建筑装饰材料-玻璃.ppt
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1、建 筑 装 饰 材 料,李 敏,Building Decorative Materials,第三部分 建筑饰面玻璃,玻璃的基本知识平板玻璃其它建筑装饰玻璃中空玻璃其他类型玻璃制品,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
2、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来越重要的作用。,中国古代亦称琉璃 琉璃是一种透明、强度及硬度颇高,不透气的物料。玻璃在日常环境中呈化学惰性,亦不会与生物起作用,故此用途非常广泛。,玻璃在古代又指一种天然玉石,也叫水玉,不是现在的玻璃。玻璃在常温下是固体,它是一种易碎的东西。,玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿,当时只有有色玻璃。约公元前1000 年前,中国制造出无色玻璃。公元12世纪,出现了商品玻璃,并开始成为工业材料。18世纪,为适应研制望远镜的需要,制出
3、光学玻璃。1873年,比利时首先制出平板玻璃。1906年,美国制出平板玻璃引上机。此后,随着玻璃生产的工业化和规模化,各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代,玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。,故事13000多年前,一艘欧洲腓 fi尼基人的商船,满载着晶体矿物“天然苏打”,航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮,商船搁浅了。于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅,搬来木柴,并用几块“天然苏打”作为大锅的支架,在沙滩上做起饭来。船员们吃完饭,潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时,突然有人高喊:“大家快来看啊,锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西!”船员
4、们把这些闪烁光芒的东西,带到船上仔细研究起来。他们发现,这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来,这些闪光的东西,是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打,在火焰的作用下,与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体,这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起,然后用一种特制的炉子熔化,制成玻璃球,使腓尼基人发了一笔大财。,故事2大约在4世纪,罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年,意大利的玻璃制造技术已经非常发达。“我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去,把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃!”就这样,意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃,他们在一生当
5、中不准离开这座孤岛。1688年,一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺,从此,玻璃成了普通的物品。我们现在使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的。熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体材料。性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃等。通常指硅酸盐玻璃,以石英砂、纯碱、长石及石灰石等为原料,经混和、高温熔融、匀化后,加工成形,再经退火而得。广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。,玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶体的无机物。玻璃的组成 玻璃是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料,经1550左右的高温熔融、成型、冷却、固化后得到的透明非晶态
