建筑材料-12.2.3玻璃的品种和应用

12.2.1　玻璃的性质

玻璃是以石英、纯碱、长石和石灰石等为主要原料，在1550～1600℃高温下熔融、成型、冷却固化而成的非结晶无机材料。若在玻璃的原料中加入辅助原料，或采用特殊工艺处理，则可生产出具有各种特殊性能的玻璃。玻璃有以下性质:

（1）密度。普通玻璃的实际密度为2.45～2.55g/cm3，密实度高，孔隙率接近为零，所以玻璃可看作是绝对密实材料。玻璃表观密度为2450～2550kg/m3。

（2）光学性质。玻璃具有很好的光学性质，因此广泛用于建筑采光和装饰。当光线入射玻璃时，表现有透射、反射和吸收3种性质。用于采光、照明的玻璃，要求透光率高；用于遮光和隔热的热反射玻璃，要求反射率高；用于隔热、防眩作用的玻璃，要求既能吸收大量红外线辐射能，同时又保持良好的透射性。

（3）热工性质。玻璃的比热一般为0.33×103～1.05×103J/kg，导热系数一般为0.75～0.92W/（m•K），其导热系数约为铜的1/400。由于玻璃导热性差，传热速度慢，是热的不良导体，所以当急热急冷时，玻璃容易破碎。

（4）力学性质。玻璃的抗压强度较高，一般为600～1200MPa，而抗拉强度较小，一般为40～80MPa。因此，玻璃在受冲击时易破碎，是典型的脆性材料。

（5）隔声性能。随玻璃中所含化学成分及生产工艺的不同，隔声性能也不同，常用玻璃平均透过声音的损失为25～30dB。

（6）化学性质。玻璃具有较高的化学稳定性，在通常情况下，抗水、盐、酸、碱的能力强，但抗苛性钠、苛性钾、氢氟酸腐蚀性差。玻璃长期受水汽作用表面形成白色斑点或白雾状，称为发霉，因此储运时应注意防潮。

12.2.2　玻璃的表面加工与装饰

普通平板玻璃经表面加工后，可改善外观和表面性质，还可以进行装饰。玻璃的表面加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大类。

1.玻璃的冷加工

在常温下通过机械方法来改变玻璃制品的外形和表面形态的过程，称为冷加工。其方法有研磨抛光、切割、喷砂、钻孔、切削。

2.玻璃热加工

玻璃热加工的原理主要是利用玻璃黏度随温度改变的特性以及其表面张力与导热系数的特点来进行的。可将玻璃制品在火焰中抛光和烧口，使其变形、软化，甚至熔化呈流动状态，再进行切割、钻孔、焊接等加工。

在加热过程中，必须掌握玻璃的析晶性能，防止玻璃析晶。玻璃与玻璃或与其他材料加热焊接时，两者的膨胀系数必须相同或相近。玻璃在火焰中加热时，要防止玻璃中的砷、锑、铅等成分被还原而发黑。经过热加工的制品，应缓慢冷却，防止炸裂或产生大的永久应力。

3.玻璃的表面处理

玻璃的表面处理主要分为四类，即化学刻蚀、化学抛光、表面金属涂层和表面着色。

（1）化学刻蚀。是用氢氟酸溶掉玻璃表层的硅氧，根据残留盐类溶解度的不同，得到有光泽表面或无光泽表面的过程。

（2）化学抛光。其原理与化学刻蚀一样，是利用氢氟酸破坏玻璃表层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，也可用硫酸溶液。采用化学侵蚀与机械研磨相结合的方法称为化学研磨法。

（3）表面金属涂层。玻璃表面镀上一层金属薄膜，广泛用于制造热反射玻璃、护目玻璃、膜层导电玻璃、保温瓶胆、玻璃器皿和装饰品等。

（4）表面着色。就是在高温下用着色离子的金属、熔盐、盐类的糊膏涂覆在玻璃表面上，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。

12.2.3　玻璃的品种

12.2.3.1　平板玻璃

1.普通平板玻璃

普通平板玻璃，是指未经深加工的钠钙玻璃类平板，其透光率为85%～90%，也称净片玻璃、单光玻璃。是平板玻璃中产量最大、使用最多的一种，也是进一步加工成技术玻璃及玻璃制品的基础材料。

（1）分类及规格。普通平板玻璃通常采用垂直引拉法和浮法生产，垂直引拉法是我国生产玻璃的传统方法，浮法生产平板玻璃是目前比较先进的生产方法，其玻璃质量好，表面平整、厚度公差小、无波筋，厚度为3～12mm。普通平板玻璃主要起采光、围护、分隔空间、挡风雨、保湿、隔音等作用。大部分用作建筑门、窗玻璃；一部分加工成钢化、夹层、镀膜、中空等深加工玻璃。

