鋼化玻璃
2.1玻璃鋼化的作用
玻璃是一種脆性材料,抗張強度很低。因為脆性材料的強度在很大程度上取決于表面結構。玻璃的表面看起來很完整光滑,實際上有大量的微裂紋。微裂紋在張應力作用下,起初是裂紋擴大,然后從表面開始破裂。因此, 如果能消除這些表面微裂紋的影響,抗張強度就可能顯著提高。鋼化是消除表面微裂紋影響的一種方法,它使玻璃表層處于強大壓應力之下。這樣,只有外界作用于玻璃表層的張應力超過這壓應力,玻璃才有可能破裂。
2.2鋼化原理
把玻璃加熱,然后經過快速冷卻(有點象金屬淬火),使玻璃內部具有很大的張應力,而在其表面產生更大的壓應力。其作用就如同預應力鋼筋混凝土構件利用受拉鋼筋在需要增強的部份產生壓應力一樣。不同的是,預應力鋼筋混凝土只在部份區域產生壓應力,而鋼化玻璃則是在全部表面產生壓應力。玻璃的鋼化淬火過程與金屬的表面淬火處理的硬化過程也不同。玻璃的鋼化處理,并沒有對玻璃表面進行硬化,因而玻璃鋼化后,表面抗擦傷、劃傷的能力并沒有明顯提高。
2.3鋼化玻璃的特性
安全性:鋼化玻璃的破碎方式很獨特,破裂后成為細小的呈較鈍角的碎片,大多近于小正方體,基本無鋒利尖角,不會對人體造成重大傷害,是一種安全玻璃。有一次,某公司員工在搬運一片19mm厚,重達300多公斤的鋼化玻璃時,不慎使一角重重地撞擊水泥地面而整片爆碎,碎玻璃傾瀉到一位沒戴安全帽的工人頭上,幸好都是碎小的玻璃塊,沒受大的傷害,僅是一耳后皮膚有點小劃傷。如果這是塊未鋼化的玻璃破碎了,后果不堪設想。
高強度:由于鋼化玻璃表面存在相當大的壓應力,因此具有較高的機械強度,是退火玻璃的4倍及以上??梢詽M足高層、超高層建筑的要求。
熱穩定性:鋼化玻璃具有良好的熱穩定性。鋼化玻璃能經受的溫差是退火玻璃的2.5~3倍。在普通退火玻璃上直接放置開水杯,就可能導致玻璃破裂;而把超過300℃熔融的鉛液澆在0℃的鋼化玻璃上,玻璃不破裂。
再加工性:一般不能再加工。鋼化玻璃的任何一個部位被損壞,都會導致整塊玻璃全部破碎成小碎片。因此,玻璃必須先經切割、磨邊、切角、鉆孔等加工成所需形狀后才能進行鋼化。 缺陷:首先,鋼化玻璃因極少數片中含有硫化鎳雜質而自行爆碎。如鋼化后沒有進行特殊的熱處理,就是這些少數片,可能在幾個月內爆碎,也可能在幾年后爆碎。如深圳的一座大廈,其鋼化玻璃幕墻,從1996年建成至今,斷斷續續有少量玻璃片爆碎。玻璃碎了雖然沒有造成人身傷害,但使窗戶或墻體留下一個大窟窿,既難看又不安全,補片安裝都費勁。其次,鋼化玻璃的平整度沒有鋼化前那么好。再次,有時可隱約甚至明顯看見鋼化玻璃上的應力紋。 2.4半鋼化玻璃
在建筑上某些部位安裝的玻璃不涉及人身安全,也需要安裝強度較高的玻璃,以增加風壓強度和防雹能力。但又希望一旦發生事故,玻璃破裂時不要全部碎落或要求玻璃的變形盡量小。這些部位可以安裝半鋼化玻璃。半鋼化玻璃的強度是退火玻璃的2~4倍,但破裂時碎片較大,與退火玻璃相似,不能作安全玻璃使用。