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建筑用防火玻璃的表面处理技术


 根据GBl5763.1-2001《建筑用安全玻璃 防火玻璃》的规定
  1 建筑用防火玻璃按结构分为:复合防火玻璃(FFB)和单片防火玻璃(DFB)。
  复合防火玻璃: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。单片防火玻璃:是由单层玻璃构成,并满足相应的耐火等级要求的特种玻璃。
  防火玻璃按结构型式又可分为:防火夹层玻璃、薄涂型防火玻璃、单片防火玻璃和防火夹丝玻璃。其中防火夹层玻璃按生产工艺特点又可分为复合型防火玻璃和灌注型防火玻璃。
  2 防火玻璃的技术要求
  建筑用防火玻璃的耐火性能是将防火玻璃直接镶嵌在墙洞中或与框架组合好再镶嵌在墙洞中制成构件按GBl2513进行耐火试验而得的,它包括耐火完整性、耐火隔热性、热辐射强度的测定。其中,隔热性的测定以背火面温度作为判据。
  根据GBl5763.1-2001((建筑用安全玻璃 防火玻璃》的规定,建筑用防火玻璃按其耐火性能分为:A类(同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃),B类(同时满足耐火完整性、热辐射强度要求的防火玻璃),C类(满足耐火完整性要求的防火玻璃)。这三类防火玻璃按耐火等级可分别分为I级(≥90min)、Ⅱ级(≥60min)、Ⅲ级(≥45min)、Ⅳ级(≥30min)。耐火完整性--指试件背火面出现火焰,并持续燃烧10s或10s以上;在试验过程中,当试件有火焰或气体从孔洞和其它缝隙处出现时,进行棉垫着火性试验,棉垫被点燃,则表明试件失去完整性(如果试件在试验过程中垮塌,同样表明试件失去完整性)。
  耐火隔热性--指试件背火面测温点单点温升180℃,平均温升140℃。
  热辐射强度--指距试件背火面3m处,临界辐射热照度达到0.42W/cm2,及距试件背火面在等于其较小尺寸(长度或宽度)1.2倍的距离内,临界辐射热照度达到3.35W/cm2。
  3 防火玻璃的构成和工作原理
  复合型防火玻璃(或称防火夹层玻璃)是将两片或两片以上的单层平板玻璃用膨胀阻燃胶结剂粘结复合在一起而制成的;其中灌注型防火玻璃是在两片或两片以上的单层平板玻璃的四周先用边框条密封好,然后由灌注口灌人防火液,经胶结、封口而制成;在室温下和火灾发生初期,复合防火玻璃和普通平板玻璃一样具有透光性能和装饰性能;发生火灾后,随着火势的蔓延扩大,火灾温度升高,复合防火玻璃防火夹层受热膨胀发泡,形成很厚的防火隔热层,起到防火隔热和防火分隔作用〔2〕。但复合防火玻璃一般有微小的气泡及不耐寒、透光性差等问题,影响其使用的效果〔3〕。
  薄涂型防火玻璃是在单层或多层平板玻璃基材表面喷涂防火透明液,干燥固化后即制成防火玻璃。薄涂型防火玻璃遇火时,防火保护层受热膨胀,形成致密的防火保护层,保护基板玻璃,阻止火灾蔓延扩大。
  防火夹丝玻璃按结构分为夹丝玻璃和防火夹丝夹层玻璃。夹丝玻璃是用压延法生产的一种安全玻璃。当玻璃液通过压延辊之间成型时,将经过预热的金属丝或金属网压于玻璃板中,即制成夹丝玻璃。防火夹丝夹层玻璃是在复合防火玻璃生产过程中将金属网置于夹层中制成的。夹丝玻璃受到外力或在火灾中破裂时,玻璃碎片仍可固定在金属丝或网上而不脱落,可防止火焰穿透,起到阻止火灾蔓延的作用。夹丝玻璃最大的缺点是隔热性能很差,发生火灾十几分钟背火面温度高达400~500℃。防火夹丝夹层玻璃同时具有夹丝玻璃和防火夹层玻璃的优点,有一定的推广应用前景。但是,我国生产的夹丝玻璃不透明,起不到玻璃的透光和装饰作用,影响了它的推广应用。
  单片防火玻璃是采用物理与化学方法对普通玻璃进行处理,使其表面改性,改善玻璃的抗热应力性能,从而保证在火焰冲击下或高温下不破裂,达到阻止火焰穿透防火玻璃及传播火灾的目的。由于单片防火玻璃的重量轻,透明度和装饰性与普通玻璃一样,因而在越来越多的建筑中得到应用。但单片防火玻璃不能阻挡火焰的热辐射,只能通过C类防火玻璃的检测,当其用做防火分隔时须考虑这一点。单片型防火玻璃的表面处理方法
  4.1 防火玻璃的表面应力
  贝尔比层和残余应力;固体材料加工后,在几微米至十几微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化。如在金属研磨时,由于表面不平整,接触处实际上是点,其温度可以远高于表面的平均温度。由于作用时间短,摩擦后该区域温度迅速冷却下来,原子来不及回到平衡位置,造成一定程度的晶格畸变。这种畸变随深度而变化,在最外层约5~10nm可形成一种非晶态,其成分为金属及其氧化物,即为贝尔比层。贝尔比层可提高材料的表面强度。经表面加工处理后,材料表层形成的贝尔比层产生很大的残余应力,材料受热不均匀,在各部分膨胀系数不同,温度发生变化时就会在材料内部产生热应力。材料受载时,内应力与外应力一起发生作用。如果内应力与外应力相反,就会抵消一部分外应力,从而起到有利的作用,钢化玻璃正是利用了这一特性。此外,钢化玻璃表面压应力可使引起玻璃破裂起源的微小裂缝受到进一步的压缩,也提高了钢化玻璃的机械强度。
  我们知道普通玻璃的表面压应力一般为15~65兆帕;钢化玻璃的表面压应力一般在70~180兆帕;高强防火玻璃的表面压应力比传统工艺生产出来的钢化玻璃高出100~150兆帕左右。这层表面压应力的特点同时具有物理钢化形成的足够应力层厚度和化学钢化形成的高表面应力值,通过工艺控制可以使玻璃表面应力甚至达到400兆帕,使得玻璃强度大大提高。
  根据热弹性力学可以导出热应力在面内的变化为【4】:   所以,热应力是与温差成正比例关系的。

  

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