6、无机物。普通玻璃的化学组成主要是SiO2二氧化硅、Na2O氧化钠、K2O氧化钾、AL2O3氧化铝、MgO氧化镁和CaO氧化钙等,此外还有用于着色、改性等各种其它成分。,一 玻璃的基本知识,玻璃中主要氧化物的作用,玻璃的主要辅助原料及其作用,玻璃是典型的脆性材料,在冲击荷载作用下极易破碎。热稳定性差,遇沸水易破裂。但玻璃具有透明、坚硬、耐蚀、耐热及电学和光学方面的优良性质,能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品,可以通过调整化学组成改变其性质,以适应不同的使用要求。,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
7、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:1.按用途:建筑玻璃、光学玻璃、工艺玻璃、化学玻璃等;2.按成分:钠玻璃、钾玻璃、铝镁玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃等。,(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,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。,(2)钾玻璃钾玻璃又称硬玻璃,是以氧化钾K2O代替钠玻璃中的部分氧化钠Na2
8、O,并同时提高二氧化硅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,加入氧化镁氧化镁MgO并以三氧化二铝A1203代替部分二氧化硅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。铝镁玻璃的光学性质较为突出,是一种高级建筑装饰玻璃。,(4)铅玻璃铅玻璃又称铅钾玻璃、重玻璃或晶质玻璃,由碱性氧化物PbO、氧化钾K20和少量的二氧化硅SiO2所组成。铅玻璃的主要特点有:质地较软、易于
9、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。它是由三氧化二硼 B203、二氧化硅Si02及少量二氧化硅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)石英玻璃石英玻璃是由纯二氧化硅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。,二 平板玻璃,通常是指用引上法、平拉法和
10、浮法等生产工艺生产的板状玻璃,它一般用于建筑中的普通门窗。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。,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
11、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。,平板玻璃的生产过程,平板玻璃的生产过程,平板玻璃的生产方法垂直引上法垂直引上法是利用拉引机械从玻璃溶液表面垂直向上引拉玻璃带,经冷却变硬而成玻璃平板的方法。根据引上设备不同,又分为有槽引上、无槽引上和对辊引上等方法。其特点是成型容易控制,可同时生产不同宽度和厚度的玻璃,但宽度和厚度也受到成型设备的限制,产品质量也不是很高,易产生波筋、线道、表面不平整等缺陷。,有槽引上法成
12、型示意图,无槽引上法成型示意图,水平引拉法水平引拉法是将玻璃带自液面引拉7001000mm处,元板通过转向辊改为水平方向引拉,再经退火冷却而成玻璃板的方法。这种方法不需要高大的厂房,可以进行大面积切割,缺点是玻璃厚薄难以控制,板面易产生麻点,因此一般只用于小型生产。,浮法浮法玻璃的生产过程是将熔融的玻璃液经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中,由于玻璃液的密度较锡液小,玻璃液便浮在锡液表面上,在其本身的重力及表面张力的作用下,能均匀地摊平在锡液表面上,同时玻璃的上表面受到高温区的抛光作用,从而使玻璃的两个表面均很平整。然后经过定型、冷却后,进入退火窑退火、冷却,最后经切割成为原片。,浮法玻璃工艺示