根据国家标准GB4871—1985（引拉法玻璃）和GB11614—1989（浮法玻璃）的规定，按玻璃的厚度规格可分为以下几类:

1）引拉法玻璃分2mm、3mm、4mm、5mm、6mm五类。

2）浮法玻璃分3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm七类。

普通平板玻璃按外观质量分为优等品、一等品、合格品，各等级的外观质量应满足表12-1的要求，玻璃不允许有裂口，此外尺寸偏差、弯曲度等也应满足《普通平板玻璃》（GB4871—1995）的规定。

（2）外观质量。平板玻璃在生产过程中，由于生产方法不同，可能产生各种不同的外观缺陷，直接影响产品质量和使用效果。影响平板玻璃外观质量的缺陷有以下几种，见表12-1。

表12-1　普通平板玻璃按外观质量要求（GB4871—1995）

注　1.集中气泡、麻点是指100mm直径圆面积内超过6个。
2.砂粒的延续部分，入射角0°能看出的当线道论。

1）波筋，又称水线，是外观中最严重的一种缺陷。是由于玻璃在生产过程中引起内部结构局部不均匀而致的一种光学畸变现象，当人们与玻璃成一定角度观察时，会看到玻璃板面上有一条条像波浪似的条纹，而使观察者产生视觉疲劳。当透过玻璃看物体时，物体是歪斜变形的。普通平板玻璃质量标准规定，波筋的鉴定采用目测法，规定特选品允许看出波筋的最大角度为30°，一等品为45°，二等品为60°。

2）气泡是玻璃液中含有的气体，在成型时形成的。气泡影响玻璃的透光率，降低玻璃的机械强度，也影响人们的视觉产生物像变形。平板玻璃中存有的气泡有圆的、长的、单个的、成堆的，大的有几十毫米，小的肉眼刚能看见。一般多为无色泡，也有乳白色的气泡。

3）线道，是玻璃原板上出现的很细很亮的连续不断的条纹，像线一样，故称线道。线道降低了玻璃的外观整体美。

4）疙瘩与砂粒，为玻璃结石的俗称。平板玻璃中异状突出的颗粒物，大的叫疙瘩或结石，小的叫砂粒。它们的存在不但影响玻璃的光学性能，还会使玻璃裁切时产生困难。

普通平板玻璃大部分直接用于房屋建筑和维修，一部分加工成钢化、夹层、镀膜、中空等玻璃，少量用作工艺玻璃。

一般建筑采光用玻璃多为3mm厚的普通平板玻璃，用作玻璃幕墙、采光屋面、商店橱窗或柜台等多采用厚度为5mm或6mm的钢化玻璃，公共建筑的大门玻璃则常用经钢化后的8mm以上的厚玻璃。玻璃属易碎晶，故通常用木箱或集装箱包装。平板玻璃在储存、装卸和运输时，必须箱盖向上，垂直立放，并需注意防潮和防雨。

2.磨光玻璃

磨光玻璃又称镜面玻璃，是用普通平板玻璃经过机械磨光、抛光而成的透明玻璃。磨光玻璃分单面磨光和双面磨光两种。对玻璃表面进行磨光的目的，是为了消除玻璃表面不平而引起的筋缕或波纹缺陷，从而使透过玻璃的物像不变形。一般而言，玻璃表面要磨掉0.5～1.0mm，才能消除表面的不平整，因此磨光玻璃只能用厚玻璃加工。磨光玻璃具有表面平整光滑且有光泽，物像透过不变形，透光率大于84%等特点。磨光玻璃主要用于大型高级建筑的门窗采光，橱窗或制镜。这种玻璃加工费时，又不经济。自出现浮法生产工艺后，它的用量已大大减少。

3.磨砂玻璃

磨砂玻璃又称毛玻璃，是指经研磨、喷砂或氢氟酸溶蚀等加工，使表面（单面或双面）成为均匀粗糙的平板玻璃。用硅砂、金刚砂、石榴石粉等作研磨材料，加水研磨制成的，称为磨砂玻璃；用压缩空气将细砂喷射到玻璃表面而制成的，称喷砂玻璃；用酸溶蚀的称酸蚀玻璃。(www.xing528.com)

