炎熱地區(qū)和空調建筑中,既能吸熱又起到有色玻璃的裝飾效果,從節(jié)能的角度考慮好用做中空玻璃的外片。8、陽光控制鍍膜玻璃
陽光控制鍍膜玻璃在玻璃表面鍍覆 1~3 層適當厚度的金屬氧化物薄膜使其具有反射太陽能的作用,又稱作熱反射玻璃,它具有良好的遮光性能和隔熱性能,其膜系的結構示意圖如圖 5。
圖 5 陽光控制鍍膜玻璃膜系圖(1)S 系列;(2)SC 系列;(3)SG 系列;(4)TE,TS 系列;(5)PASTELS 系列;(6)Sn-Cr/CrN-Sn
以第 6 個膜系為例說明各膜層的作用,第一、二、三層膜層順序鍍膜,第一層膜的厚度決定鍍膜玻璃反射光的顏色,其關系如表 6;第二層膜的厚度決定鍍膜玻璃的透射率和反射率;第三層膜對鍍膜玻璃的膜層主要起保護作用,其厚度對鍍膜玻璃的反射率也有一定影響。表 6 第一層 SnO2 膜厚與膜系反射色關系第一層 SnO2 膜濺射電功率(kW)4~657~910~1517~18
膜厚度(nm)18~2230408090
反射光灰色金黃色青銅色藍色綠色
注:隨著第一層 SnO2 膜厚度的變化,各種顏色變化是漸變的。其中金黃色區(qū)域較小,銀色、青銅色和藍色比較穩(wěn)定,反射色區(qū)域比較開闊。其生產方法有熱分解法(包括噴涂和浸漬兩種方法)和磁控真空濺射法等,都是在玻璃表面涂以金、銀、銅、鋁、鎳、鐵等金屬、金屬氧化物、非金屬氧化薄膜;或采用電浮法、等離子法,向玻璃表面層滲入金屬離子以置換玻璃表面原有的離子而形成熱反射膜。熱反射玻璃對太陽輻射具有較高的反射能力,可節(jié)省室內空調能耗使室內光線柔和舒適。熱反射玻璃具有單向透視功能,單面鍍膜的熱反射玻璃迎光的一面具有鏡子的特性,背面則可透視。另外這種鏡面效果和色調對建筑物的外觀裝飾效果良好。多數(shù)熱反射玻璃的膜層不是很結實,應避免單片使用,好做成中空玻璃,并作為外層玻璃,膜層朝內,這樣既能達到節(jié)能的效果又能保護膜層。值得強調的是;熱反射玻璃主要的功能是它的節(jié)能,其次才是影像裝飾功能,在使用中要避免顛倒這兩功能的主次順序,杜絕出現(xiàn)在需要陽光照射的寒冷地區(qū)整個建筑立面都使用熱反射玻璃幕墻的失誤。9、低輻射 Low-E 玻璃
低輻射玻璃是在玻璃表面鍍制一層或多層氧化物薄膜,使其對近紅外線輻射具有低反射率,對遠紅外線輻射(波長 4.5~25μm)具有高反射率而又保持良好透光性能的平板玻璃,有高透型 Low-E 玻璃和遮陽型 Low-E 玻璃。低輻射膜系有多種,如圖 6。
(1)SUPERETMⅡ/ SUPER-ETMⅡ;(2)SUPRE-ETMⅡ;(3)SUPER-ETMⅣ;(4)SUPRE-ETMⅤ;(5)SUPRE-ETMⅥ;(6)Sn/NiCr/Ag/Sn;(7)Sn/Ag/Sn;(8)DOUBLESUPER·ETMⅥ;(9)Sn/TiA/Ag/TiA/Sn;);(10)SnB/NiCr/AG/Zn/SnB;(1)Sn/TiA/Ag/Zn注:TiA為鈦基合金;SnB為錫基合金圖6低輻射膜系圖
以第(7)個膜系為例:第一層 SnO2 膜與陽光控制鍍膜玻璃相同,金屬膜是膜系中的主功能膜層,由于它質地軟、與其他膜層結合力較弱而使整個膜層強度不高,使用時要防止摩擦,如用于中空玻璃時鍍膜面放在空腔內;金屬層的鋁膜非常薄,作用是防止銀膜等的氧化,鋁膜本身對整個膜系沒有多大影響。Low-E 玻璃有兩種生產方法:在線高溫熱解沉淀法和離線磁控濺射法。在線高溫熱解沉淀法是在 600-650℃高溫狀態(tài)下,直接將不同金屬氧化膜鍍在玻璃上,然后玻璃再在軟化溫度下進行熱處理,這對膜層質量有益無損,使膜層與玻璃結合更牢固,抗外界劃傷、摩擦、大氣侵蝕能力更強。