玻璃幕墙材料

第二章玻璃幕墙材料worse§2.1玻璃面板§2.2铝合金型材

§2.3建筑钢材（与钢结构用钢一致）

§2.4不锈钢

§2.5胶本章主要内容§2.1玻璃面板

§2.2铝合金型材

§2.3建筑钢材（与钢结构一致）

§2.4不锈钢§2.5胶20世纪初：高质量的玻璃薄板。融化的玻璃穿过辊筒垂直下落然后冷化。1960年代:浮法玻璃，大量替代了玻璃平板和薄板。§2.1玻璃面板1、玻璃板材的制作工艺标准纯浮法玻璃原材料：硅沙晶（72%）；氧化钙、碱、铝、碳酸钾、氧化镁、氧化铁、白云石、碎玻璃。

熔化罐：

加热至1500-1600度。再通过冷空气冷却至1100度。

浮法池：玻璃在熔化锡上以带状流动，稳定厚度在6mm～7mm之间。辊筒将玻璃带快速倒下，得到较薄或较厚的玻璃板材。

退火韧化炉：

密封箱，可逐渐加热和逐渐冷却。玻璃在辊筒上传输，经过特殊热处理以释放玻璃中的应力。送出退火韧化炉时，玻璃的温度被冷却到100度。

自动切割和仓储：

玻璃被自动切割为具有标准长度6m的3210mm×6000mm的板材，更长的玻璃可定制。玻璃板料被捡起并堆放到仓储间的一侧。§2.1玻璃面板3、玻璃的微观结构和断裂特性具有原始微观结构和完备表面的玻璃具有极高的理论机械强度。但玻璃体内及表面缺陷在外荷载作用下会产生极高的应力集中，导致脆性破坏。所以玻璃的实际破坏强度要远远低于其理论强度。项目含量(%)二氧化硅（SiO2）69～74氧化钙（CaO）5～12氧化钠（Na2O）12～16氧化镁（MgO）0～6氧化铝（Al2O3）0～3玻璃的硬度为5～6Mohs单位,尖锐的硬物或水中的微小沙粒都有可能在玻璃表面产生刮痕。如果一个水膜长时间地附着在玻璃表面就会形成浸析，导致玻璃表面的腐蚀。水泥矿物质、湿混凝土或强碱清洁剂也会导致玻璃的浸析。§2.1玻璃面板2、玻璃的化学成分和抗腐蚀性§2.1玻璃面板短期荷载下玻璃的强度高于长期荷载下值。玻璃强度和裂纹深度及荷载作用时间的关系见下图所示。§2.1玻璃面板4、玻璃的表面结构玻璃表面会因不同的机械原因（如刮擦、清洗、风蚀等）而损伤。机械和化学处理也会影响玻璃的表面结构和强度。更严重的内在损伤是玻璃边缘特别是钻孔周边引起的，这样的损伤很难通过抛光处理予以消除。玻璃边缘的强度通常在设计中是起控制作用的。§2.1玻璃面板5、玻璃的强度和应力-应变曲线（1）玻璃的强度大片玻璃强度低于小片玻璃，长期荷载下玻璃强度低于短期荷载下。§2.1玻璃面板项目数值玻璃钢材铝合金自重(kN/m3)2578.527.0弹性模量(MPa)7000020600065800剪切模量(MPa)280008000027000泊松比0.20.260.3抗拉强度(MPa)28～84235～34590～265抗压强度(MPa)800235～34590～265熔点(oC)6001450～1430658热膨胀系数(K-1)9×10-612×10-624×10-6玻璃与其他材料的物理力学参数比较§2.1玻璃面板（2）玻璃的物理力学参数以及应力-应变曲线玻璃与其他材料的应力—应变关系曲线比较6、玻璃的类型（1）退火玻璃按浮法玻璃加工工艺生产的退火玻璃是目前应用最为广泛的玻璃类型，厚度在2～19mm。在加工过程中可以对退火玻璃着色制造有色玻璃，或去色制造白色玻璃。退火玻璃的热疲劳抗力约为30℃（最大40℃），即：如果在玻璃的两个表面存在这一温差，玻璃将碎裂。退火玻璃的碎裂图样如图所示。§2.1玻璃面板（2）钢化玻璃回火钢化工艺的主要目的是将预压应力导入玻璃表面，以提高玻璃抵抗外部效应的强度。钢化玻璃也称为预应力玻璃。热回火是最常用的钢化方法。将玻璃加热到约650℃，然后通过空气喷射以淬火使玻璃表面比其内部更快冷却。在玻璃表面冷却后，内部继续冷却收缩使表面产生压应力，而内部产生拉应力以与表面压应力相平衡。最终沿玻璃厚度方向产生了二次函数形的应力分布，如图所示。退火玻璃的碎裂后状态