由于毛玻璃表面粗糙，使透过光线产生漫反射，造成透光不透视，使室内光线不眩目、不刺眼。一般用于建筑物的卫生间、浴室、办公室等的门窗及隔断，也可用作黑板及灯罩等。

4.花纹玻璃

花纹玻璃按加工方法可分为压花玻璃和喷花玻璃两种。

（1）压花玻璃又称滚花玻璃，是用带花纹图案的滚筒压制处于可塑状态的玻璃料坯而制成的。可一面压花，也可两面压花。由于压花玻璃表面凸凹不平而形成不规则的折射光线，可将集中光线分散，使室内光线均匀、柔和，且有一定的装饰效果。在压花玻璃有花纹的一面，用气溶胶对表面进行喷涂处理，玻璃可呈浅黄色、浅蓝色、橄榄色等。经过喷涂处理的压花玻璃，立体感强，且可提高强度50%～70%。压花玻璃有一般压花玻璃、真空镀膜压花玻璃、彩色膜压花玻璃等。

（2）喷花玻璃又称胶花玻璃，是在平板玻璃表面贴上花纹图案，抹以保护层，再经喷砂处理而成。

花纹玻璃常用于办公室、会议室、浴室以及公共场所的门窗和各种室内隔断。

5.彩色玻璃

彩色玻璃又称有色玻璃，分为透明和不透明两种。

（1）透明的彩色玻璃是在玻璃原料中加入一定的金属氧化物，按平板玻璃的生产工艺进行加工生产而成，不透明的彩色玻璃是用4～6mm厚的平板玻璃按照要求的尺寸切割成型，然后经过清洗、喷釉、烘烤、退火而制成。

（2）不透明的彩色玻璃又称饰面玻璃。经过退火处理的饰面玻璃可以切割，经钢化处理的饰面玻璃不能切割。彩色玻璃的彩面也可用有机高分子涂料制得，这种彩面层为两层结构:底层由透明着色涂料组成，掺以很细的碎贝壳或铝箔粉；面层为不透明着色涂料。这种彩色饰面玻璃板从正面看，颜色如繁星闪闪发光，有着独特的外装饰效果。

彩色玻璃的颜色有红、黄、蓝、黑、绿、乳白等十余种，可拼成各种图案花纹，并有耐蚀、抗冲刷、易清洗等特点，主要用于建筑物的内外墙、门窗装饰及有特殊采光要求的部位。

12.2.3.2　安全玻璃

安全玻璃强度较高、热稳定性高、抗穿透性及防火性较好，破碎成碎片时，不致伤人。主要用于高层建筑的门窗、隔墙、幕墙、工业厂房天窗、防火门窗等有特殊安全要求的门窗。安全玻璃包括钢化玻璃、夹丝玻璃及夹层玻璃。

1.钢化玻璃

钢化玻璃也称强化玻璃。它是将平板玻璃经物理（淬火）钢化或化学钢化处理的玻璃。钢化处理可使玻璃中形成可缓解外力作用的均匀预应力，因而其产品的强度、抗冲击性、热稳定性大幅度提高。

钢化玻璃的抗弯强度比普通玻璃大5～6倍，抗弯强度可达125MPa以上，韧性提高约5倍，弹性好。这种玻璃破碎时形成的碎块不易飞射伤人，热稳定性高，最大安全工作温度为288℃，能承受204℃的温差变化，故可用来制造炉门上的观测窗、辐射式气体加热器、干燥器和弧光灯等。

由于钢化玻璃具有较好的性能，所以在汽车工业、建筑工程以及其他工业领域得到广泛应用。常被用作高层建筑的门、窗、幕墙、隔墙、屏蔽及商店橱窗、军舰与轮船舷窗、球场后挡架子隔板、桌面玻璃等。钢化玻璃不能切割、磨削，边角不能碰击扳压，使用时需按现成尺寸规格选用或提出具体设计图纸进行加工定制。

2.夹丝玻璃

将编织好的钢丝网压入已软化的红热玻璃中即成夹丝玻璃。这种玻璃的抗折强度、抗冲击能力和耐温度剧变的性能都比普通玻璃好。破碎时其碎片仍附着在钢丝上而不致飞出伤人。适用于公共建筑的走廊、防火门、楼梯间、厂房天窗及各种采光屋顶等。

根据国家行业标准JC433—91，我国生产的夹丝玻璃产品分为夹丝压花玻璃和夹丝磨光玻璃两类。

产品按厚度分为6mm、7mm、10mm三种。

产品按等级分为优等品、一等品和合格品。

产品尺寸一般不小于600mm×400mm，不大于2000mm×1200mm。

3.夹层玻璃

夹层玻璃是由两片或多片平板玻璃之间嵌夹透明塑料薄衬片，经加热、加压黏合而成的平面或曲面的复合玻璃制品。这种玻璃被击碎后，由于中间有塑料衬片的黏合作用，所以仅产生辐射状的裂纹而不致伤人。

