鋼化玻璃 (Tempered glass/Reinforced glass) 屬于安玻璃。鋼化玻璃是種預(yù)應(yīng)力玻璃,為提高玻璃的強(qiáng)度,通常使用化學(xué)或物理的方法,在玻璃表面形成壓應(yīng)力,玻璃承受外力時(shí)先抵消表層應(yīng)力,從而提高了承載能力,增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性、寒暑性、沖擊性等。
鋼化玻璃強(qiáng)度、抗彎和耐沖擊性能較之普通玻璃提高數(shù)倍。鋼化玻璃破壞呈無(wú)銳角(鈍角)的小碎片,對(duì)人體的傷害低。鋼化玻璃的耐冷熱沖擊性質(zhì)較之普通玻璃有3~5倍的提高,般可承受250℃以上的溫差變化,對(duì)防止熱炸裂有明顯的果。鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng),但是鋼化玻璃有自爆(自己破裂)的可能性,而普通玻璃不存在自爆的可能性。單片鋼化玻璃構(gòu)筑的門玻璃、窗玻璃并不安。尖銳的硬質(zhì)金屬,可輕易將其破壞。應(yīng)用中還不如傳統(tǒng)的木門安。鋼化玻璃預(yù)應(yīng)力過(guò)程,表面會(huì)出現(xiàn)明暗交替的應(yīng)力斑紋(風(fēng)斑),這是淬火中表面收縮不均勻,厚薄發(fā)生變化,出現(xiàn)輕微凹凸不平的現(xiàn)象。導(dǎo)致物理鋼化玻璃鏡面成像差,鏡玻璃仍使用退火玻璃制作。玻璃物理鋼化,般都出現(xiàn)整體變形,如弓形、鍋形和馬鞍形等,變形程度與設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)設(shè)置有密切關(guān)系。在定程度上,影響了裝飾外觀果。雜亂扭曲成像是鋼化玻璃通病。
玻璃的安性,通常按破壞后碎片大小區(qū)別。談到鋼化玻璃或安玻璃,自然聯(lián)想到碎片大小。許多文章普遍將鋼化玻璃和夾層鋼化玻璃破裂歸納為以下兩種原因:
是外力破壞,比如搬運(yùn)時(shí)候的磕碰,或者人為的敲擊、試樣單點(diǎn)撞擊、落球沖擊、霰彈袋沖擊性能等。
二是未受外力破壞,自然破裂。也稱鋼化玻璃自爆。這里不去贅述原因。人們觀察到鋼化玻璃自爆,有發(fā)生在幕墻上的,也有堆垛在工廠架子上的。滿足應(yīng)力要求的鋼化玻璃,受上述外力破壞,碎片為常見(jiàn)的小顆粒狀。引起各方的關(guān)注和重視的是,玻璃幕墻大量應(yīng)用而產(chǎn)生的“玻璃雨”事故。很少展現(xiàn)同玻璃,受多點(diǎn)外力作用破壞的形式。也忽略玻璃內(nèi)部應(yīng)力釋放后,整片玻璃脫落的危害性。
當(dāng)玻璃被加熱到650℃,經(jīng)淬冷過(guò)程,內(nèi)外冷卻速率不等,玻璃表面收縮形成壓應(yīng)力,內(nèi)部的拉應(yīng)力與外部壓應(yīng)力保持平衡。猶如無(wú)數(shù)相互立的小顆粒受外力作用,擠壓約束在起,約束力由表及里逐漸減弱。如果其中個(gè)(某點(diǎn))被抽去(破壞),平衡力不再保持,旋即發(fā)生位移破壞。玻璃增強(qiáng)是預(yù)應(yīng)力過(guò)程。事先施加個(gè)力,抵抗消弭應(yīng)用中的載荷。猶如彈簧壓縮蓄能等。假定多應(yīng)力同時(shí)作用在不同區(qū)域,表面預(yù)壓應(yīng)力被分散,應(yīng)力值向半鋼化玻璃趨近,破裂玻璃不再是小顆粒,靠近破壞點(diǎn)區(qū)域的玻璃碎片,有時(shí)呈刀狀分布。
存在問(wèn)題和解決方案
目前,建筑行業(yè)對(duì)于建筑玻璃的安應(yīng)用認(rèn)識(shí)不足。制定標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有充足的應(yīng)用理論基礎(chǔ)支撐,套用的做法占據(jù)思路主導(dǎo)地位。僅看到鋼化玻璃破損小顆粒,忽略破碎后飛散墜落或鋼化夾層玻璃整體墜落的危害性。也沒(méi)有意識(shí)到出現(xiàn)暴力事件、爆炸等突發(fā)災(zāi)難性事件時(shí),玻璃的破壞形式。幕墻門窗玻璃設(shè)計(jì)中受造價(jià)左右,單片鋼化玻璃的造價(jià)比夾層玻璃低,鋼化玻璃屬安玻璃,造成鋼化玻璃應(yīng)用更為普遍。盡管JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)4.0.4條中規(guī)定:人員流動(dòng)密度大、青少年或幼兒活動(dòng)的公共場(chǎng)所以及使用中容易受到撞擊的部位,其玻璃幕墻應(yīng)采用安玻璃。但對(duì)于人流密集、建筑密集區(qū)域的高層建筑使用玻璃幕墻時(shí),夾層玻璃是的技術(shù)選擇方案,認(rèn)識(shí)不足。關(guān)于鋼化玻璃平整度差、易自爆,旦破壞即整體粉碎等現(xiàn)象,行業(yè)逐步有了共識(shí),但還停留在補(bǔ)救措施上,使得玻璃造價(jià)、制造能耗不斷攀升。
