建筑防火玻璃的表面處理技術(shù)

來源:中國門窗＆配套材料網(wǎng)收集整理　作者:* 　日期:2008-11-18
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　　根據(jù)GBl5763。1-2001《建筑用安全玻璃防火玻璃》的規(guī)定
　　
　　1建筑用防火玻璃按結(jié)構(gòu)分為：復(fù)合防火玻璃（FFB）和單片防火玻璃（DFB）。
　　
　　復(fù)合防火玻璃：是由兩層或兩層以上玻璃復(fù)合而成，或由一層玻璃和有機(jī)材料復(fù)合而成，并滿足相應(yīng)耐火等級要求的特種玻璃。單片防火玻璃

　　4．1 防火玻璃的表面應(yīng)力
　　
　　貝爾比層和殘余應(yīng)力；固體材料加工后，在幾微米至十幾微米的表層中可能發(fā)生組織結(jié)構(gòu)的劇烈變化。如在金屬研磨時(shí)，由于表面不平整，接觸處實(shí)際上是點(diǎn)，其溫度可以遠(yuǎn)高于表面的平均溫度。由于作用時(shí)間短，摩擦后該區(qū)域溫度迅速冷卻下來，原子來不及回到平衡位置，造成一定程度的晶格畸變。這種畸變隨深度而變化，在最外層約5～10nm可形成一種非晶態(tài)，其成分為金屬及其氧化物，即為貝爾比層。貝爾比層可提高材料的表面強(qiáng)度。經(jīng)表面加工處理后，材料表層形成的貝爾比層產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，材料受熱不均勻，在各部分膨脹系數(shù)不同，溫度發(fā)生變化時(shí)就會在材料內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。材料受載時(shí)，內(nèi)應(yīng)力與外應(yīng)力一起發(fā)生作用。如果內(nèi)應(yīng)力與外應(yīng)力相反，就會抵消一部分外應(yīng)力，從而起到有利的作用，鋼化玻璃正是利用了這一特性。此外，鋼化玻璃表面壓應(yīng)力可使引起玻璃破裂起源的微小裂縫受到進(jìn)一步的壓縮，也提高了鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度。

　　
　　我們知道普通玻璃的表面壓應(yīng)力一般為15～65兆帕；鋼化玻璃的表面壓應(yīng)力一般在70～180兆帕；高強(qiáng)防火玻璃的表面壓應(yīng)力比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)出來的鋼化玻璃高出100～150兆帕左右。這層表面壓應(yīng)力的特點(diǎn)同時(shí)具有物理鋼化形成的足夠應(yīng)力層厚度和化學(xué)鋼化形成的高表面應(yīng)力值，通過工藝控制可以使玻璃表面應(yīng)力甚至達(dá)到400兆帕，使得玻璃強(qiáng)度大大提高。

　　
　　根據(jù)熱彈性力學(xué)可以導(dǎo)出熱應(yīng)力在面內(nèi)的變化為【4】：

　　
　　式中：α是膨脹系數(shù)，E是彈性模量，T0是最大溫差值，L是玻璃板的半長，X是板中央沿軸線任意一點(diǎn)的位置。

　　
　　所以，熱應(yīng)力是與溫差成正比例關(guān)系的。

　　
　　設(shè)強(qiáng)度分布服從Weibull分布，不同應(yīng)力水平下的破壞概率可表示為：

　　
　　式中：P是破壞概率，σ是應(yīng)力水平，σ0是特征強(qiáng)度，m是Weibull模數(shù)。

　　
　　根據(jù)公式（1）和（2）可以計(jì)算出與不同溫度對應(yīng)的破壞概率。理論計(jì)算表明，當(dāng)玻璃中間與邊緣的溫差達(dá)1000℃時(shí)，高強(qiáng)玻璃才會因熱應(yīng)力而破壞，而這個(gè)溫度早巳超過玻璃的軟化點(diǎn)，所以理論上高強(qiáng)玻璃在火災(zāi)中不會因受熱沖擊而破裂，但會被燒軟后垮塌。

　　
　　試驗(yàn)也證明，平板玻璃經(jīng)鋼化強(qiáng)化后，其抗急冷急熱性大為提高，見下表1。

　　
　　理論和實(shí)驗(yàn)都說明，提高玻璃表面的壓應(yīng)力，也就提高了玻璃的耐熱沖擊性能，從而提高了其防火、耐火性能。

　　
　　4．2 提高壓應(yīng)力的物理處理方法
　　
　　普通平板玻璃，如浮法玻璃等是可以增強(qiáng)成為鋼化玻璃的。平板玻璃的熱鋼化過程，是把經(jīng)切裁、磨邊、打孔、清洗等冷加工的半成品送入鋼化爐中，加熱至鋼化溫度（650℃一700℃），移至風(fēng)柵處吹風(fēng)急冷。冷卻過程中玻璃表面迅速冷卻固化，而內(nèi)部冷卻較慢。當(dāng)內(nèi)部繼續(xù)收縮時(shí)，使玻璃表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而內(nèi)部為張應(yīng)力。

　　
　　由于火災(zāi)的熱輻射作用或火焰（高溫?zé)煔猓┲苯幼饔迷诓ＡП砻妫斐刹ＡП砻婕眲∈軣帷２Ａ?a href='../../zsk/ct.asp?id=8032' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>耐熱沖擊性能的提高，意味著在火災(zāi)時(shí)更能保證其完整性。因此，鋼化玻璃的耐火性能要比普通玻璃好得多，但一般的鋼化玻璃還達(dá)不到防火玻璃的耐火性能要求。

　　

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