玻璃在建筑中的应用

玻璃在建筑中的应用

玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石等无机氧化物为主要原料，与某些辅助性原料经高温熔融，成型后经过冷却而成的固体。与陶瓷不同的是，它是无定形非结晶体的均质同向性材料。玻璃是现代室内装饰的主要材料之一。随着现代建筑发展的需要和玻璃制作技术上的飞跃进步，玻璃正在向多品种多功能方面发展。例如，其制品由过去单纯作为采光和装饰功能，逐渐向着控制光线、调节热量、节约能源、控制噪音、降低建筑自重、改善建筑环境、提高建筑艺术等多种功能发展，具有高度装饰性和多种适用性的玻璃新品种不断出现，为室内装饰装修提供了更大的选择性。

第一节玻璃的基本知识

一、玻璃的分类

玻璃的品种很多，可以按化学组成、制品结构与性能来分类。

(一) 按玻璃的化学组成分类

1. 钠玻璃

钠玻璃主要由氧化硅、氧化钠、氧化钙组成，又名钠钙玻璃或普通玻璃，含有铁杂质使制品带有浅绿色。钠玻璃的力学性质、热性质、光学性质及热稳定性较差，用于制造普通玻璃和日用玻璃制品。

2. 钾玻璃

钾玻璃是以氧化钾代替钠玻璃中的部分氧化钠，并适当提高玻璃中氧化硅含量制成。它硬度较大，光泽好，又称做硬玻璃。钾玻璃多用于制造化学仪器、用具和高级玻璃制品。

3. 铝镁玻璃

铝镁玻璃是以部分氧化镁和氧化铝代替钠玻璃中的部分碱金属氧化物、碱土金属氧化物及氧化硅制成的。它的力学性质、光学性质和化学稳定性都有所改善，用来制造高级建筑玻璃。

4. 铅玻璃

铅玻璃又称铅钾玻璃、重玻璃或晶质玻璃。它是由氧化铅、氧化钾和少量氧化硅组成。这种玻璃透明性好，质软，易加工，光折射率和反射率较高，化学稳定性好，用于制造光学仪器、

高级器皿和装饰品等。

5. 硼硅玻璃

硼硅玻璃又称耐热玻璃，它是由氧化硼、氧化硅及少量氧化镁组成。它有较好的光泽和透明性，力学性能较强，耐热性、绝缘性和化学稳定性好，用来制造高级化学仪器和绝缘材料。

6. 石英玻璃

石英玻璃是由纯净的氧化硅制成，具有很强的力学性质，热性质、光学性质、化学稳定性也很好，并能透过紫外线，用来制造高温仪器灯具、杀菌灯等特殊制品。

(二) 按制品结构与性能分类

1. 平板玻璃

(1) 普通平板玻璃：包括普通平板玻璃和浮法玻璃。

(2) 钢化玻璃。

(3) 表面加工平板玻璃：包括磨光玻璃、磨砂玻璃、喷砂玻璃、磨花玻璃、压花玻璃、冰花玻璃、蚀刻玻璃等。

(4) 掺入特殊万分的平板玻璃：包括彩色玻璃、吸热玻璃、光致变色玻璃、太阳能玻璃等。

(5) 夹物平板玻璃：包括夹丝玻璃、夹层玻璃、电热玻璃等。

复层平板玻璃：普通镜面玻璃、镀膜热反射玻璃、镭射玻璃、釉面玻璃、涂层玻璃、覆膜(覆玻璃贴膜)玻璃等。

2. 玻璃制成品

(1) 平板玻璃制品：包括中空玻璃、玻璃磨花、雕花、彩绘、弯制等制品及幕墙、门窗制品。

(2) 不透明玻璃制品和异型玻璃制品：包括玻璃锦砖(马赛克)、玻璃实心砖、玻璃空心砖、水晶玻璃制品、玻璃微珠制品、玻璃雕塑等。

(3) 玻璃绝热、隔音材料：包括泡沫玻璃和玻璃纤维制品等。

二、玻璃原料

玻璃原料比较复杂，但按其作用可分为主要原料与辅助原料。主要原料构成玻璃的主体并确定了玻璃的主要物理化学性质，辅助原料赋予玻璃特殊性质和给制作工艺带来方便。

1. 玻璃的主要原料

(1) 硅砂或硼砂：硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼，它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体，决定了玻璃的主要性质，相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。

