摘 要 随着玻璃制造技术的飞速发展，建筑玻璃的种类越来越多，性能越来越好。随着造价的不断降低，很多几年前还非常昂贵的特种玻璃，现已广泛应用在点式玻璃幕墙的实际工程中。因此，玻璃幕墙的设计者，需要随时跟踪玻璃制造业的最新动态。本文分析几种玻璃板材的原理特性、以及玻璃在生产、加工、使用过程中的技术要求，供幕墙行业参考。
关键词 钢化玻璃；夹层玻璃；中空玻璃；生产；特性；选用
点式玻璃幕墙追求的是玻璃和精细钢结构交相辉映的建筑艺术效果。玻璃板材的选择，是点式玻璃幕墙设计中一个非常重要的技术环节。对于玻璃板材的选择，首先应立足于安全，所以，玻璃的强度是第一考虑因素，要求玻璃要有较高的强度、表面的微裂纹和玻璃中的缺陷要尽量少；其次是外观，要选择光学性质好的玻璃，这就要求玻璃的质地要均匀、表面要平整；然后才是要求玻璃的颜色、表面的处理等等。
1.钢化玻璃
钢化玻璃属安全玻璃中的一种，是以平板玻璃为原片，用物理钢化法或化学钢化法生产出来的。钢化玻璃生产可用物理或化学钢化法，由于化学法生产效率很低，所以目前多采用物理钢化法生产钢化玻璃。
1.1 钢化玻璃原理
玻璃的物理钢化又称为玻璃的淬火。其原理是把玻璃加热到低于软化温度（其粘度值高于108泊）后进行均匀的快速冷却，玻璃外部因迅速冷却而固化，而内部冷却较慢。当内部继续收缩时使玻璃表面产生了均匀分布的压应力，而内部为张应力。图2.6（a）为钢化玻璃的内应力的分布情况。当退火玻璃板受荷载弯曲时玻璃的上表层受到张应力，下表层受到压应力，如图2.6（b）所示。玻璃的抗张强度较低，超过抗张强度玻璃就破裂，所以退火玻璃的强度不高．如果负载加到钢化玻璃，其应力分布如图2.6（c）所示，钢化玻璃表面（上层）的压应力就增大，而所受的张应力比退火玻璃为小。同时在钢化玻璃中最大的张应力不象退火玻璃存在于表面上而移向板中心。
同理，当钢化玻璃骤然经受急冷时，在其外层产生的张应力被玻璃外层原存在的方向相反的压应力所抵偿，使其热稳定性大大提高。
1.2 钢化玻璃特点
钢化玻璃的张应力存在于玻璃的内部，当玻璃破裂时，在外层的保护下（虽然保护力并不强），能使玻璃保持在一起或为布满裂缝的集合体（无飞片）。而且钢化玻璃内部存在的是均匀的内应力。根据测定，当内部张应力为30~32Kg/mm2时，可以产生0.6m2的断裂面，相当于把玻璃粉碎到10毫米左右的颗粒。这也就解释了钢化玻璃为什么不碎则以，一旦炸裂就全片分裂成无锐角的小颗粒块状，且不易伤人的原因。正因为如此，钢化好的玻璃是不能进行切裁、钻孔等加工的，这些加工都必须在钢化之前进行。同时，虽然钢化玻璃的表面有较大的压应力，但其侧边则是薄弱处，较小的外力也会使玻璃碎裂。故应注意保护侧边，安装时也应是软接触。
钢化玻璃同普通平板玻璃一般玻璃比较，除有同样的光学性能以外，其抗弯强度、抗冲击强度以及热稳定性等，都有很大的提高（表2.3）。
钢化玻璃抗弯强度要比同厚度的普通平板玻璃大4~5倍。
1.3 钢化玻璃的生产
从外形可分为平钢化和弯钢化两种；从钢化程度可分为全钢化、半钢化和区域钢化三种。而点式玻璃幕墙应用的是全钢化和半钢化玻璃。
点式玻璃幕墙采用的钢化玻璃应为水平钢化，以避免玻璃上的夹钳印迹。水平钢化是用辊道或气流将玻璃保持在水平状态，使之通过加热炉的水平钢化法。辊道输送，在加热炉的出口，必须用特殊的辊道或压模进行弯形钢化，而用气流方式时，加热气体是由有气孔的金属或耐火材料制的炉子喷出的，一边使玻璃保持水平方向，一边通过加热炉。玻璃的加热，靠上部的辐射热和下部的高温气流进行，在炉中间通过时，沿着框架弯曲成所要求的曲面。