生产夹层玻璃的原片可采用普通平板玻璃、钢化玻璃、彩色玻璃、吸热玻璃或热反射玻璃等。夹层玻璃的层数有3层、5层、7层，最多可达9层。

夹层玻璃主要用作汽车和飞机的挡风玻璃、防弹玻璃以及有特殊安全要求的建筑门窗。

12.2.3.3　绝热玻璃

1.吸热玻璃

吸热玻璃是一种可以控制阳光，既能吸收全部或部分热射线（红外线），又能保持良好透光率的平板玻璃。吸热玻璃的生产是在普通钠—钙硅酸盐玻璃中加入有着色作用的氧化物，如氧化铁、氧化镍、氧化钴以及硒等，使玻璃带色并具有较高的吸热性能。也可在玻璃表面喷涂氧化锡、氧化锑、氧化钴等有色氧化物薄膜而制成。

吸热玻璃按颜色分有灰色、茶色、蓝色、绿色、古铜色、粉红色、金色、棕色等。按成分有硅酸盐吸热玻璃、磷酸盐吸热玻璃、光致变色吸热玻璃与镀膜玻璃等。

目前吸热玻璃已广泛用于建筑工程门窗或外墙，以及车、船挡风玻璃等，起到采光、隔热、防眩等作用。它还可以按不同用途进行加工，制成磨光、夹层、镜面及中空玻璃，在外部围护结构中用它配制彩色玻璃窗。在室内装饰中，用它镶嵌玻璃隔断，装饰家具，以增加美感。

2.热反射玻璃

热反射玻璃，又称镀膜玻璃或镜面玻璃。它是具有较高的热反射性能而又保持良好的透光性能的平板玻璃。是在玻璃表面用热解、蒸发、化学处理等方法将金、银、铝、铁、镍、铬等金属及金属氧化物的薄膜喷涂在普通平板玻璃表面而制成。

它具有热反射能力高、节能效果显著、透光性能良好、膜层化学性能稳定、装饰性好、镜面效应和单向透视的特点，特别适用于炎热地区高层建筑的玻璃幕墙。目前，国内外还常用热反射玻璃来制成中空玻璃或夹层玻璃窗，以提高其绝热性能。

3.中空玻璃

中空玻璃是由两片或多片平板玻璃构成的，中间用边框隔开，四周边缘用胶接、焊接或熔接的办法密封，中间充入干燥空气或氩气。还可以用不同颜色或镀有不同性能薄膜的平板玻璃制作，整体构件是在工厂里制成的。

由于中空玻璃是根据不同用途的要求，采用不同品种和规格的玻璃原片制成的，其原片有各种规格的五色透明玻璃、钢化、夹丝、彩色、吸热、热反射及涂层镀膜玻璃等，品种繁多。因而所制成的中空玻璃产品可适用于保温、防寒、隔音、防盗报警等多种用途，且一种产品也可以具备多种功能。仅就节能而言，采用双层中空玻璃，冬季采暖的能耗约可降低25%～30%。目前中空玻璃发展很快，已在建筑中广泛应用。主要用于需要采暖、空调、防止噪音等的建筑上，如住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等，也可用于火车、轮船等。

12.2.3.4　玻璃砖和玻璃马赛克

1.玻璃砖

玻璃砖，也叫“特厚玻璃”，有实心和空心两种。实心玻璃砖是采用机械压制方法制成的；空心玻璃砖是将两块凹形玻璃，熔接或胶结成整块的具有一个或两个空腔的玻璃制品，空腔中充以干燥空气或玻璃棉，经退火，最后涂饰侧面而成。砖面可为光滑平面，也可具有花纹图案。

空心玻璃砖具有强度高、绝热、隔声、光线柔和优美等优点，被誉为“透光墙壁”。主要用于砌筑透光墙壁、隔墙，以及门厅、通道、浴室等隔断，特别适用于要求艺术装饰、防太阳眩光、控制透光、提高采光深度的高级建筑。如宾馆、展览厅馆、体育场馆等。

2.玻璃马赛克

玻璃马赛克，又称“玻璃锦砖”。它是将边长不超过45mm的各种颜色和形状的玻璃质小块，预先铺贴在纸上而构成的装修材料。玻璃马赛克具有色泽柔和、朴实典雅、美观大方、不变色、不积尘，能雨天自涤、经久常新，与水泥黏结性好、便于施工等特点。广泛用于宾馆、礼堂、商店的门面，它也适用于一般住宅的厨房、卫生间和化验室等的内外墙，还可镶嵌成各种特色的大型壁画及醒目的标记。