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玻璃與防火漫談

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:04:33 [收藏]


    近幾十年來，隨著人們生活水平的提高和建筑業(yè)的發(fā)展，普通玻璃已不能滿足社會(huì)的需求，防火玻璃因具有透光性好，強(qiáng)度高，耐火性好等特點(diǎn)，被大量用于各類高層建筑、大空間建筑的幕墻、防火隔墻、防火隔斷、防火窗、防火門等方面。

    一．玻璃的發(fā)展史

    與防火玻璃區(qū)區(qū)幾十年的歷史相比，玻璃本身有悠久的歷史。它也許首先出現(xiàn)在埃及或是美屬不達(dá)米亞，時(shí)間在公元前3000年至公元前2000年，不過也有證據(jù)表明人類早在公元前8000年就開始給陶器上釉了。幾乎可以肯定的是玻璃的發(fā)展純屬偶然。古羅馬歷史學(xué)家普林尼告訴我們，玻璃是腓尼基商人發(fā)現(xiàn)的――他們發(fā)現(xiàn)，灶上的硝石與海灘上的砂子混熔后形成一種清澈的液體。公元前16世紀(jì)，埃及的匠人發(fā)明了制造玻璃容器的方法，古埃及出現(xiàn)了玻璃珠子、玻璃鑲嵌片。公元前1550至公元前1500年之間，在古埃及和兩河流域都出現(xiàn)了玻璃器皿。第一本玻璃制造手冊則出現(xiàn)在公元前650年的亞述石版上。公元前4世紀(jì)挨及發(fā)明了玻璃鑄膜工藝、車花、鐫刻和鍍金工藝。公元前1世紀(jì)敘利亞人創(chuàng)造了吹制工藝可以將玻璃液隨心所欲的吹成各種形態(tài)的器皿。以后相繼出現(xiàn)了模具吹制法，這是批量玻璃器皿生產(chǎn)的開始。公元前世紀(jì)羅馬成為玻璃制造業(yè)的中心，羅馬帝國的玻璃工藝有吹制、吹模、切割、雕刻、鐫刻、纏絲、鍍金等。5世紀(jì)以后羅馬工藝逐漸衰退，到8世紀(jì)，除了教堂的彩色玻璃鑲嵌之外，歐洲的玻璃工藝幾乎滅絕，然而，這段時(shí)期中東地區(qū)的玻璃工藝還在繼續(xù)發(fā)展，敘利亞藝人把銀鹽注入玻璃溶液，煉出了有金屬光澤的玻璃。大馬士革、君士坦丁堡和開羅是9至14世紀(jì)中東地區(qū)的玻璃生產(chǎn)中心。12世紀(jì)，隨著貿(mào)易的發(fā)展，威尼斯成為世界玻璃制造業(yè)的中心，當(dāng)時(shí)的政府為了壟斷玻璃制造技術(shù)，把玻璃藝人集中在與威尼斯隔海相望的穆拉諾島上，威尼斯玻璃生產(chǎn)的鼎盛時(shí)期是15世紀(jì)到16世紀(jì)，產(chǎn)品幾乎獨(dú)占?xì)W洲市場。16世紀(jì)以后，開始有玻璃工匠逃離海島，分散到歐洲各地，玻璃制造技術(shù)也逐漸傳播開來。

    中國古代稱玻璃為琉璃、頗黎，其歷史也相當(dāng)悠久。

    從出土的玻璃器來看，我國西周至戰(zhàn)國時(shí)期的玻璃工藝已趨于成熟，春秋末戰(zhàn)國初出現(xiàn)了蜻蜓眼玻璃珠和仿玉玻璃器，這枚具有外來式樣的中國玻璃珠，反映了中外玻璃制造技術(shù)的交流情況，漢代玻璃產(chǎn)地分布在中原地區(qū)（生產(chǎn)鉛鋇玻璃）、河西走廊（生產(chǎn)以鉛鋇玻璃配方兼用鈉鈣為助溶劑的玻璃）及嶺南地區(qū)（生產(chǎn)鉀硅玻璃）。魏晉南北朝時(shí)期，隨著羅馬波斯玻璃器的大量輸入，我國自制玻璃減少。

