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1、建筑装饰材料,第六章,建筑装饰玻璃,建筑装饰玻璃,玻璃是现代建筑十分重要的室内外装饰材料之一。现代装饰技术的发展和人们对建筑物的功能和美观要求的不断提高，促使玻璃制品朝着多品种、多功能、绿色环保的方向发展。 现代建筑材料工业技术的迅猛发展，催生出很多性能优良的新型玻璃，为建筑设计和装饰设计提供了更为广阔的选材空间。从历史发展的轨迹可以看出，玻璃的装饰性和功能性越来越紧密地联系在一起，如中空玻璃、镜面玻璃、热反射玻璃等品种，既能调节居室内的气候，节约能源，又能起到良好的装饰效果，给人以美的感受。这些玻璃品种以其特有的优良装饰性能和物理性能，在改善建筑物的使用功能性方面以及美化建筑环境方面起到了越
2、来越重要的作用 。,建筑装饰玻璃,6.1 玻璃的基本知识 6.2 平板玻璃 6.3 安全玻璃 6.4 节能玻璃 6.5 其它类型玻璃制品,6.1 玻璃的基本知识,6.1.1 玻璃的分类 玻璃产品的种类很多，作为一种工业产品，它随着材料科学的进步而迅猛发展。玻璃的分类的方法也有多种，由于决定产品性质的主要因素是它的化学组成，因此通常按化学组成进行分类。玻璃按化学组成不同通常可分为以下类型：,6.1 玻璃的基本知识,（1）钠玻璃 钠玻璃，即普通玻璃，又名钠钙玻璃，主要由硫酸钠和纯碱组成。虽然钠玻璃的紫外线通过率低，力学性质、热工性质、光学性质和化学稳定性等均较差，但软化点较低，易于熔制，成本低廉，
3、因此一直都是使用量最大的玻璃品种。由于杂质含量多，产品性能一般，又没有特别的性质和功能，钠玻璃一般多用于制造普通建筑玻璃和日用玻璃制品。,6.1 玻璃的基本知识,（2）钾玻璃 钾玻璃又称硬玻璃，是以K2O代替钠玻璃中的部分Na2O，并同时提高SiO2的含量而制成的。钾玻璃在力学性质等很多性能方面都比钠玻璃好。它坚硬而有光泽，被广泛用于制造化学仪器和用具，以及高级玻璃制品等。 （3）铝镁玻璃 铝镁玻璃也是在钠玻璃的基础上加工制作的。它是在降低钠玻璃中碱金属和碱土金属氧化物含量的基础上，加入MgO并以A1203代替部分Si02而制成的。它具有软化点低、析晶倾向弱、力学、化学稳定性高等特点。铝镁玻璃
4、的光学性质较为突出，是一种高级建筑装饰玻璃。,6.1 玻璃的基本知识,（4）铅玻璃 铅玻璃又称铅钾玻璃、重玻璃或晶质玻璃，由PbO、K20和少量的SiO2所组成。铅玻璃的主要特点有：质地较软、易于加工、光泽透明、化学稳定性高等。铅玻璃最大的特点是光的折射和反射性能力优秀、因此常用于制造光学仪器和装饰品等。 （5）硼硅玻璃 硼硅玻璃由于耐热性能优异，又称耐热玻璃。它是由B205、Si02及少量MgO所组成，由于成分独特，因此价格比较昂贵。硼硅玻璃具有较强的力学性能、较好的光泽和透明度和优良的耐热性、绝缘性和化学稳定性，用于制造高级化学仪器和绝缘材料。,6.1 玻璃的基本知识,（6）石英玻璃 石英
5、玻璃是由纯SiO2为原料制成的。它具有良好的力学性质，热工性质，优良的光学性质和化学稳定性，并能透过紫外线，可用于制造耐高温仪器等特殊用途的设备。,6.1 玻璃的基本知识,6.1.2 玻璃的组成及结构 玻璃的化学组成十分复杂，主要是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，在1550左右的高温下熔融、成型、并经急速冷却而制成的固体建筑装饰材料。通过特殊的工艺，人们能获得具有更好的光学性能、力学性能、热工学性能的玻璃。其中，一种比较简单的办法就是在玻璃原料中加入一些特殊的辅助性原料，如助熔剂、脱色剂、澄清剂等，来达到改善玻璃性能的目的。,6.1 玻璃的基本知识,玻璃的物理及力学性能表现为均质的各