生产工艺的流程简述如图2.7所示。
1.4 钢化玻璃的要求
点式玻璃幕墙采用的钢化玻璃的外观质量和性能，应符合国家现行行业标准GB9963的规定，简述如下：
（1）尺寸及公差
1）钢化玻璃的长度、宽度由供需双方商定。
2）平面钢化玻璃尺寸的允许偏差见表2-5。
3）平面钢化玻璃的弯曲度，弓形时不超过0.5%，波形时不超过0.3%。边长大于1.5m钢化玻璃的弯曲度由供需双方协商。
4）曲面钢化玻璃的形状和边长的允许公差、吻合度由供需双方商定。
5）厚度允许偏差按原片标准规定。
（2）外观质量
钢化玻璃的外观质量必须符合表2-6的规定。
（3）抗冲击性
检验钢化玻璃的抗冲击性时，取6块试样按规定进行试验。试样破坏数不超过1块为合格，多于或等于3块为不合格。破坏数为2块时，再取6块进行试验，但6块必须全部不被破坏。
（4）碎片状态
不同种类钢化玻璃的碎片状态要求如下：1）Ⅰ类钢化玻璃厚度为4mm时，取5块试样按规定进行试验，所有5块试样中最大碎片的质量不得超过15g；厚度大于等于5mm时，用成品做试样，按规定进行试验，每块试样在50mm×50mm区域内的碎片数不超过40个。2）Ⅱ类钢化玻璃根据平面玻璃与人体等接触破坏时的碎片状态，对4块试样分别进行霰弹袋试验，4块试样全部破坏，并且每块试样的最大10块碎片质量的总和，不得超过相当于试样的65cm2面积的质量。3）Ⅲ类钢化玻璃碎片状态应全部符合Ⅰ类和Ⅱ类钢化玻璃的规定。注：对曲率半径大于等于400mm，弦高大于等于100mm钢化玻璃的碎片状态，由供需双方商定。
（5）抗弯强度
平面钢化玻璃的抗弯强度按规定进行测定，取试样30块，其强度的平均值不得低于200MPa。
（6）透光度
钢化玻璃的透光度由供需双方商定，按GB5137.2进行测定。
（7）热稳定性
钢化玻璃的耐温急变性，对3块试样进行试验，3块试样均不应破碎。
2、本表质量的检验，应在较好的自然光或散射光照条件下，距离玻璃表面600mm左右用肉眼观察。
2.夹层玻璃
夹层玻璃是安全玻璃中的一种，如图2.8所示，它是由两片或两片以上的玻璃用透明的弹性胶片牢固粘合而成（也可用钢化玻璃作为玻璃原片，这样强度更高）。具有透明、机械强度高、耐光、耐热、耐湿和耐寒等性能。脆性玻璃和弹性胶片相结合，使夹层玻璃具有很高的抗冲击性能和破碎时的安全性能，玻璃破碎时还能保持可见度。此外，夹层玻璃受冲击破碎时，碎片被胶片粘住，不易飞片伤人。
2.1 夹层玻璃的生产
生产夹层玻璃的方法主要有两种：干法，也称为胶片法；湿法，也称为灌浆法。目前以干法为主流。干法也有很多种类，主要有PVB胶片夹层玻璃，以固相水合硅酸钠膨胀层为防火中间层的放火玻璃、以EN胶片为中间层的真空一步法（无需用高压釜）夹层玻璃，真空一步法还可以生产带饰物和光致变装饰夹层玻璃。图2.9为PVB胶片法生产工艺流程图。
2.2 夹层玻璃的特性
