建筑玻璃現(xiàn)階段發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用分析

   隨著建筑多元化的發(fā)展，建筑玻璃的已經(jīng)成為建筑多樣化和建筑功能化的關(guān)鍵組成部分，尤其是較近幾年，建筑用深加工玻璃的品種、數(shù)量也得到了很大的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高。但是一些建筑使用的深加工玻璃出現(xiàn)了如鋼化玻璃爆開(kāi)、中空玻璃漏氣等多種問(wèn)題，造成很大的損失。本文要點(diǎn)針對(duì)一些建筑使用玻璃出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討分析，以期為玻璃深加工行業(yè)和建筑部門(mén)提供一些借鑒。
　　一) 世界建筑的發(fā)展對(duì)玻璃的要求變化
　　從20世紀(jì)60年代，隨著靠前個(gè)玻璃幕墻出現(xiàn)開(kāi)始，建筑幕墻一直占據(jù)著建筑市場(chǎng)的主要位置并帶領(lǐng)著建筑行業(yè)技術(shù)的發(fā)展。
到目前，建筑對(duì)玻璃的要求經(jīng)過(guò)了從白玻、本體著色玻璃、熱反射鍍膜到低輻射鍍膜玻璃的變化。玻璃的顏色也由無(wú)色、茶色、金顏色到蘭色、綠色并較后向通透方向的發(fā)展　變化。隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念向人性化、親近自然以及世界各國(guó)對(duì)能源危機(jī)的憂(yōu)患意識(shí)提高，對(duì)建筑節(jié)能的重視程度也越來(lái)越高，對(duì)玻璃的要求也逐步向功能性、通透性進(jìn)行轉(zhuǎn)變。全世界建筑行業(yè)對(duì)玻璃的要求有向高通透、低反射或者減反射的方向轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。
　　二) 建筑玻璃的主要應(yīng)用品種及特點(diǎn)
　　1、鋼化玻璃
　　它是利用加熱到一定溫度后迅速冷卻的方法，或是化學(xué)方法進(jìn)行特殊處理的玻璃。一般是在原來(lái)普通的浮法玻璃基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)將玻璃加熱到軟化點(diǎn)溫度再經(jīng)過(guò)淬火處理，使玻璃內(nèi)部中心部位具有張應(yīng)力而玻璃表面部位具有壓應(yīng)力并達(dá)到均勻應(yīng)力平衡的玻璃產(chǎn)品。鋼化玻璃的品種包括化學(xué)鋼化也稱(chēng)離子鋼化和物理鋼化兩種；
　　化學(xué)鋼化玻璃的特點(diǎn)是由于采用顆粒非常大的離子如鉀離子置換玻璃表面的鈉離子，在約400度的溫度下經(jīng)過(guò)一定的工藝制作完成；化學(xué)鋼化玻璃可以切割、熱彎等，但經(jīng)過(guò)高溫加工后的玻璃強(qiáng)度會(huì)受影響；化學(xué)鋼化玻璃的初始強(qiáng)度可以達(dá)到原片的6-7倍，但是隨著使用時(shí)間加長(zhǎng)，性能會(huì)衰減；由于離子置換的特殊性，多數(shù)使用在超薄的玻璃上。
物理鋼化玻璃的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，一般強(qiáng)度可以達(dá)到普通平板玻璃的4倍左右；安全—鋼化玻璃破碎后立即分裂成沒(méi)有尖角產(chǎn)生的小顆粒；缺點(diǎn)是存在自暴的可能；
　　物理鋼化玻璃也同樣存在著兩個(gè)品種即全鋼化玻璃及熱增強(qiáng)玻璃之分，熱增強(qiáng)玻璃不存在自暴現(xiàn)象，但是強(qiáng)度僅僅是普通玻璃的兩倍左右，多數(shù)應(yīng)用在高層建筑，提高抗風(fēng)壓性能；熱增強(qiáng)玻璃不屬于安全玻璃。
　　2、夾層玻璃
　　夾層玻璃是由一層玻璃與一層或多層玻璃、塑料材料夾中間層而成的玻璃制品，中間層是介于玻璃之間或玻璃與塑料材料之間起粘結(jié)和隔離作用的材料，使夾層玻璃具有抗沖擊、陽(yáng)光控制、隔音等性能；
　　夾層玻璃的特點(diǎn)是安全—即使破碎，也不會(huì)對(duì)人造成傷害，如汽車(chē)風(fēng)擋玻璃；阻擋紫外線(xiàn)，減少物體退色。
PVB膠片可以減少達(dá)到99%以上的紫外線(xiàn)；缺點(diǎn)是降低采光性能、玻璃自重增加。
　　3、鍍膜玻璃