    隋統(tǒng)一全國，內(nèi)監(jiān)何稠借助燒綠瓷的方法燒造玻璃，獲得成功。唐代玻璃器零星出土，陜西臨潼出土了玻璃果、玻璃瓶等器物，其器型都是中國傳統(tǒng)式樣，采用吹制方法制成。五代、宋、遼、金、西夏的出土玻璃器物主要有玻璃葫蘆瓶、花瓣口杯、壺形鼎以及玻璃飾物等。據(jù)文獻(xiàn)記載，宋人對來自阿拉伯國家的玻璃器皿極為珍重，出土于浙江瑞安的磨花玻璃長頸瓶就是從阿拉伯輸入的。

    隨著人們生活水平的提高和建筑業(yè)的發(fā)展，普通的玻璃已經(jīng)不能夠滿足社會(huì)的需求，各種安全玻璃及特種玻璃逐漸走進(jìn)玻璃行業(yè)的前列。防火玻璃作為安全玻璃的一員，除了具有普通玻璃的一些性能外，還以其阻緩火勢蔓延、隔熱的性能，逐步得到人們的青睞。它在出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)為人員、財(cái)產(chǎn)、建筑物的救護(hù)創(chuàng)造了重要條件，最大限度地減低了損失。在一些有特殊要求的重要場合，發(fā)揮著舉足輕重的作用。

    二．防火玻璃的分類

    防火玻璃是在規(guī)定的耐火試驗(yàn)中能夠保持其完整性的特種玻璃，凡是需要防火玻璃的地方均可按設(shè)計(jì)要求選用。主要用語防火門、防火窗、防火隔墻中代替非防火玻璃。放火玻璃可以按不同的方式進(jìn)行分類：

    1．按用途分類

    按使用用途將防火玻璃分為建筑用防火玻璃及其他防火玻璃兩大類，如建筑用防火玻璃中的防火門、防火窗、玻璃幕墻等防火分隔構(gòu)件；其它防火玻璃，如船窗防火玻璃和矩型防火玻璃等船用防火玻璃。

    2．按耐火性能等級分類

    建筑用防火玻璃按耐火性能分為：A類（同時(shí)滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求的防火玻璃）B類（同時(shí)滿足耐火完整性、熱輻射強(qiáng)度要求的防火玻璃），C類（滿足耐火完整性要求的防火玻璃）。這三類防火玻璃按耐火等級分為Ⅰ級（≥90min）、Ⅱ（≥60min）、Ⅲ（≥45min）、Ⅳ（≥30min）。船用防火玻璃按耐火性能分為：B-0級（經(jīng)過30min耐火試驗(yàn)后，火焰不穿透），B-15級（經(jīng)過30min耐火試驗(yàn)后，火焰不穿透，且前15min內(nèi)，背火面的平均溫升≤139℃）。

    3．按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類

    根據(jù)GB15763.1-2001《建筑用安全玻璃 防火玻璃》的規(guī)定，建筑用防火玻璃按結(jié)構(gòu)分為：復(fù)合防火玻璃（FFB）和單片防火玻璃（DFB）。

    （1）復(fù)合防火玻璃

    復(fù)合防火玻璃是在兩片玻璃之間凝聚一種透明而具有阻燃性能的凝膠，這種凝膠遇到高溫時(shí)發(fā)生分解吸熱反應(yīng)，能吸收大量的熱能，變成不透明、有良好隔熱作用。它能保持在一定時(shí)間內(nèi)不炸裂，炸裂后碎片不掉落，可隔斷火焰，防止火焰蔓延。如果同時(shí)向凝膠中添加燃劑，在高溫下能放出阻燃?xì)怏w，就會(huì)同時(shí)具有阻燃和滅火功能；當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，與火接觸的那面玻璃首先遇火，幾分鐘后炸裂，而中間夾層材料陸續(xù)地變成一層泡狀物質(zhì)，形成又厚又密的泡狀耐火隔熱層，接觸火的那面玻璃碎片始終粘在泡狀層上，直到熔化，這樣，背火面的玻璃始終處于受保護(hù)和屏蔽狀態(tài)。在放火測試中，該玻璃背火面的平均溫升不超過140℃。