夹层玻璃作为透明的建筑材料，其抗冲击强度比普通平板玻璃高出好几倍，而且夹层玻璃具有良好的防飞散性和耐贯通性能，强度高，非常可靠，所以夹层玻璃也称为防止飞散玻璃。具有不同功能的夹层玻璃有不同的特点。安全夹层玻璃分为普通安全夹层玻璃和防弹夹层玻璃。普通安全夹层玻璃具有较高的机械强度。当其受到超过极限的冲击力时，玻璃被击碎，但是玻璃碎片会被中间层粘住，不会四处飞溅，从而不会对人构成生命威胁。防弹夹层玻璃一般由数层玻璃板和相应数量的中间层构成。一般来说，防弹夹层玻璃的玻璃板数和相应的中间层数越多、越厚，其防弹性能就越强。夹层玻璃具有很高的使用特性：机械强度、透明度、耐光、耐热和耐湿性。这些性质一般可分为下列各类：光学的、热学的、机械的和外观的指标。夹层玻璃的光学性能包括有透光率、耐光性、畸变和双像。透光度是由玻璃和粘结层的透明度测定的。夹层玻璃的耐光性表示阳光长期辐射下不改变透光率的能力。高质量的基础图象畸变可缩至最小。双像是从玻璃的两个表面的内反射造成的。夹层玻璃应具有耐湿性，在热和潮湿（温度高于50℃，相对湿度大于95%）的条件下，长期使用不产生可见的脱胶。应能经受高温（100℃以内）作用而不产生脱胶、气泡和模糊的粘结层。
2.3 夹层玻璃的质量要求
幕墙采用的夹层玻璃的外观质量和性能，应符合国家现行行业标准GB9962的规定。简述如下：
（1）尺寸及允许偏差
1）平面夹层玻璃及曲面夹层玻璃的长度、宽度及厚度由供需双方商定。
2）平面夹层玻璃的尺寸允许偏差见表2-7。
3）平面夹层玻璃厚度允许偏差是原片玻璃厚度允许偏差之和。但是对于多层制品，当原片玻璃总厚度超过24mm及使用钢化玻璃作为原片时，其厚度允许偏差由供需双方商定。
4）曲面夹层玻璃的长度、宽度及厚度的允许偏差和弯曲度误差，由供需双方商定。
（2）技术要求
①弯曲度
平面夹层玻璃的弯曲度按规定进行测定。弯曲度不可超过0.3%。使用夹丝玻璃板或钢化玻璃板制作的夹层玻璃，由供需双方商定。曲面夹层玻璃不进行弯曲度测定。
②耐辐照性
取夹层玻璃试样3块按规定进行试验。试验后试样不可产生显著变色汽泡及浑浊现象。同时，夹层玻璃的可见光透过率的相对减少率应不大于10%。
③耐热性
取夹层玻璃试样3块按规定进行试验，允许玻璃出现裂缝，但距边部或裂缝超过13mm处，不允许有影响使用的气泡或其他缺陷产生。
④抗冲击性
取夹层玻璃试样6块按规定进行试验。当5块或5块以上符合下述a、b规定的任一条件时为合格，当3块或3块以下符合规定时为不合格，当4块符合规定时，则需追加试样6块进行试验，6块均符合规定时为合格。
a、玻璃不得破坏。
b、如果玻璃破坏，中间膜不得断裂或不得因玻璃剥落而暴露。
⑤抗穿透性
指夹层玻璃抵抗人体等冲击的能力。4块试样为一组，分别进行霰弹袋试验，下落高度。为300~2300mm，构成夹层玻璃的2块玻璃板全部破坏，但破坏部分不可产生使直径为75mm的球自由通过的开口。另外试验结果不适用于比试样尺寸或面积大得多的制品。
3.中空玻璃
中空玻璃，如图2.10所示。通常将两块玻璃用专用附片（附件条），沿四周隔开一定距离，并将其周围密封，使内部空气保持于燥，不流动。室外侧用透明玻璃，内侧金属镀膜，中夹空气层，有加网或不加网两种。以上几种均有良好的隔热、隔音性能，省能源，防止雾化。其中高效能中空玻璃是两层玻璃中有干燥空气，并且在外层玻璃的内表面涂以高效能的金属层，它将包括太阳辐射能在内的广泛范围内的辐射隔绝在外。
3.1 中空玻璃的生产
生产玻璃的方法主要有三种：胶接法、熔接法和焊接法。目前普遍采用的是胶接法（占世界中空玻璃总产量的55~60%）。胶接法是通过把两片玻璃与一个间隔框粘接在一起来生产中空玻璃的。玻璃原片在切割机上切割，用机械吸盘或人工放到直立输送线上，送人洗涤干燥机进行处理，其后进人合片工序。胶接法的生产工艺流程简述如图2.11所示。