钢化玻璃中的预应力分布§2.1玻璃面板经过热处理的钢化玻璃的机械性能得到了明显提高。它对均匀荷载、热应力和大多数冲击荷载的效应，大约是退火玻璃的4倍。钢化玻璃的抗弯强度比普通平板玻璃大4～5倍。钢化玻璃的厚度最大可加工至19mm。一旦玻璃中有裂纹扩展到受拉区，因玻璃所固有的应变能的迅速释放，整面钢化玻璃会立即碎裂。玻璃的破坏会形成许多碎小玻璃粒。所以，同玻璃裂成尖锐片相比，钢化玻璃造成人员伤害的几率会大大降低。正因为如此，在我国钢化玻璃也称安全玻璃。钢化玻璃的碎裂后状态

钢化玻璃不能被切割，因此板材的切割和钻孔必须在回火钢化工艺前完成。在回火钢化后，玻璃必须经历一个热浸试验。玻璃被加热到290℃后，在此温度下放置数小时以检查硫化镍（NiS）的存在，硫化镍能够导致玻璃在暴露于高温下的裂爆，即所谓的“自爆”。

§2.1玻璃面板（3）半钢化玻璃半钢化玻璃的加工工艺类似于钢化玻璃，但其冷却过程较慢。半钢化玻璃强度的增加约为钢化玻璃的一半，加工厚度可达12mm。与退火玻璃类似，半钢化玻璃的破裂块是大片的，如图所示。半钢化玻璃的碎裂后状态

（4）夹层玻璃两片或多片玻璃可以被一层或多层聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB）内夹层粘在一起，单层PVB内夹层的厚度是0.38mm，再经电热高压器加热到140oC，在12Pa压力下维持6小时，以消除玻璃与内夹层之间的空气。在冲击荷载下，玻璃层可能会破碎，但碎片会牢固粘在内夹层里。所以，夹层玻璃是真正的安全玻璃。多层组合的玻璃可以提供对于包括高速子弹在内的任何射击作用的抵抗力。夹层玻璃中的玻璃碎片可以留至方便时再行更换。§2.1玻璃面板国内常用夹层玻璃的中间层一般为两层PVB，厚度为0.76mm；常用玻璃板材的厚度有3mm、5mm、6mm、8mm等。夹层玻璃的厚度和面积可根据用户的需要而定。§2.1玻璃面板中空玻璃由两片，有时三片玻璃，通过边缘处的间隔条和密封胶相互连接而成。第一层的密封位于间隔条和玻璃面板之间，以防止潮气进入面板之间的空间；第二层的密封设置在间隔条之后和玻璃面板之间，同时将间隔条和玻璃面板粘成一体，如图所示。

§2.1玻璃面板（5）中空玻璃密闭空间内的空气压力与制作时的大气压力相等。密闭玻璃单元制作后，当大气压力上升超过密闭空间内的空气压力时，两个玻璃面板将被向内挤压；当大气压力降低时，面板将向外鼓出。§2.1玻璃面板（6）防火玻璃预应力或半钢化的硼硅酸盐玻璃能够维持其完整性大于或等于2个小时。硼硅酸盐玻璃是一种含有至少5%氧化硼的硅酸盐玻璃,它的热膨胀系数约为碳钙玻璃的1/3，因而具有较强的抵抗热变能力。钢化玻璃的多层层状结构和纳硅酸盐层，或聚合凝胶层也会导致极佳的抗火性能。按结构分类，防火玻璃可分为复合防火玻璃（FFB）和单片防火玻璃（DFB）。FFB是由两层或两层以上玻璃复合而成,或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。DFB是由单层玻璃构成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。按其耐火性能，防火玻璃可分为A、B、C三类：A类防火玻璃：同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃；B类防火玻璃：同时满足耐火完整性、热辐射强度要求的防火玻璃；C类防火玻璃：满足耐火完整性要求的防火玻璃。§2.1玻璃面板A、B、C三类防火玻璃按耐火等级可分别分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，其耐火性能应分别符合下表的规定。