(2) 苏打或芒硝：苏打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠，它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐，起了助熔作用，使玻璃易于成型。但如含量过多，将使玻璃热膨胀率增大，抗拉度下降。

(3) 石灰石、白云石、长石等：石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙，增强玻璃化学稳定性和机械强度，但含量过多使玻璃折晶和降低耐热性。

白云石作为引入氧化镁的原料，能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。

长石作为引入氧化铝的原料，它可以控制熔化温度，同时也可提高耐久性。此外，长石还可提供氧化钾成分，提高玻璃的热膨胀性能。

(4) 碎玻璃：一般来说，制造玻璃时不是全部用新原料，而是掺入15%——30%的碎玻璃。

2. 玻璃的辅助原料

(1) 脱色剂：原料中的杂质如铁的氧化物会给玻璃带来色泽，常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作脱色剂，它们在玻璃中呈现与原来颜色的补色，使玻璃变成无色。此外，还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂，如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁，使玻璃由绿色变黄色。

(2) 着色剂：某些金属氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃着色。如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色，氧化锰能呈现紫色，氧化钴能呈现蓝色，氧化镍能呈现棕色，氧化铜和氧化铬能呈现绿色等。

(3) 澄清剂：澄清剂能降低玻璃熔液的粘度，使化学反应所产生的气泡，易于逸出而澄清。常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。

(4) 乳浊剂：乳浊剂能使玻璃变成乳白色半透明体。常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.1——1.0μm的颗粒，悬浮于玻璃中，使玻璃乳浊化。

三、玻璃的制造工艺

玻璃的制造工艺因制品种类不同而有所不同，但基本上均需将各种原料混合后在高温下熔融，然后用不同的成型方法将玻璃液体冷凝成不同形状的固体。图7—1是玻璃制品制造工艺流程图。

制造方法大致如下：

图7—1 玻璃制品制造工艺流程图

(1) 计量与配料：将硅砂、苏打、芒硝、石灰石、白云石、长石、碎玻璃及其它辅助原料，按所生产的玻璃种类要求进行不同配比后搅拌均匀。

(2) 熔融：混合好的原料在1400—1600℃的高温窑内进行熔融，窑的一端不断供料，熔融的玻璃液连续从另一端流出。

(3) 澄清：玻璃原料熔化后，结晶即遭破坏，同时，硫酸盐、碳酸盐分解产产生二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等气体，产生气泡，必须加入澄清剂清除气泡。采用砷的氧化物作澄清剂时，其作用是它产生的大气泡在上升过程中将小气泡吸收排除，使玻璃液得以澄清。(4) 成型：熔融玻璃达到成型温度后慢慢冷却，根据用途成型为需要形状。平板玻璃的成型方法有浇注法、轧制法、引上法、浮法等。

浇注法是将熔融的玻璃液流到铁板上之后转动滚筒将玻璃压展成板状。轧制法是用上下一对转动滚筒，将熔融玻璃沿水平方向引出成型。用这一方法可以成型夹丝玻璃、型板玻璃及波形玻璃。引上法是用滚筒将熔融玻璃沿垂直方向拉出成型，分为有槽法和无槽法。浮法是使熔融玻璃通过熔融金属(锡)表面，延伸入退火窑降温退火，经切割而成。

四、玻璃制品的加工和装饰

成型后的玻璃制品一般不能满足装饰性或适用性，需要进行加工，以得到不同要求的制品。经加工后的玻璃不仅使外观与表面性质得到改善，同时也提高了装饰性。

建筑玻璃的加工与装饰方法主要有以下几种：

1. 研磨与抛光

为了使制品具有需要的尺寸和形状或平整光滑的表面，可采用不同磨料进行研磨，开始用粗