　　鍍膜玻璃俗稱(chēng)熱反射玻璃，包括陽(yáng)光控制鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃（Low-E）玻璃兩個(gè)品種。鍍膜形成的原理是在原片玻璃表面鍍上金屬或者金屬氧化物/氮化物膜，使玻璃的遮蔽系數(shù)降低。又稱(chēng)低輻射玻璃、“Low-E”玻璃（low emissivity coated glass），是一種對(duì)波長(zhǎng)范圍4.5μm-25 μm的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)有較高反射比的鍍膜玻璃。低輻射鍍膜玻璃還可以復(fù)合陽(yáng)光控制功能，稱(chēng)為陽(yáng)光控制低輻射玻璃。
　　鍍膜玻璃主要有兩個(gè)系列的品種，一種是在線(xiàn)鍍膜玻璃，也稱(chēng)氣相蒸發(fā)鍍膜玻璃；一種是離線(xiàn)鍍膜玻璃，也稱(chēng)磁控濺射鍍膜玻璃。在線(xiàn)汽相蒸發(fā)鍍膜玻璃的特點(diǎn)是好的/損傷阻抗，無(wú)制作程序限制；可以鋼化、切割、熱彎處理及其他二次加工；沒(méi)有去邊和密封相容性的問(wèn)題；
　　磁控濺射鍍膜玻璃的特點(diǎn)是產(chǎn)品性能及使用范圍廣泛；濺射程序要求員工具有好的操作習(xí)慣；二次加工過(guò)程中需要?jiǎng)h除邊部；合成中空玻璃時(shí)采用的密封劑必須與膜層相容；可以采用已經(jīng)鋼化的玻璃加工制成鋼化鍍膜玻璃，多數(shù)不能直接用于鋼化；多數(shù)不能異地加工，而必須在鍍膜玻璃生產(chǎn)完成后盡快加工合成中空玻璃使用。
　　4、中空玻璃
　　中空玻璃是由兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開(kāi)并周邊粘結(jié)密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。目前市場(chǎng)上大部分的中空玻璃全部為膠封中空玻璃，而膠封中空玻璃又分為傳統(tǒng)鋁條及暖邊密封方式。Swiggle暖邊中空玻璃在世界上靠前個(gè)提出暖邊概念并一直帶領(lǐng)著世界暖邊中空玻璃的發(fā)展方向。
　　要滿(mǎn)足不同的建筑性能需求，必須采用多品種組合的復(fù)合玻璃產(chǎn)品，如著色中空玻璃、著色夾層玻璃、鍍膜中空玻璃、彩釉中空玻璃、彩釉?shī)A層玻璃、鍍膜夾層中空玻璃等等。由于中國(guó)地域遼闊，南北氣候特征差異懸殊，因此對(duì)建筑玻璃性能指標(biāo)的要求不盡相同；此外不同功能用途的建筑物對(duì)玻璃的節(jié)能性、隔聲性及采光的要求也有所差異。因此，設(shè)計(jì)師或使用者在選擇玻璃時(shí)必然面臨這樣的問(wèn)題：什么樣的玻璃、怎樣的復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足建筑物的性能要求？不同地區(qū)甚至建筑物的不同部位是否應(yīng)選擇同樣的玻璃？而對(duì)于玻璃深加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)配置是否合理？要求企業(yè)制作的產(chǎn)品是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求？如何避免產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題？將是十分關(guān)鍵的問(wèn)題。
本文擬就一些建筑應(yīng)用玻璃出現(xiàn)的問(wèn)題做一些技術(shù)剖析，希望能夠從另外的角度給設(shè)計(jì)師、使用者和加工企業(yè)提供一些基礎(chǔ)素材。
　　三) 建筑用玻璃容易出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法>
　　1 .NiS導(dǎo)致鋼化玻璃的爆開(kāi)問(wèn)題

　　硫化鎳引起熱增強(qiáng)以及鋼化安全玻璃爆開(kāi)的問(wèn)題，在較近的幾年在我國(guó)許多幕墻工程上十分普遍，也給很多企業(yè)造成較大的損失，雖然業(yè)內(nèi)人士嘗試使用多種測(cè)量方法解決這個(gè)問(wèn)題，但是由于一直沒(méi)有完全成功，仍然在建筑幕墻以及許多現(xiàn)代建筑上留下了非常實(shí)際的問(wèn)題。本文要點(diǎn)探討NiS引起鋼化玻璃爆開(kāi)的機(jī)理。
　　概述：