A类防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、耐火隔热性）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530B类防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、热辐射强度）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530§2.1玻璃面板C类防三火玻三璃的三耐火三性能三（耐三火完三整性三）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530制造三防火三玻璃三可选三用普三通平三板玻三璃、三浮法三玻璃三、钢三化玻三璃等三材料三作原三片，三复合三防火三玻璃三也可三选用三单片三防火三玻璃三作原三片。磨沙三是在三玻璃三表面三纹刻三的另三一种三方法三。玻三璃表三面的三打磨三通过三由蒸三汽、三空气三或水三喷射三沙流三实现三。磨三沙玻三璃通三常用三作为三需要三在表三面采三取防三滑措三施的三路面三楼面三等的三玻璃三铺板三。磨三沙工三艺一三般会三使玻三璃强三度降三低40三%左右三。（7）磨三沙玻三璃上釉三的关三键是三在62三0～65三0℃的温三度将三陶瓷三墨水三融化三在玻三璃表三面。三玻璃三的轻三微软三化产三生了三一个三融化三结合三层，三冷却三后可三形成三非常三坚硬三的釉三面。三陶釉三玻璃三产品三是钢三化玻三璃。三然而三，上三釉工三艺大三约使三玻璃三的强三度降三低40三%左右三。（8）陶三釉玻三璃§2三.1玻璃三面板（9）弯三曲玻三璃①热弯三玻璃热弯三玻璃三的弯三曲是三建立三在将三玻璃三的加三热控三制在三玻璃三软化三的温三度点三上的三，即三玻璃三从固三体转三化为三“软三化”三状态三的温三度点64三0oC左右三。通三过放三置或三压制三“面三团”三状态三的玻三璃可三以形三成不三同形三状的三弯曲三玻璃三，弯三曲后三的玻三璃可三以正三常冷三却或三通过三其他三工艺三产生三预应三力。三建筑三和结三构上三采用三的许三多玻三璃可三以被三弯曲三，最三大可三弯曲三的玻三璃厚三度可三达10三mm，最三小弯三曲半三径可三至15三0m三m（与三玻璃三厚度三有关三）。三夹层三玻璃三的弯三曲需三要特三殊工三艺。②冷弯三玻璃冷弯三玻璃三是指三在环三境温三度下三通过三固定三架和三外力三作用三被弯三曲并三最终三固定三在结三构物三上的三单片三或夹三层钢三化玻三璃。三由于三钢化三过程三使玻三璃存三在预三应力三，完三全有三可能三在钢三化玻三璃的三冷弯三曲过三程结三束后三在玻三璃表三面不三产生三拉应三力。三玻璃三片越三薄，三可达三到的三弯曲三半径三越小三。由三于冷三弯改三变了三玻璃三的初三始应三力分三布，三使玻三璃的三承载三能力三明显三减小三。克三服这三一问三题的三方法三是采三用多三于一三片的三夹层三玻璃三来承三受§2三.1玻璃三面板单片三玻璃三的荷三载。三夹层三玻璃三中内三夹层PV三B的特三殊性三能使三得其三既能三牢固三连接三两个三单片三玻璃三来承三受外三部荷三载作三用，三其柔三度又三足以三容许三连接三其上三的各三单片三玻璃三被冷三弯曲三。§2三.1玻璃三面板§2三.1玻璃三面板§2三.2铝合三金型三材§2三.3建筑三钢材三（与三钢结三构一三致）§2三.4不锈三钢§2三.5胶§2三.2铝合三金材三料1、铝三合金三材料三的基三础状三态定三义铝合三金是三玻璃三幕墙三的主三要材三料，三尤其三是在三明框三玻璃三幕墙三、隐三框玻三璃幕三墙、三单元三式幕三墙中三。目三前使三用的三主要三是30号锻三铝（60三61）和31号锻三铝（60三63、60三63三A）经三高温三挤压三成型三、快三速冷三却并三人工三时效三（T5）[或经三固溶三热处三理（T6）]状态三的型三材，三经阳三极氧三化或三涂漆三、粉三末喷三涂、三氟碳三化喷三涂表三面处三理。