6、向同性，这是由于玻璃在凝固过程中，粘度急剧增加，由于分子来不及按一定的晶格有序地排列而形成无定型非结晶体。由于玻璃是无定性非结晶体的均质同向性材料，使得它成为一种透明的材料。玻璃的这种透明特性是其它材料所无法比拟的。 玻璃的化学成分很复杂，主要为72左右的SiO2、15左右的Na2O、9左右的CaO，另外，还有少量的Al2O3、MgO等。这些氧化物在玻璃中起着非常重要的作用，对玻璃的各种基本性能影响很大。,6.1 玻璃的基本知识,玻璃中的常见氧化物见表6-1，主要辅助原料及其作用见表6-2。,表6-1 玻璃中的主要氧化物,6.1 玻璃的基本知识,表6-2 玻璃的主要辅助原料及其作用,6.1 玻
7、璃的基本知识,6.1.3 玻璃的基本性质 玻璃的基本性质包括玻璃的热物理性质、化学性质和力学性质等内容。 （1）密度 普通玻璃的密度为24502550kg/m3，孔隙率P0，可以认为玻璃是绝对密实的材料。玻璃的密度与其化学组成有关，不同种类的玻璃密度差别很大。温度对玻璃密度的影响也比较大，密度会随温度的变化而改变。,6.1 玻璃的基本知识,（2）光学性质 玻璃具有特别优秀的光学性质，它既能通过光线，还能反射光线和吸收光线。但玻璃的厚度过大或将多层玻璃重叠在一起，则是不易透光的。玻璃广泛用于建筑采光和装饰，也用于光学仪器和日用器皿等，并且越来越受到建筑设计师和室内设计师的重视。 光线入射玻璃，表
8、现有透射、反射和吸收的性质。光线能透过玻璃的性质称为透射。光线被玻璃阻挡，按一定角度折回的性质称为反射或折射。光线通过玻璃后，一部分会损失掉，这种现象称为吸收。一些具有特殊功能的新型玻璃，如吸热玻璃、热反射玻璃、光致变色玻璃等，就是在充分利用玻璃的这些特殊光学性质的基础上研制的。,6.1 玻璃的基本知识,反射系数是玻璃的反射光能与入射光能之比，这是评价热反射玻璃的一项重要指标。反射系数的大小决定于反射面的光滑程度及入射光线入射角的大小。透过玻璃的光能与入射光能之比称为透过率(或称透光率)。透光率高低是玻璃的重要属性，一般清洁的普通玻璃透光率达8590。 光线通过玻璃将发生衰减，衰减是光反射和吸
9、收两个因素的综合表现。玻璃透过率随厚度的增加而减小。玻璃的颜色同样影响透光，深色玻璃的透过率明显低于无色和浅色的玻璃。由于玻璃中的杂质会使玻璃着色，因此杂质的存在会明显降低采光效果，降低玻璃的品质。,6.1 玻璃的基本知识,玻璃吸收光能与入射光能的比值称为吸收率，吸收率是评价吸热玻璃的一项重要指标。玻璃对光线的吸收能力随着化学组成和颜色而变化。无色玻璃可透过各种颜色的光线，但吸收红外线和紫外线，各种颜色玻璃能透过同色光线而吸收其他颜色的光线。 （3）力学性质 玻璃的化学成分、产品形态、表面形状和制造工艺在很大程度上决定其力学性质。此外，玻璃制品中如含有未溶杂物、结石、节瘤等瑕疵或具有细微裂纹，
10、都会造成应力集中，从而大大降低其机械强度。,6.1 玻璃的基本知识,1抗压强度 玻璃的抗压强度较高，它随着化学组成的不同而有很大变化（600l600MPa）。载荷的时间长短对抗压强度影响很小，但受高温影响很大。二氧化硅含量高的玻璃有较高的抗压强度，而钙、钠、钾等氧化物的含量的增加是降低抗压强度的重要因素之一。 玻璃承受荷载后，表面可能发生很细微的裂痕，裂痕随着载荷的次数加多而逐渐明显和加深，因此长期使用的玻璃需要注意用氢氟酸进行处理，以保证玻璃具有适当高的强度。,6.1 玻璃的基本知识,2抗拉强度 抗拉强度是决定玻璃品质的主要指标。玻璃的抗拉强度很小，一般为其抗压强度的1/141/15，约为4
11、0120MPa。因此，玻璃在冲击力的作用下极易破碎，是非常典型的脆性材料。 （4）玻璃的热工性质 1导热性 玻璃的导热性很差，在常温时其导热系数仅为铜的1400。玻璃的导热性受颜色和化学成分的影响，并随着温度的升高而增大，尤其在700度以上时，上升十分显著。表6-3为不同类型玻璃的导热系数。,6.1 玻璃的基本知识,表6-3 各种玻璃的导热系数,6.1 玻璃的基本知识,2热膨胀性 玻璃的热膨胀性能比较明显。热膨胀系数的大小，取决于组成玻璃的化学成分和纯度，玻璃的纯度越高热膨胀系数越小。 3热稳定性 玻璃的热稳定性决定了在温度急剧变化时，玻璃抵抗破坏的能力。由于玻璃的导热性能差，当部分玻璃受热时