在線生產的 Sun-E 玻璃(即遮陽型 Low-E 玻璃)除了具有傳熱系數(shù)低、反射遠紅外熱輻射的特點外,還具有反射中近紅外熱反射的作用,它允許陽光中的可見光進入室內,而阻擋其中的熱輻射,適于南方地區(qū)和溫帶地區(qū)的遮陽。離線磁控濺射法是利用氣體放電將靶材逐層濺射沉淀到玻璃表面形成膜層,一般由三層構成,一、三層為保護層,中間為功能層,用銀膜做中間層可增加顏色的純度和光的透射度。離線法生產的 Low-E 玻璃在顏色和純度上均優(yōu)于在線 Low-E 玻璃,其可見光透射比更大、反射比更小,中性或接近中性的色彩使它能盡量少的吸收入射的太陽能,它大的優(yōu)點就是有更優(yōu)良的保溫隔熱性能(“U”值小于在線 Low-E 玻璃)。但是離線法 Low-E 玻璃的膜層較“軟”,不可單片使用,僅適用于做中空玻璃的基片。磁控濺射低輻射玻璃分為單銀、雙銀、陽光控制和改進型單銀低輻射玻璃四種。單銀低輻射玻璃 膜系只有一層銀功能膜,多采用氧化鋅作為截止膜,因為鋅的濺射率高且物美價廉,但它的牢固度不夠理想,可在外側再沉積一層氧化鈦作為保護膜,這種離線低輻射玻璃是“軟”膜玻璃,不能單片使用。雙銀低輻射玻璃 至少包括 5~7 層功能不同的氧化物和金屬膜層,生產中每一層的控制都要嚴格,它的膜系牢固度也較差,但它的性能比單銀 Low-E 玻璃優(yōu)越得多,它在冬季有良好的保溫隔熱效果,夏季又有較好的太陽遮蔽效應,廣泛用于中、高緯度地區(qū)。陽光控制低輻射玻璃 采用二氧化錫為介質膜,在單銀膜系基礎上,增加銀膜層的厚度或增加銀膜外起遮蔽作用的金屬膜層的厚度,達到降低可見光透射比、增加陽光控制功能的目的。它既具有低輻射性能又具有熱反射性能,適用于冬季寒冷、夏季炎熱10、防火玻璃
防火玻璃是指透明、能阻止和控制熱輻射、煙霧及火焰,防止火災蔓延的玻璃。耐火完整性:在標準耐火試驗條件下,單面受火時,一定時間內玻璃防止火焰穿透或防止火焰在背火面出現(xiàn)的能力。
耐火隔熱性:在標準耐火試驗條件下,單面受火時,一定時間內玻璃背火面溫度不超過規(guī)定值的能力。熱輻射強度:在標準耐火試驗條件下,在玻璃背火面一定距離、一定時間內的熱輻射照度值?!督ㄖ冒踩A? 防火玻璃》(GB15763.1-2001)規(guī)定:防火玻璃按耐火性能分為 A、B、C 三類,每類按耐火等級分別分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級。見下表
分類耐火等級
類別性能要求Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級
A類同時滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求耐火時間90≥min耐火時間60≥min耐火時間45≥min耐火時間30≥min
B類同時滿足耐火完整性、熱輻射強度要求
C類滿足耐火完整性要求
耐火性能試驗是將整塊防火玻璃鑲在固定框架內,按 GB12513 進行耐火性能試驗,防火玻璃受火尺寸高不應小于 1100mm,寬不應小于 600mm,試樣應垂直安裝;試驗時所使用的固定框架和安裝方式應與實際工程使用的結構相同,并以圖紙或其他相當?shù)姆椒ㄓ涗浌潭蚣艿慕Y構和安裝方式。防火玻璃按結構分類可分為:a 復合防火玻璃(FFB):由兩層或兩層以上玻璃復合而成或由一層玻璃和有機材料復合而成,并滿足相應耐火等級的防火玻璃;b 單片防火玻璃(DFB):由單層玻璃構成,并滿足相應防火等級要求的特種玻璃。復合防火玻璃是透明的,而且在遇火初期還具有良好的透明性能。