13、意图,浮法玻璃的分类及规格浮法玻璃按用途可分为制镜级、汽车级、建筑级。浮法玻璃按厚度分为以下几种规格:2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm和19mm。,浮法玻璃的性能要求(1)浮法玻璃应为正方形或长方形。其长度和宽度尺寸允许偏差。,尺寸允许偏差(mm),(2)浮法玻璃的厚度允许偏差。,厚度允许偏差(mm),(3)建筑级浮法玻璃的外观质量。,建筑级浮法玻璃外观质量,气泡如果玻璃液中含有很多气体,玻璃在成型后就可能形成大量的气泡。气泡的存在会严重影响玻璃的透光度、降低玻璃的机械强度。气泡的存在也会影响玻璃的装饰效果。线道所谓线道,就是玻璃原板上出现的很细很亮
14、连续不断的条纹。线道严重影响了玻璃的装饰效果和力学性能。因此,在我国的平板玻璃质量标准中对其进行了严格的规定,要求特选品中部不允许出现线道。,(4)浮法玻璃的弯曲度不应超过0.2%。(5)浮法玻璃的可见光透射比。,浮法玻璃可见光透射比,透光率平板玻璃的透光率是衡量玻璃的透光能力的重要指标,它是光线透过玻璃后的光通量占透过前光通量的百分比。影响平板玻璃透光率的主要因素是原料成分及熔制工艺。,标志、包装、运输、贮存(1)玻璃应用木箱或集装箱(架)包装,箱(架)应便于装卸、运输。(2)包装箱(架)应附有合格证,标明生产厂家或商标、玻璃级别、尺寸、厚度、数量、生产日期、本标准号和轻搬正放、易碎、防雨怕
15、湿的标志或字样。(3)运输时应防止箱(架)倾倒滑动。(4)玻璃必须贮存在不结露或有防雨设施的地方。,平板玻璃的应用 普通平板玻璃因其透光度高、价格低、易切割等优点,主要用于建筑物的门窗,室内各种隔断、橱窗、柜台、展台、玻璃搁架及家具玻璃门等方面,也可作为钢化玻璃、夹丝玻璃、中空玻璃、热反射玻璃、磨光玻璃等的原片玻璃。浮法玻璃具有比钢化玻璃更优良的性能,因此,凡是用普通平板玻璃的地方均可使用浮法玻璃,特别是高级宾馆、写字楼、豪华商场等建筑的门窗、橱窗等浮法玻璃。浮法玻璃也可以作为有机玻璃的模具以及汽车、火车、船舶的风窗玻璃等,还可作夹层玻璃、钢化玻璃、中空玻璃、热反射玻璃、磨光玻璃等的原片玻璃。
16、,平板玻璃的普通加工制品 平板玻璃由于价格低廉,在建筑和装饰工程中被大量使用。很多其他的玻璃制品也是以平板玻璃为基础原料,进行深加工获得的。下面介绍的是平板玻璃的普通加工制品,其它特殊加工制品如安全玻璃、节能玻璃等。,(1)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,是为了消除由于表面不平而引起的筋缕或波纹缺陷,从而使透过玻璃的物象不变形。这种方法主要是针对传统引拉法生产的玻璃,因为这种方法生产的玻璃表面很容易出现缺陷。一般而言,玻璃表面要磨去0.51.0mm才能消除表面的不平整,因此磨光玻璃只能
17、以较厚的玻璃为原料进行加工。磨光后的镜面玻璃表面平整光滑,两面平行,物像透过不变形,透光率大于84,具有很好的光学性质,主要用于高级建筑门窗、橱窗或制镜。但这种玻璃的性能虽然较好,但生产复杂,造价较高。浮法玻璃工艺出现之后,玻璃的质量大大提高,玻璃表面原始缺陷很少,磨光玻璃的使用也就越来越少了。,(2)磨砂玻璃磨砂玻璃又称毛玻璃。普通平板玻璃经研磨、喷砂或氢氟酸溶蚀等工艺加工之后,玻璃表面就会形成均匀粗糙表面,只有透光性而没有透视性,这种平板玻璃称之为磨砂玻璃。人们常用硅砂、金刚砂等研磨材料加水来生产制造磨砂玻璃,磨砂玻璃的表面粗糙程度可以根据用户的要求而控制。表面粗糙的磨砂玻璃,使透过的光线
18、产生漫射效果,被广泛应用于卫生问、浴室、办公室、教室等的门、窗和隔断材料。磨砂玻璃特有的透光而不透视的效果,很好地避免了视线干扰,加强了环境的隐私性。,(3)玻璃镜玻璃镜是采用高质量平板玻璃、磨光玻璃或茶色平板玻璃等为基本的加工材料,采用镀银工艺,在玻璃的一面先均匀地覆盖一层镀银,然后再覆盖一层涂底漆,最后涂上保护面漆制成。玻璃镜只有光反射性而没有光透射性,被广泛用于商场、发廊等环境的室内装饰。,(4)彩色玻璃 彩色玻璃分透明和不透明两种。a透明彩色玻璃 透明彩色玻璃是在玻璃原料中加入一定的金属氧化物使玻璃具有特定的色彩。通常采用使玻璃着色的氧化物着色剂。b不透明彩色玻璃不透明彩色玻璃也称饰面
19、玻璃,是用46mm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。不透明彩色玻璃也可选用有机高分子涂料制成具有独特装饰效果的饰面玻璃。,玻璃与氧化物着色剂,(5)花纹玻璃 花纹玻璃是一种装饰性很强的玻璃产品,装饰功能的好坏是评价其质量的主要标准。它是将玻璃按照预先设计好的图形运用雕刻、印刻或喷砂等无彩处理方法,在玻璃表面获得丰富的美丽图形。依照加工方法的不同,花纹玻璃可分为压花玻璃、喷花玻璃、刻花玻璃三种。,a压花玻璃 压花玻璃又称滚花玻璃,透光率一般为6070,规格一般在9001600mm。它是在熔融玻璃冷却硬化前,以刻有花纹的滚筒对辊压延,在玻璃单面或两面压出深浅
