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    建筑防火玻璃的表面處理技術 
              
    
              
    
                來源:中國門窗＆配套材料網收集整理  　作者:*  　日期:2008-11-18
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    　　根據GBl5763。1-2001《建筑用安全玻璃  防火玻璃》的規定
    
　　
    
　　1建筑用防火玻璃按結構分為：復合防火玻璃（FFB）和單片防火玻璃（DFB）。
    
　　
    
　　復合防火玻璃：是由兩層或兩層以上玻璃復合而成，或由一層玻璃和有機材料復合而成，并滿足相應耐火等級要求的特種玻璃。單片防火玻璃
    		
              
    
                
    
                  
　　4．1  防火玻璃的表面應力
    
　　
    
　　貝爾比層和殘余應力；固體材料加工后，在幾微米至十幾微米的表層中可能發生組織結構的劇烈變化。如在金屬研磨時，由于表面不平整，接觸處實際上是點，其溫度可以遠高于表面的平均溫度。由于作用時間短，摩擦后該區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，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度。經表面加工處理后，材料表層形成的貝爾比層產生很大的殘余應力，材料受熱不均勻，在各部分膨脹系數不同，溫度發生變化時就會在材料內部產生熱應力。材料受載時，內應力與外應力一起發生作用。如果內應力與外應力相反，就會抵消一部分外應力，從而起到有利的作用，鋼化玻璃正是利用了這一特性。此外，鋼化玻璃表面壓應力可使引起玻璃破裂起源的微小裂縫受到進一步的壓縮，也提高了鋼化玻璃的機械強度。

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

    
　　
    
　　根據熱彈性力學可以導出熱應力在面內的變化為【4】：

    
　　
    
　　式中：α是膨脹系數，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的位置。

    
　　
    
　　所以，熱應力是與溫差成正比例關系的。

    
　　
    
　　設強度分布服從Weibull分布，不同應力水平下的破壞概率可表示為：

    
　　
    
　　式中：P是破壞概率，σ是應力水平，σ0是特征強度，m是Weibull模數。

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

    
　　
    
　　試驗也證明，平板玻璃經鋼化強化后，其抗急冷急熱性大為提高，見下表1。

    
　　
    
　　理論和實驗都說明，提高玻璃表面的壓應力，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成為鋼化玻璃的。平板玻璃的熱鋼化過程，是把經切裁、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℃），移至風柵處吹風急冷。冷卻過程中玻璃表面迅速冷卻固化，而內部冷卻較慢。當內部繼續收縮時，使玻璃表面產生殘余壓應力，而內部為張應力。

    
　　
    
　　由于火災的熱輻射作用或火焰（高溫煙氣）直接作用在玻璃表面，造成玻璃表面急劇受熱。玻璃耐熱沖擊性能的提高，意味著在火災時更能保證其完整性。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不到防火玻璃的耐火性能要求。

    
　　
    

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