復合防火玻璃遇火后,受火面玻璃因熱應力而炸裂,但碎片仍被防火膠片粘在另一塊玻璃上,隨著受火時間延長,防火層開始發(fā)泡,起到隔熱的作用,同時放出水蒸氣吸收大量熱量。單片防火玻璃是采用物理和化學的方法對浮法玻璃進行處理得到的,遇火時能夠長時間不炸裂,有效地阻止火焰與煙霧的蔓延。單片防火玻璃也是安全玻璃,碎片要求與鋼化玻璃同。復合防火玻璃的性能包括耐火性、透光性、粘接性、抗老化性、使用溫度范圍等,其中主要的是耐火性,耐火性一般應耐火極限來表示,耐火極限包括三項指標:完整性不破壞;背火面的輻射照度不得超過規(guī)定標準;絕熱性不超標?!督ㄖ冒踩A? 防 火玻璃》(GB15763.1-2001)規(guī)定了防火玻璃的尺寸和厚度允許偏差,如下表(1)、表(2) 表(1)復合防火玻璃的尺寸和厚度允許偏差(mm)玻璃的總厚度 d長度或寬度(L)允許偏差厚度允許偏差
L≤12001200<L≤2400
5≤d<11±2±3±1.0
11≤d<17±3±4±1.0
17≤d<24±4±5±1.3
d>24±5±6±1.5
注:當長度 L 大于 2400mm 時,尺寸允許偏差由供需雙方商定
單片防火玻璃的性能包括:a 高強度性能,單片防火玻璃不僅具有卓越的防火功能,而強度也高于一般的增強玻璃;b 高耐候性和可加工性,單片防火玻璃同浮法玻璃一樣在紫外線照射下不發(fā)生任何變化,同時它還具有很好的可加工性,能加工成夾層安全玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃、點式玻璃幕墻,還可以作為室內的防火隔斷和逃生通道。表(2)單片防火玻璃的尺寸和厚度允許偏差(mm)玻璃厚度長度或寬度(L)允許偏差厚度允許偏差
L≤10001000<L≤2000L>2000
5+1±3±4±0.2
8+2-3±0.3
12±0.4
15±4±4±0.6
19±5±5±6±1.0
11、真空玻璃
真空玻璃是采用兩片平板玻璃用低熔點玻璃將四邊密封起來。一片玻璃上有排氣管,排氣管與該片玻璃用低熔點玻璃密封。兩片玻璃間隙為 0.1~0.2mm,為了使玻璃在真空狀態(tài)下承受大氣壓的作用,兩片玻璃板間放有微小支撐物,并均勻分布,支撐物很小,不會影響玻璃的透光性。真空玻璃還可以與另一片玻璃組合成中空玻璃,即超級真空玻璃。真空玻璃的安全性,如果應用于大尺寸窗玻璃(>1.5m2),或是高層建筑外窗,亦或是幕墻玻璃,凡是有安全性要求的場合,必須選用安全真空玻璃產品。如只是低層建筑常規(guī)外窗,不論新建還是舊樓門窗改造,都可以選用標準真空玻璃。
真空玻璃的保溫性能,優(yōu)越的保溫隔熱性能是真空玻璃系列產品的突出特點,其傳熱系數(shù) K 值范圍在 0.7-0.9W/m2k。用戶可根據建筑物的體型系數(shù)、窗墻面積比、門窗或幕墻的具體結構,確定出所需玻璃的傳熱系數(shù) K 值。當所選真空玻璃的傳熱系數(shù)大大優(yōu)于標準規(guī)定的 K 值時,可適當加大建筑物的窗墻面積比,以增加建筑物的通透性。同時還可以適當簡化建筑物其它維護結構的保溫措施,以降低成本。真空玻璃的隔聲性能,真空玻璃的特殊結構決定了其具有優(yōu)越的保溫隔熱性能,同時還具有優(yōu)良的隔聲性能。特別是組合真空玻璃,其隔聲性能均好于國標 4 級(Rw≥35db),特殊隔聲組合真空玻璃可達到高標準 6 級(Rw≥45db)。因此,無論有何種隔音降噪要求的特殊場所,均可通過選用組合真空玻璃產品,來達到設計所要求的隔音降噪指標。真空玻璃的透光性,按照《公共建筑節(jié)能設計標準》中的規(guī)定,嚴寒 A、嚴寒 B 兩類地區(qū)對玻璃窗沒有遮蔽系數(shù)要求。