12、，热量不能被迅速传递到其它部分，导致玻璃受热部位产生膨胀，内部产生应力，很容易造成破裂。玻璃的破裂，主要是拉应力的作用造成的。玻璃具有热胀冷缩性，急热时受热部位膨胀，使表面产生压应力，而急冷时收缩，产生拉应力。由于玻璃的抗压强度远高于其抗拉强度，所以玻璃对急冷的稳定性比急热的稳定性差很多。,6.1 玻璃的基本知识,（5）玻璃的化学稳定性 玻璃具有较高的化学稳定性，这是玻璃组成物质的性质所决定的。但如果玻璃组成成分中含有较多的易蚀物质，在长期受到侵蚀的情况下，化学稳定性也会变差，导致玻璃的腐蚀。在通常情况下玻璃对酸、碱、化学试剂或气体都具有较强的抵抗能力，能抵抗氢氟酸以外的各种酸类的侵蚀。 硅酸
13、盐类玻璃在水气的作用下，会出现风化。随着风化程度的加深，风化所形成的硅酸被玻璃表面吸附，形成薄膜，薄膜能阻止风化的继续进行，也就强化了玻璃的化学稳定性。铝酸盐和硼酸盐类玻璃的化学稳定性最好。,6.1 玻璃的基本知识,6.1.4 玻璃的表面处理 玻璃是一种最常用的装饰材料，为了提高装饰效果，经常需要对玻璃的表面进行处理，以达到特定的装饰效果。如何更好地对玻璃进行装饰化改造，是玻璃深加工的重要课题之一。玻璃的表面处理主要分为化学刻蚀、化学抛光和表面金属涂层三种主要形式。,6.1 玻璃的基本知识,（1）玻璃的化学刻蚀 化学刻蚀是用氢氟酸溶解玻璃表层的硅氧，根据残留盐类溶解度的不同，而得到有光泽的或无
14、光泽的面层的过程。生产中采用的蚀刻剂有蚀刻液和蚀刻膏两种。蚀刻液可由HF加入NH4F与水组成。蚀刻膏由氟化铵、盐酸、水并加入淀粉或粉状冰晶石粉配成，制品上不需要腐蚀的部位可涂上保护漆或石蜡。,6.1 玻璃的基本知识,（2）化学抛光 化学抛光效率高于机械抛光，且节省动力。化学抛光的原理与化学蚀刻一样，是利用氢氟酸破坏玻璃表面原有的硅氧膜而生成一层新的硅氧膜，提高玻璃的光洁度与透光率。 化学抛光有两种方式：一种是单纯的化学侵蚀作用，另一种是用化学侵蚀和机械研磨相结合。前者多用于玻璃器皿，后者称为化学研磨法，一般用于平板玻璃。 （3）表面金属涂层 在玻璃表面镀上一层很薄的金属薄膜，是一种常见的玻璃表
15、面处理方法，广泛用于在热反射玻璃、玻璃装饰器具和玻璃装饰品等方面 。,6.1 玻璃的基本知识,玻璃表面镀金属薄膜的方法，有化学法和真空沉积法。前者可分为还原法、水解法(又称液相沉积法)等，后者又分为真空蒸发镀膜法、阴极溅射法、真空电子枪蒸镀法。 （4）表面着色处理 所谓玻璃表面着色处理，就是在高温下用着色离子的金属、熔盐、盐类的糊膏涂抹在玻璃表面上，使着色离子与玻璃中的离子进行交换，扩散到玻璃表层中使其表面着色。,返回,6.2 平板玻璃,平板玻璃是进行玻璃深加工的基础材料，一般泛指普通平板玻璃，又称白片玻璃、原片玻璃或净片玻璃，是玻璃中生产量最大、使用最多的一种。平板玻璃具有一定的机械强度，但
16、质脆、紫外线通过率低。 普通平板玻璃属钠玻璃类，主要用于装配建筑门窗，起透光(透光率8595)、挡风雨、保温、隔声等作用。在现代主义风格的装饰设计中，也常常作为一种简洁的装饰材料和视觉通透的空间隔断材料使用。,6.2 平板玻璃,我国是玻璃的生产和使用大国，平板玻璃产量占世界第一，但玻璃在使用中的科技含量很低，产品的深加工比例也很低，致使产品附加值较少、效益很不明显。资料显示，我国平板玻璃原片的80直接作为成品使用，深加工产品只占总量的1620。而在欧美国家中，深加工产品展6080。可喜的是，最近几年来，随着人们对建筑功能的要求逐渐提升和绿色环保概念的深入人心，很多新型、节能、环保的玻璃制品走入了千家万户，并逐渐成为主流。,6.2 平板玻璃,6.2.1 平板玻璃的生产方法及工艺 玻璃的生产主要由选料、混合、熔融、成型、退火等工序组成。玻璃的生产按照制造方法的不同分为垂直引上法、水平引拉法和浮法等。用浮法生产玻璃是当今最先进和最流行的生产工艺。 (1)垂直引上法 垂直引上法是传统的生产方法，根据对