20、不同的花纹图案而制成。压花玻璃图形丰富,造型优美,具有良好的装饰效果。由于花纹的凹凸变化使光线产生不规则的漫射、折射和不完整的透视,起到视线干扰和保护私密性的作用。,b.喷花玻璃 喷花玻璃又称胶花玻璃,是以优质的平板玻璃为基础材料,在表面铺贴花纹图案,并有选择地涂抹面层,经喷砂处理而成。喷花玻璃由于可以选择图案,因此形式灵活,构思巧妙,被广泛地应用在装饰工程之中。,c刻花玻璃 刻花玻璃是由平板玻璃经涂漆、雕刻、围腊、酸蚀、研磨等制作而成。,(6)光致变色玻璃光致变色玻璃是在普通玻璃中加入适量的卤化银、或直接在玻璃中加入钼和钨等感光化合物获得的,由于生产过程中需要消耗大量的银,因此造价很高。它最
21、大的特点是具有光致变色功能:在受太阳光或其他光线照射时,玻璃颜色会随着光线的增强而逐渐变化,但当照射停止时又会逐渐恢复原来色彩。光致变色玻璃最早应用在变色眼镜的生产中,在建筑中主要用于需要避免眩光的环境。,(7)釉面玻璃釉面玻璃又称为不透明饰面玻璃,是在一定尺寸的玻璃基体上涂覆一层彩色易熔的釉料,然后加热到彩釉的熔融温度,经退火或钢化热处理,使釉层与玻璃牢固结合而制成的具有美丽的色彩或图案的玻璃制品。玻璃基片可用普通平板玻璃、钢化玻璃、磨光玻璃等。目前生产的釉面玻璃最大规格为,厚度为515mm。釉面玻璃的特点:耐酸、耐碱、耐磨和耐水,图案精美,不褪色,不掉色,可按用户的要求或艺术设计图案制作。
22、釉面玻璃既有良好的化学稳定性和装饰性,可用作食品工业、化学工业、商业、公共餐厅等的室内饰面层,以及一般建筑物房间、门厅、楼梯间的饰面层和建筑物的外饰面层,特别适用于防腐、防污要求较高部位的表面装饰。,普通平板玻璃的最大弱点是易碎,特别是玻璃破碎后具有尖锐的棱角,很容易对人体造成意外伤害。因此,开发出相对安全的玻璃就显得十分必要。通过特殊的加工工艺,对玻璃的性能加以改进,就能生产出满足这种需求的产品。其中,钢化玻璃就是应用最广泛的安全玻璃之一。为减小玻璃的脆性、提高使用强度,通常可采用的方法有:用退火法消除玻璃的内应力;消除平板玻璃的表面缺陷;通过物理钢化(淬火)和化学钢化而在玻璃中形成可缓解外
23、力作用的均匀预应力;采用夹层处理等。采用上述方法进行安全处理后的玻璃统称为“安全玻璃”。本节主要介绍常用的三种安全玻璃:钢化玻璃、夹丝玻璃和夹层玻璃。,三 其他建筑装饰玻璃,钢化玻璃 钢化玻璃又称强化玻璃,具有良好的机械性能和耐热抗震性能。钢化玻璃是普通平板玻璃通过物理钢化(淬火)和化学钢化处理的方法,从而达到提高玻璃强度的目的。(1)钢化玻璃的生产原理1物理钢化玻璃 物理钢化又称淬火钢化,是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近软化点温度(650左右),通过自身的形变来消除内部应力,然后移出加热炉,立即用多头喷嘴向玻璃两面喷吹冷空气,使其快速均匀地冷却。当玻璃冷却到接近室温后,就形成了高强度的、
24、安全性能良好的钢化玻璃。,由于在冷却过程中,玻璃的两个表面首先冷却硬化,待内部逐渐冷却并伴随着体积收缩时,外表已经硬化,这就会阻止内部的收缩,使玻璃处于内部受拉、外表受压的应力状态。当玻璃受弯曲外力作用时,玻璃板表面将处于较小的拉应力和较大的压应力状态。如前文所述,玻璃的抗压强度远高于自身的抗拉强度,所以不会造成破坏。钢化玻璃应力状态。,钢化玻璃应力状态 A普通玻璃受弯作用截面应力分布B钢化玻璃截面预应内力分布 C钢化玻璃受弯作用截面应力分布,2化学钢化玻璃化学钢化玻璃以离子交换法进行钢化,其方法是将含碱金属离子钠(Na+)或钾(K+)的硅酸盐玻璃,浸入熔融状态的锂(Li+)盐中,使钠或钾离子
25、在表面层发生离子交换,使表面层形成锂离子的交换层。由于锂离子的膨胀系数小于钠、钾离子,从而在冷却过程中造成外层收缩小而内层收缩大。当冷却到常温后,玻璃便处于内层受拉应力、外层受压应力的状态,其效果与物理钢化相似,主要目的是提高玻璃的强度。化学钢化玻璃破碎后仍然会形成尖锐的碎片,因此,一般不作为安全玻璃使用,但可以进行任意切割。下文中“钢化玻璃”指物理钢化玻璃。,(2)钢化玻璃的特性 1安全性好经过物理钢化的玻璃,其安全性质十分突出,主要原因是当局部发生破损,会产生“应力崩溃”现象,玻璃将破裂成无数的玻璃小块。并且这些玻璃碎块不但体积小而且没有尖锐棱角,所以不易对人身安全造成伤害,故称为安全玻璃
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