    （2）單片防火玻璃

    單片防火玻璃由單層玻璃構(gòu)成，可分為高強(qiáng)度單片防火玻璃和特種單片防火玻璃。

    高強(qiáng)度單片防火玻璃。高強(qiáng)度單片放火玻璃是通過對平板玻璃進(jìn)行綜合增強(qiáng)處理而成的。該產(chǎn)品不僅可以當(dāng)作單片使用，也可以制成夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等。它兼有鋼化玻璃幾灌漿復(fù)合防火玻璃的性能。作為建筑幕墻用玻璃，高強(qiáng)度單片防火玻璃不但有著厚度浮法平板玻璃相同的透光率，而且比重也與同厚度浮法平板玻璃基本相同，所以高強(qiáng)度單片防火玻璃代替同厚度鋼化玻璃不會(huì)影響幕墻建筑結(jié)構(gòu)安全性，而且強(qiáng)度更高，不易破碎。

    高強(qiáng)度單片防火玻璃的優(yōu)異性能具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

    ――高防火性能：高強(qiáng)度單片防火玻璃是一種具有防火功能的建筑外墻用的幕墻或門窗玻璃，在1000℃火焰沖擊下能保持96――183分鐘不炸裂，從而有效地阻止火焰與煙霧蔓延，有利于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情，使人們有足夠的時(shí)間撤離現(xiàn)場。

    ――高強(qiáng)度性能：在同樣厚度情況下，其強(qiáng)度是普通浮法玻璃的6――12倍，是鋼化玻璃的1.5――3倍。因此，在同樣的風(fēng)壓情況下，它能采用較薄的厚度或較大面積設(shè)計(jì)，由此增加通透感并降低造價(jià)。普通鋼化玻璃在荷載900公斤時(shí)玻璃破壞，而它在荷載5500公斤時(shí)撓度326mm不破壞。高強(qiáng)度單片防火玻璃的強(qiáng)度是同厚度平板玻璃強(qiáng)度的4――6倍，是同厚度鋼化玻璃強(qiáng)度的1.5――2倍，而且萬一破損時(shí)，高強(qiáng)度單片防火玻璃呈小顆粒狀，呈鈍角狀，確保在地震、火災(zāi)或受到超強(qiáng)度破壞力時(shí)不會(huì)對人體造成傷害。――高耐侯性：高強(qiáng)度單片防火玻璃與傳統(tǒng)的灌漿或夾層防火玻璃相比，除了強(qiáng)度高之外，最大的特點(diǎn)還包括高耐候性?；瘜W(xué)灌漿或夾層玻璃在紫外線照射下很快就變成乳白色及產(chǎn)生氣泡，失去了玻璃通透這個(gè)基本功能，這也是防火玻璃不能作外墻使用的主要原因。而高強(qiáng)度單片防火玻璃同普通玻璃一樣在紫外線照射下，不發(fā)生任何變化。

    ――可加工性：高強(qiáng)度單片防火玻璃具有很好的可加工性。能加工成夾層安全玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃、點(diǎn)式幕墻玻璃。還可以作為室內(nèi)的防火隔斷和逃生通道，在單片使用面積上有較大的突破，可以達(dá)到高3米寬2米，安裝也簡單。

    特種單片防火玻璃是指采用的玻璃基片為特種成分的玻璃，而非普通平板玻璃成分的玻璃。它主要有硼硅酸鹽防火玻璃、鋁硅酸鹽防火玻璃、微晶防火玻璃及軟化高于800℃以上的鈉鈣料優(yōu)質(zhì)浮法玻璃等。其共同的主要特點(diǎn)是：玻璃軟化點(diǎn)高，一般均在800℃以上，熱膨脹系數(shù)低，在強(qiáng)火焰下一般不會(huì)因高溫而炸裂或變形，尤其是微晶防火玻璃，除具有上述特點(diǎn)外，還具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗折、抗壓強(qiáng)度高及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和物理力學(xué)性能。它同樣具備軟化溫度高、熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，它們用作防火玻璃，可為上等佳品，但特種材料的防火玻璃（硼、鋁硅酸鹽防火玻璃，微晶防火玻璃）生產(chǎn)成本高、銷售價(jià)格貴，人們較難接受，因此目前市場上仍以透明復(fù)合夾層防火玻璃和高強(qiáng)度單片防火玻璃為主。