　　由于浮法玻璃制作工藝的原因，玻璃內(nèi)部可能包含硫化鎳雜質(zhì)，這些雜質(zhì)以小水晶狀態(tài)存在，在一般情況下，不會(huì)造成玻璃破損，但是在玻璃熔化以及鋼化處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)穩(wěn)態(tài)390℃的溫度條件，改變了α態(tài)-硫化鎳NiS的組成。在這個(gè)過(guò)程中，由于玻璃冷卻速度快，導(dǎo)致NiS沒(méi)有轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，因而被冰凍在玻璃成分內(nèi)，硫化鎳NiS沒(méi)有轉(zhuǎn)換本身的相態(tài)。β態(tài)-硫化鎳NiS的體積較α態(tài)-硫化鎳NiS的體積高2.2%到4%，從α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉(zhuǎn)換可以導(dǎo)致玻璃內(nèi)部產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力、壓力導(dǎo)致在包含物周?chē)a(chǎn)生半圓的裂紋，這些變化在尺寸達(dá)到臨界之前一直是穩(wěn)定的，較終取決于玻璃內(nèi)部包含物周?chē)h(huán)境壓力狀況。
　　在室溫條件下，α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉(zhuǎn)換是緩慢的，需要很長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)Nis的體積增長(zhǎng)超過(guò)鋼化玻璃可以接受的臨界狀態(tài)時(shí)，爆開(kāi)就會(huì)發(fā)生。NiS具有典型的熟化周期，較長(zhǎng)的可以達(dá)到4-5年的時(shí)間，主要引起的原因是玻璃與硫化鎳NiS的熱膨脹系數(shù)不同造成的。
　 歐洲標(biāo)準(zhǔn)(prEN14179-1)已經(jīng)提議采用熱浸程序克服鋼化玻璃爆開(kāi)的問(wèn)題，這是破壞性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)2個(gè)小時(shí)在290±10℃的溫度下，清理硫化鎳包含物對(duì)玻璃的擠壓。
　　爆開(kāi)起始點(diǎn)：
　　硫化鎳導(dǎo)致鋼化玻璃爆開(kāi)引發(fā)點(diǎn)典型的是出現(xiàn)在玻璃中心部位，形狀類(lèi)似“蝶形”，兩個(gè)翅膀組成的形狀類(lèi)似五邊形或者六邊形，見(jiàn)圖1。對(duì)玻璃石頭做微量分析顯示，在玻璃斷面中心位置經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鎳和硫磺附加在非常小的金屬如鐵以及銅上，顯微鏡顯示，硫鎳礦NiS是主要成分。從另一方面看，“蝶形”的出現(xiàn)并不一定能夠證明是硫化鎳NiS出現(xiàn)造成，也有其他材料能夠?qū)е落摶ＡС霈F(xiàn)相同的現(xiàn)象，因?yàn)椴Ａ?nèi)部?jī)?chǔ)存了太高的能量。
       硫化鎳石頭大多數(shù)具有球形組成，有時(shí)，他們也有一些橢圓形狀，這就顯示，在玻璃熔化過(guò)程中，他們一定被熔化而且沒(méi)有與玻璃結(jié)合。因此，象油在水中一樣，他們形成小滴游離在玻璃溶液中。另一方面，石頭表面是粗糙的，顯示在玻璃冷卻過(guò)程中發(fā)生了結(jié)晶化：從高溫到低溫過(guò)程中出現(xiàn)同素相態(tài)轉(zhuǎn)換。
　　同素相態(tài)轉(zhuǎn)換、熱膨脹、化學(xué)合成等，這個(gè)同素相態(tài)轉(zhuǎn)換是導(dǎo)致鋼化玻璃爆開(kāi)的真實(shí)原因，NiS包含物遭受相態(tài)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致結(jié)晶體膨脹。雖然也存在其他相態(tài)的硫化鎳（如Ni7S6、Ni3S4或者Ni3S2），但是他們與鋼化玻璃爆開(kāi)沒(méi)有關(guān)系，真實(shí)導(dǎo)致鋼化玻璃爆開(kāi)的僅僅是NiS。
　　NiS硫化鎳化合物的熱膨脹系數(shù)大約為14×10-6（平均在20-300℃）和16×10-6（大約在350-500℃高溫），這些數(shù)值較玻璃的熱膨脹系數(shù)（在相同溫度范圍內(nèi)為9×10-6）高。另外，α態(tài)-硫化鎳NiS理論上可以包括更多的硫（NiSx 1≤x<1.08），實(shí)際上，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在α態(tài)-NiS中有鐵的痕跡。這些Ni(Fez)Sx是具有與他們本身特性不同的地方（如同素相態(tài)轉(zhuǎn)換以及從α態(tài)-硫化鎳NiS到β態(tài)-硫化鎳NiS轉(zhuǎn)換的速度）。
　　NiS包含物的粒子尺寸變化大約在0.05mm到0.6mm之間，平均在0.2mm，所有的能夠?qū)е卤_(kāi)的NiS包含物都在鋼化玻璃的內(nèi)部，在玻璃厚度方向25%-75%的范圍之間（即玻璃的張力區(qū)）。