而對于寒冷、夏熱冬冷和夏熱冬暖三類地區(qū),由于建筑物的主要能耗不僅包括冬季取暖,還包括夏季空調制冷,所以要求玻璃具有較低的遮蔽系數(shù),以盡量減少夏季太陽光輻射的熱量傳遞。真空玻璃的遮蔽系數(shù)范圍通常在 0.76-0.3 之間,較低的遮蔽系數(shù)都是通過選配陽光控制膜玻璃或著色玻璃與真空玻璃組合起來實現(xiàn)的,可以滿足南北不同地區(qū)用戶的需求。真空玻璃主要應用于建筑物的門窗,它的傳熱系數(shù)低,采光性能好,優(yōu)于雙層玻璃窗和中空玻璃窗;真空玻璃的空隙為真空狀態(tài),不會出現(xiàn)由于氣壓變化引起的“脹裂”現(xiàn)象(中空玻璃在海拔較低的平原地區(qū)生產時氣壓較高,到高原低氣壓地區(qū)使用時由于中空玻璃內外氣壓差而容易產生“脹裂”現(xiàn)象)。選用真空玻璃的注意事項:(1)、標準真空玻璃為一次成型產品,不能進行切裁、鋼化等等二次加工,只能進行夾層、合中空等組合,形成組合真空玻璃。 (2)、標準真空玻璃大多為矩形,也可成型為梯形、三角形、扇形等異形,但是 不能成型為立體圓弧形。 (3)、標準真空玻璃好垂直使用,因設計需要要求傾斜使用時,傾斜角度應小 于 30 度。嚴禁將標準真空玻璃作為玻璃屋頂用材料。如有上述特殊要求, 必須選用安全型組合真空玻璃。12、釉面玻璃
在玻璃表面涂覆一層彩色易溶性色釉,在熔燒爐中加熱到色釉的熔融溫度,使色釉與玻璃表面牢固的黏結在一起,再經過退火或者鋼化等不同的處理方式,制成釉面玻璃。玻璃基體可以是普通平板玻璃、壓延玻璃、磨光玻璃或玻璃磚等。釉面玻璃的彩釉圖案主要有圓點彩釉、條狀彩釉、滿版彩釉三種。釉面玻璃分為退火、鋼化兩種。前者可以切裁加工,但后者不能進行切裁加工。鋼化釉面玻璃生產工藝流程:玻璃切割→磨邊鉆孔→洗滌干燥→涂釉→干燥→化釉→鋼化→檢驗→包裝入庫
玻璃原片按用戶要求切割、磨邊鉆孔,洗滌干燥;準備好上釉的液體以 0.25~0.29MPa 的壓力均勻的噴在玻璃板上,形成薄膜。在干燥室內用熱空氣或輻射熱對釉料進行干燥處理。干燥后的玻璃板送入自動控制溫度的電爐加熱,加熱溫度 650~700℃,當玻璃達到鋼化溫度后,被送入鋼化風柵進行風冷鋼化。(2)退火釉面玻璃生產工藝流程:玻璃切割→洗滌干燥→涂釉→干燥→化釉→退火→檢驗→包裝入庫退火釉面玻璃與鋼化釉面玻璃的生產工藝稍有不同,涂釉玻璃水平進入機組網格上,并在其中熔化釉料和對玻璃進行退火,與鋼化釉面玻璃一樣,機組內溫度取決于釉的熔化溫度,一般為 600~650℃。退火釉面玻璃的特點在于大面積板材退火后,可進行切割、磨邊等后處理。玻璃釉面磚的生產可以按退火釉面玻璃的工藝進行。玻璃釉面磚的退火可以用按鋼化代替,即在燒成之后只對玻璃磚的單面(外面)進行強烈冷卻。為了玻璃釉面磚的反面變得粗糙,在爐底表面撒一層石英或粉狀黏土熟料。釉面玻璃生產中進行熱處理會影響到玻璃的強度,使退火釉面玻璃和半鋼化釉面玻璃的強度低于普通退火玻璃。釉面玻璃色彩艷麗,色調品種多,而且牢固耐用,可作為商場、飯店、賓館等的內墻裝飾,也可用于圍墻、陽臺、回廊等外墻的裝飾和貼面保護。經常、大規(guī)模的應用是用于幕墻結構實體部分的外飾面層。13、微晶玻璃
微晶玻璃飾經過特殊工藝在玻璃中形成大量的微小晶體而制成的,是由晶體相和殘余玻璃相組成的質地致密、均勻的多相材,又稱為玻璃陶瓷或結晶化玻璃。微晶玻璃按顏色基調分類有白色、米色、灰色、藍色、綠色、紅色和黑色等。按表 面加工程度可分為:a 鏡面板,表面平整呈鏡面的板;b 亞光面板,表面具有均勻細膩光漫反射能力的板。