    4．按產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式分類

    按照結(jié)構(gòu)形式，又分為復(fù)合型防火玻璃（將兩片以上的單層平板玻璃由膨脹阻燃膠結(jié)劑粘結(jié)復(fù)合在一起而制成的）；灌注型防火玻璃（在兩片或兩片以上單層平板玻璃的四周先用邊框條密封好，然后由灌注口灌入防火液，經(jīng)膠結(jié)、封口而制成）；夾絲防火玻璃（在兩層玻璃中間的有機(jī)膠片或無機(jī)漿體的夾層中加入金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)合體）；硼硅酸鹽防火玻璃（基本化學(xué)成分為SiO2、B2O3、Al2O3、R2O等的防火玻璃）；鋁硅酸鹽玻璃（基本化學(xué)成分為SiO2、B2O3、Al2O3、R2O、CaO2、MgO等的防火玻璃）；微晶防火玻璃（是在玻璃一定的化學(xué)組成中加入Li2O、TiO2、ZrO2等晶核劑，玻璃熔化后再進(jìn)行熱處理的防火玻璃）；中空防火玻璃（中空防火玻璃是在接觸火焰一面的玻璃基片上，涂一層金屬鹽，在一定溫度、濕度下干燥后，再加工成中空玻璃的防火玻璃）。

    三．發(fā)展趨勢

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)各場所對裝飾效果和安全性的要求在不斷提高，防火玻璃的需求逐年增加。上海高340米，88層的金茂大廈樓內(nèi)就采用了最好成績的安全防火玻璃。據(jù)專家預(yù)測，中國今后5――10年里防火、隔熱玻璃產(chǎn)品市場需求將呈良好、健康的上升趨勢，到2010年，放火、隔熱玻璃的市場需求將打60萬平方米以上。

    國際防火玻璃的市場前景也看好，歐美、中東地區(qū)和亞洲的日本、韓國、東南亞及大洋洲的澳大利亞等對防火、隔熱玻璃的市場需求十分強(qiáng)勁。迄今為止，全球至少已有6座大城市在新世紀(jì)興建高層摩天大樓。高層建筑，尤其是摩天大樓的興建，將大大拉動(dòng)國際防火玻璃市場。在中東地區(qū)，由于大旱、炎熱、缺水，易引發(fā)火災(zāi)，防火、隔熱玻璃一直走俏于市場，當(dāng)?shù)毓┎粦?yīng)求，市場缺口大，多靠進(jìn)口補(bǔ)給。

    在歐洲，由于新歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1363-1的出臺，硼硅酸鹽玻璃、微晶玻璃板、夾絲防火玻璃也走向市場。

    前不久，據(jù)有關(guān)權(quán)威性資料報(bào)道，日本一家權(quán)威性玻璃行業(yè)機(jī)構(gòu)對未來的新玻璃市場預(yù)測表明：防火、隔熱玻璃將成為21世紀(jì)的新玻璃而走俏于國際市場。1994年當(dāng)時(shí)市場調(diào)查，防火玻璃市場需求量僅為30多萬平方米（約1250萬美元市場銷售額）；到2005年國際市場防火、隔熱玻璃市場需求已上升到400萬平方米左右，市場銷售額突破1.7億美元。

    目前，國內(nèi)防火玻璃（以單片防火玻璃為例）其市場價(jià)約在300――900元/M2，國際市場上，防火能力在60min的單片防火玻璃每平方米上千元人民幣，防火能力達(dá)到120min的優(yōu)質(zhì)防火玻璃其價(jià)格超過1萬人民幣，這是一個(gè)巨大而又誘人的潛在國際大市場。



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