鋼化玻璃生產(chǎn),別是高層建筑夾層鋼化玻璃生產(chǎn),為了防止自爆,必須經(jīng)熱浸處理。玻璃經(jīng)過(guò)三次加熱,浪費(fèi)大量電能。經(jīng)歷多道工序,質(zhì)量成本也無(wú)形上升。使用中有時(shí)并沒(méi)有起到應(yīng)有的安作用。造成目前尷尬局面,不能歸罪于2003年出臺(tái)的《建筑安玻璃管理規(guī)定》。因?yàn)殇摶AУ陌残员豢浯罅恕2捎娩摶AУ慕ㄖ茼樌ㄟ^(guò)安驗(yàn)收。日后使用如何,沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)制約。半鋼化玻璃破壞時(shí),沿裂紋源呈放射狀徑向開裂,般無(wú)切向裂紋擴(kuò)展,所以破壞后般情況下仍能保持整體不塌落。半鋼化玻璃的表面壓應(yīng)力在24MPa到52MPa之間,是退火玻璃強(qiáng)度的兩倍,由半鋼化玻璃構(gòu)建的夾層或夾層中空安玻璃,光畸變小,在建筑中更適用于幕墻和外窗。幕墻玻璃抗颶風(fēng)能力,與自身強(qiáng)度、厚度有關(guān)。根據(jù)力學(xué)公式得知,實(shí)心矩形的慣性矩及抗彎截面系數(shù),與高度(厚度)3次方成正比。JGJ 102-2013玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范,玻璃剛度D與玻璃厚度3次方成正比。增加玻璃的厚度,顯著提高玻璃板面強(qiáng)度,減少表面撓度。增加玻璃厚度,可明顯提升玻璃降噪性能。
結(jié)語(yǔ)
鋼化玻璃在幕墻、窗應(yīng)用中維護(hù)成本很高,不論是何種結(jié)構(gòu),旦破壞,徹底報(bào)廢。而其它形式的玻璃,耐用性、對(duì)缺陷的接受能力明顯強(qiáng)于鋼化玻璃。人們不可能為裝飾石材、裝飾板表面上的點(diǎn)損傷,更換它。但鋼化玻璃就不同,旦破壞,功能性顯示殆盡。有些家認(rèn)為:鋼化玻璃高空墜落會(huì)造成“玻璃雨”,浮法玻璃或者半鋼化玻璃高空墜落會(huì)造成“玻璃刀”。其實(shí),受多點(diǎn)同時(shí)撞擊的鋼化玻璃、鋼化夾層玻璃,破裂也呈“玻璃刀”。在10余米超長(zhǎng)玻璃,或3米以上的超寬幕墻玻璃中,強(qiáng)度高,抗彎能力優(yōu)良的鋼化玻璃,應(yīng)用前景仍然十分廣闊,相對(duì)其他玻璃,安性更佳可靠。十多年前的認(rèn)識(shí)規(guī)定,已經(jīng)不再適合中情。技術(shù)進(jìn)步,推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)修訂,重新評(píng)估安玻璃應(yīng)用結(jié)構(gòu),細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容,合理使用鋼化玻璃,有助降低玻璃破損墜落率下降,提高幕墻玻璃安性。減少鋼化玻璃使用,相應(yīng)減少了工廠電力裝機(jī)負(fù)荷,同時(shí)緩解地區(qū)用電緊張,對(duì)綠色環(huán)保,降低產(chǎn)品單位能耗,十分必要。采用高強(qiáng)度夾層膜,目視區(qū)非鋼化玻璃使用,同時(shí)提升玻璃建筑外觀成像質(zhì)量,增加建筑美感,未必不可取,而且安防盜。隨著我際地位的提升,人身安,合理利用能源,逐步向歐美發(fā)達(dá)先進(jìn)理念靠近。采用合理、安、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的建筑圍護(hù)材料,提升建筑的舒適性,安性。從戰(zhàn)略眼光看,合理利用現(xiàn)有資源,也是節(jié)能降耗的途徑。