微晶玻璃的物理、力學性能有:(a)光澤度,鏡面板材的鏡面光澤度優(yōu)等品不底于 85 光澤單位,合格品不底于 75 光澤單位;(b)色差,同一顏色同一批號板材花紋顏色 基本一致;(c)板材硬度為莫氏硬度 5-6 級;(d)彎曲強度不小于 30Mpa;(e)抗急冷急熱無裂隙。微鏡玻璃的化學穩(wěn)定性如下表
項目條件質量損失率(K)
耐酸性1.0%硫酸溶液室溫浸泡K≤0.2%且外觀無變化
耐緘性1.0%氫氧化鈉室溫浸泡K≤0.2%且外觀無變化
將一定組成的玻璃原料加入一定量的晶核劑,熔融成形后進行晶化處理,在玻璃體內均勻的析出大量細小晶體,從而得到一種類似于陶瓷的微晶玻璃。通常晶體的大小從幾納米到幾十納米,晶體數(shù)量可達 50%~90%。與常規(guī)玻璃相比,微晶玻璃具有很高的力學強度、表面硬度、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。這些優(yōu)良的性能取決于晶體的種類和數(shù)量,以及殘余玻璃相的組成和性能。適當?shù)倪x擇玻璃組成和晶化條件,就可以得到不同性能的微晶玻璃。微晶玻璃與普通玻璃的區(qū)別在于,前者大部分是晶體,而后者則是非晶體。微晶玻璃的生產方法主要有兩種:熱端成形法和冷端成形法。熱端成形法工藝流程:原料熔化→成形→生產加工→晶化→成品加工生產過程中玻璃的切割、研磨等機械加工過程安排在玻璃的晶化之前是因為:其一是玻璃比微晶玻璃容易加工;其二是玻璃的加工傷痕會在晶化的加熱過程中鈍化,不會使微晶玻璃的強度下降。冷端成形法工藝流程:原料熔化→粉碎→分級→涂覆→黏結并晶化微晶玻璃的機械強度高于玻璃及天然石材;質地致密,內無氣孔,不透氣,不吸水;由于晶化,與原來的玻璃相比,軟化溫度升高,耐熱性也提高,如下頁表 7
表 7 CaO-Al2O3-SiO2 系統(tǒng)微晶玻璃與天然石材的性能比較性能微晶玻璃天然石材
大理石花崗巖
密度:(g/cm3)2.72.72.7
抗彎強度:(MPa)5016.714.17
抗壓強度:(MPa)117~54988~22629~294
抗折強度:(MPa)25~507~2015~40
抗沖擊強度:(Pa)245220591961
楊氏模量:(MPa)5099427458~8237642169~59821
莫氏硬度:(MPa)6.53~55.5
熱膨脹系數(shù)(30~380℃):(×10-7/℃)5280~26050~150
熱導率:[W/(m·K)]1.62.2~2.32.1~2.4
吸水率:%00.300.35
耐酸性①(1%H2SO4):%0.0810.31.00
耐堿性①(1%NaOH):%0.050.300.10
抗凍結性② 0.0280.230.25
注:① 15mm×15mm×10mm 試樣浸泡 650h 后的質量減少值。② 15mm×15mm×10mm 試樣浸在 25℃水中兩天,然后放在-20℃的環(huán)境中 4h,重復 25 次后的質量減少值。由于微晶玻璃是透明、半透明和不透明等多相組成均勻分布的復合材料,射入微晶玻璃的光線,不僅從表面反射,同時也會射到內部,在內部各相產生漫反射,光線從材料內部反射出來,顯得柔和,而且具有深度,產生類似鉆石那樣晶瑩剔透璀璨發(fā)亮的光學效果。微晶玻璃與玻璃具有相同的成份,與硅酮結構膠和耐候膠相接觸相容性較好。微晶玻璃無吸水性,沒有凍害及因水鐵銹、硅油等滲入,而遭到污染之虞,不容易附著塵埃,縱然附著塵埃也容易清洗,并且有自凈性。微晶玻璃屬於脆性材料,方口及尖口部位很容易形成破裂的發(fā)源地。微晶玻璃比天然石材更脆,不能完全照搬天然石材幕墻的節(jié)點,一般來講,采用天然石材幕墻的短槽式和通槽式的結構應慎重采用。幕匠小哥專注建筑幕墻知識傳播