钢化玻璃

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钢化玻璃又称强化玻璃，具有良好的力学性能和耐热抗震性能，是安全玻璃中应用较广泛的一种。钢化玻璃是采用普通平板玻璃、磨光玻璃或吸热玻璃等，通过物理钢化(淬火)和化学钢化处理而制成，从而达到提高玻璃强度的目的。

(一)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，然后将淬火后的玻璃移出加热炉，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、安全性能良好的钢化玻璃。

由于在冷却的过程中，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，玻璃外表已经硬化，势必阻止其内部的收缩，使玻璃处于内部受拉、外表受压的应力状态。

当玻璃受弯曲应力作用时，玻璃板表面将处于较小的拉应力和较大的压应力状态，由于玻璃的抗压强度较高，所以不易造成破坏。当玻璃内部处于较大的拉应力状态，因其内部无缺陷存在，也不会引起破坏。图17－1为钢化玻璃的应力状态。

图17－1 钢化玻璃的应力状态

(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钠离子(Na⁺)或钾离子(K⁺)的硅酸盐玻璃，浸入熔融状态的锂(Li⁺)盐中，使钠离子或钾离子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离子和钾离子，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，玻璃则处于内层受拉应力、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。

化学钢化玻璃在破碎后，仍然会形成比较尖锐的碎片，还会对人身造成伤害，因此，在建筑装饰工程中常采用物理钢化玻璃作为安全玻璃，而不将化学钢化玻璃作为安全玻璃。在建筑装饰工程中常指的安全钢化玻璃是物理钢化玻璃。

钢化玻璃有普通钢化玻璃、钢化吸热玻璃和钢化磨光玻璃等品种。国内外生产的钢化玻璃，正向着大尺寸方向发展。美国生产的钢化玻璃最大规格尺寸为3500mm×2400mm，日本生产的平型钢化玻璃最大规格尺寸为2100mm×800mm，有的国家已生产出2500mm×3500mm以上的钢化玻璃，主要用于玻璃橱窗、玻璃门、幕墙或有抗震、耐温度骤变要求的采光工程。

(二)钢化玻璃的特性

钢化玻璃作为一种应用最广泛的安全玻璃，它具有安全性良好、机械强度高、弹性比较好、热稳定性好等特性。

1．安全性良好

通过物理方法处理后的钢化玻璃，安全性良好是其最突出的特性。钢化后的玻璃由于其内部产生了均匀的内应力，当局部一旦发生破损，整个玻璃会产生“应力崩溃”现象，从而破碎成无数的玻璃碎块，这些玻璃碎块不但体积很小，而且没有尖锐的棱角，不易对人身安全造成伤害，所以物理钢化玻璃是一种安全玻璃。

2．机械强度高

经过物理方法处理后的钢化玻璃，同等厚度的钢化玻璃与普通玻璃相比，其抗折强度、抗冲击强度都比较高，一般为普通玻璃的4～5倍。这是普通玻璃经过钢化后，其力学性能发生明显变化的标志之一。

3．弹性比较好

钢化玻璃比普通玻璃的弹性要大得多。试验结果表明：一块1200mm×350mm×6mm的钢化玻璃，受力后可发生达100mm的弯曲挠度，当外力撤除后仍能恢复原状；而同规格的普通平板玻璃，其弯曲变形只有3～5mm。良好的弹性也会使钢化玻璃不易产生破碎，安全性得以进一步提高。

4．热稳定性好

钢化玻璃的热稳定性明显高于普通玻璃，其在受到急冷急热温差骤然变化时，不易发生炸裂现象，这是因为钢化玻璃的表面预应力可抵消一部分因急冷急热产生的拉应力。钢化玻璃具有良好的耐热冲击性和耐热梯度。使用实践证明：钢化玻璃最高安全的工作温度可达287．78℃，能承受204℃的温差变化。

(三)钢化玻璃的外观质量要求

根据国家标准《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》(GB15763．2－2005)中的规定，长方形平面钢化玻璃边长允许偏差应符合表17－13中的要求，长方形平面钢化玻璃对角线允许偏差应符合表17－14中的要求，钢化玻璃的孔径及其允许偏差应符合表17－15中的要求。钢化玻璃的原度及其允许偏差应符合表17－16中的要求，钢化玻璃的外观质量应符合表17－17中的要求。

表17－13 长方形平面钢化玻璃边长允许偏差

表17－14 长方形平面钢化玻璃对角线允许偏差

表17－15 钢化玻璃的孔径及其允许偏差

表17－16 钢化玻璃的原度及其允许偏差

表17－17 钢化玻璃的外观质量

(四)钢化玻璃的应用

钢化玻璃主要用于建筑物的幕墙、门窗、隔断、护栏、屏蔽及商店橱窗，也可用于家具、电话厅、车、船等门窗、采光天棚、轮船舷窗等，还可用于做成无框玻璃门。特别是用于玻璃幕墙，不仅可以大大提高抗风压能力，防止产生热炸裂，而且还可以增大单块玻璃的面积，减少支撑结构。

钢化玻璃不能切割磨削，边角不能碰击、扳压，使用时需按规格制造，或提出具体设计图纸进行加工定制。