焊接法的机理是：当加热的金属和熔融的玻璃接触时，形成氧化物薄膜，并逐渐扩散或在某种程度上熔解人玻璃内，形成密封接头。熔接法是指对两块玻璃的周边同时加热，使其同时软化，然后直接熔合在一起，从而形成具有空腔的中空玻璃。但是，熔接法只能生产出双层中空玻璃，而且要求使用相同品种和厚度的玻璃原片。
中空玻璃的规格范围较大。焊接法和胶接法生产出来的中空玻璃，最大尺寸能达到16m2，玻璃厚度为3~12mm，两片玻璃之间的间距为6~12mm。
3.2 中空玻璃的特点
中空玻璃可以防止结露。室内外的温差较大时，单层玻璃就会结露，而双层玻璃，露水则不易在其表面凝结。与室内空气相接触的内层玻璃，由于空气隔离层的影响，即使外层玻璃很冷，内层玻璃也不易变冷，因此就可减少和消除在内层玻璃上结露的现象。中空玻璃的露点在-40℃左右，比普通玻璃的露点低15℃左右。中空玻璃两片玻璃之间有一不产生对流的空气层隔离，由于空气的传热系数比玻璃约小27倍，因此中空玻璃有显著的隔热效果，中空玻璃的整个热透射系数，几乎减少到单层玻璃的一半。所以，中空玻璃的隔热性能很好。
3.3 中空玻璃的质量要求
玻璃幕墙采用的中空玻璃的材料、外观质量和性能，应符合国家现行行业标准GB1194的规定。简述如下：
（1）材料
1）玻璃。可采用平板玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、吸热玻璃等。浮法玻璃应符合GB11614规定优等品、一级品（表2.2），或符合GB4871规定的优选品（表1.1）。夹层玻璃应符合GB9962的规定（表2.7、2.8）。钢化玻璃应符合GB9963的规定（表2.5、2.6）。其他品种的玻璃由供需双方协商决定。
2）密封胶。密封胶应满足以下要求：a、使用双组分密封胶，组分间色差应分明；b、有效期在半年以上；c、必须满足中空玻璃性能要求。
3）间隔框。使用铝间隔框时须去污或进行阳极化处理。
4）干燥剂。干燥剂的质量、规格和性能，必须满足中空玻璃制造及性能要求。
（2）尺寸偏差
1）空玻璃的长度及宽度允许偏差见表2-9。
2）中空玻璃厚度允许偏差见表2.10。
3）中空玻璃密封胶层宽度：单道密封胶层宽度为10±2mm，双道密封外层密封胶层宽度为5~7mm，如图2.12。
4）其他尺寸偏差由供需双方协商决定。
（3）外观
中空玻璃的内表面不得有妨碍透视的污迹及粘结剂飞溅现象。
（4）性能要求
中空玻璃的密封、露点、紫外线照射。气候循环和高温、高湿性能，按GB702进行检验，必须满足表2.12要求。
表2.12中空玻璃性能要求
施工和使用中，应注意中空玻璃的维护。中空玻璃的功能来源于有机材料，它具有一定的寿命期限，安装细节是延长玻璃寿命的重要因素。因此，施工过程中一定要遵守相关的中空玻璃的安装规程。
4.结语
综合看来，选用浮法玻璃作为原始材料，再进行加工生产的安全玻璃是可行的。浮法玻璃表面微裂纹和缺陷少，光学性质和平整度好，而且浮法玻璃便于在线表面处理（镀膜、防霉等），现在的点式玻璃幕墙均选用浮法玻璃。经加工后的安全玻璃无论从强度或安全性来说都大大提高，所以点式玻璃幕墙必须使用安全玻璃。安全玻璃主要有钢化玻璃、夹层玻璃和夹丝玻璃。由于夹丝玻璃的光学性质和外观均不理想，故点式玻璃幕墙一般不采用。为了节约能源，现在还提倡在建筑物上使用中空玻璃。