代号名称说明与应用F自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定O退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品H加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理T热处理状态（不同于F、O、H状态）适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态的产品2、铝三合金三材料三的物三理性三能下表三列出三了室三温条三件下三铝材三的主三要物三理性三能与三钢材三和不三锈钢三的比三较。材料物理性能铝钢不锈钢平均密度（kg/m3）270078507900熔点（0C）6581450-15301450线膨胀系数（0C-1）24e-612e-617.3e-6弹性模量（Nmm-2）65800206000206000由上三表可三以看三出：①铝的三密度三近似三地为三钢密三度的1/三3（在三不同三的合三金中三，其三密度三在26三00～28三00三kg三/m3之间三变化三）。②铝的三弹性三模量三也近三似地三为钢三的1/三3（在三不同三的合三金中三，其三弹性三模量三在68三50三0～74三50三0N三/m三m2之间三变化三），三因而三，变三形和三稳定三问题三显得三更为三重要三。③铝的三热胀三系数三是钢三的2倍，三对温三度变三化更三敏感三，因三而当三它不三受约三束时三，会三有较大的三变形三。§2三.2铝合三金材三料3、铝三合金三材料三的力三学性三能铝合三金的三主要三力学三性能三可以三由拉三力试三验得三出。三拉伸三过程三的应三力—应变三曲线三没有三明显三的屈三服点三，大三致可三以划三分成三：①线弹三性部三分直三至比三例极三限应三力σp（σp为拉三伸过三程中三应力三与应三变保三持正三比例三关系三的最三大应三力，三一般三为与0.三01三%残余三应变三相对三应的三应力三）；②非线三性部三分；③应变三硬化三部分三三个三区域三。通三常把三与0.三2%残余三应变三相对三应的三应力σ0.三2假设三为超三出材三料弹三性阶三段的三应力三。在三结构三计算三中，三与钢三材的三屈服三应力三具有三同样三的意三义。铝合三金型三材60三63的三曲线§2三.2铝合三金材三料§2三.1玻璃三面板§2三.2铝合三金型三材§2三.3建筑三钢材三（与三钢结三构一三致）§2三.4不锈三钢§2三.5胶§2三.4不锈三钢材三料不锈三钢是三在钢三中加三入了三一定三比例三的铬三、镍三等。三由于三铬的三化学三性质三比较三活泼三，铬三首先三与环三境中三的氧三化合三，生三成一三层与三钢基三体牢三固结三合的三紧密三的氧三化膜三层，三使内三部的三钢不三致生三锈。我国三不锈三钢国三家标三准如《不锈三钢棒》（GB三/T三12三20）、《不锈三钢冷三轧钢三板》（GB三/T三32三80）等三都列三出了三各种三牌号三不锈三钢的三化学三成分三和力三学性三能（三包括三屈服三强度三、抗三拉强三度、三伸长三率和三收缩三率等三）。三从所三列的三力学三性能三指标三，可三以看三出不三锈钢三具有较高三的强三度和三较好三的塑三性变三形能三力，三可以三用于三点支三式玻三璃中三的拉三杆、三拉索三、支三承结三构和三连接三件。由于三我国三尚未三制订三不锈三钢结三构设三计规三范，三关于三受力三构件三中不三锈钢三材料三强度三设计三值的三研究三很少三，在三一定三程度三上影三响了三不锈三钢的三使用三。《玻璃三幕墙三工程三技术三规范》规定不锈三钢材三料的三抗拉三、抗三压强三度设三计值应按三其屈三服强三度标三准值三除以三系数1.三15采用三，其三抗剪三强度三设计三值可三按其三抗拉三强度三设计三值的0.三58倍采三用。§2三.1玻璃三面板§2三.2铝合三金型三材§2三.3建筑三钢材三（与三钢结三构一三致）§2三.4不锈三钢§2三.5胶§2三.5胶玻璃三幕墙三结构三中使三用的三密封三胶有三结构三密封三胶、三建筑三密封三胶（三耐候三胶）三、防三火密三封胶三等。三密封三胶的三主要三成分三是二三氧化三硅。三硅酮三密封三胶的三主要三原料——硅油三是用三河沙三经过三多道三工序三加工三后得三到的三，其三分子三式中三含有6个硅三氧键三。由三于紫三外线三不能三破坏三硅氧三键，三所以三硅酮三密封三胶具三有良三好的三抗紫三外线三性能三，其三物理