玻璃的优缺点

玻璃

一种透明、非晶态、无定形的固体，在装饰、实用和技术用途方面得到了广泛应用，例如在光学、窗玻璃和餐具中。它是由熔融形态快速冷却而形成的，有些玻璃是天然形成的，例如火山玻璃。

最熟悉、历史上生产最多的玻璃是“硅酸盐玻璃”，基于二氧化硅化合物，主要成分是沙子。钠钙玻璃含有 70% 的二氧化硅，占玻璃的 90%。尽管玻璃易碎，但它们可以保存很长时间，一些玻璃碎片可以追溯到早期玻璃制造文化。证据表明，玻璃制造文化最早可以追溯到公元前 3600 年的埃及、叙利亚和美索不达米亚。

玻璃早期被称为珠子，在金属加工或彩釉器制造过程中偶然开发。由于玻璃易于模塑成所需的形状，因此被广泛用于制造饮水杯、碗、花瓶、罐子和瓶子。固态则用于弹珠和镇纸。

玻璃制造

玻璃的生产是昂贵的，并且非常耗时。它在初期需要大量的劳动，但随着一种独特的玻璃制造方法的出现，玻璃的生产变得高效、经济且简单。该工艺已获得广泛普及。

玻璃制造中涉及的一些简单步骤是：

1. 准备原材料批次。在熔炉中熔化基本材料。
2. 将玻璃塑造成所需的形状。
3. 退火技术

用于形成玻璃的材料是：

碳酸钙、草木灰（KOH）、纯净沙（SiO2）（KOH），温度超过 1000 摄氏度。简单来说，我们可以观察到它是钠、钾和钙硅酸盐的混合物。

退火技术

这包括将材料加热到高于其再结晶温度，保持足够长的时间，然后让其冷却。

玻璃的建筑性能

玻璃材料的抗压强度

其抗压强度为 1000N/mm² = 1000MPa。其抗拉强度低于抗压强度。

抗拉强度

它始终具有高抗压应力和低抗拉阻力。

• 抗拉强度：40N/mm²
• 钢化玻璃的耐受范围在 200 摄氏度下为 120-200 N/mm²。

杨氏模量或弹性模量

材料的刚度可以通过弹性杨氏模量来确定。杨氏模量值越高，材料的刚性越强。

200 摄氏度下玻璃的杨氏模量为 70GPa，而混凝土为 30-50GPa。

玻璃泊松比

也称为横向收缩系数。它表示材料在受力作用下在一个方向上的膨胀和收缩。拉伸玻璃时，其横截面积会减小。玻璃的泊松比为 0.22。

热膨胀系数或玻璃线膨胀

玻璃的线膨胀系数为 9 x 10⁻⁶m/MK。

建筑行业使用的玻璃类型

1. 防碎玻璃

这种玻璃用于窗户、天窗、地板等。在其制造过程中添加了聚乙烯醇缩丁醛。因此，玻璃不会破碎成碎片。

2. 超白玻璃

超白玻璃的主要优点是亲水性和光催化性。它使玻璃更抗污渍。它提供宜人的外观，维护简单。

3. 浮法玻璃

也称为钠钙玻璃。它由硅酸钠和钙组成。由于其透明和平坦，它会产生眩光。浮法玻璃的重量范围为 6-36 kg/m²。厚度在 2-20mm 之间。它用途广泛，例如在公共场所和店面。

4. 夹层玻璃

将普通玻璃层融合在一起制成夹层玻璃。它比普通玻璃更厚重。这些玻璃抗紫外线、坚固且隔音。这种玻璃在桥梁和水族馆中很常见。

5. 彩色玻璃

彩色玻璃用于会议室、重症监护室和其他需要彩色玻璃的空间。玻璃可以调节阳光，保护室内设计免受阳光照射。它是热致变色且敏感的。此外，由于层压，它也是电致变色且对热敏感的。

6. 钢化玻璃

它是一种坚固的材料，但可见性较差。破碎时会形成细小的颗粒状碎片。它用于屏幕保护膜和防火门。有时也称为钢化玻璃。

7. 中空玻璃

这种玻璃分为2-3 层。一层通过真空或空气封装在中空玻璃单元中。由于层之间存在空气，它们起着有效的隔热作用。有时也称为“双层玻璃单元”。

玻璃的优点

• 能够吸收、透射或折射光线的玻璃可以制成半透明和透明的材料。
• 它可以在不风化、发黄或浑浊的情况下，将80%的自然日光向两个方向传输。
• 它具有耐候性，可以承受风、阳光或雨水的影响，并能保持其外观和完整性。
• 它不像铁那样会生锈，因此不会因周围环境和环境因素而降解。
• 它表面光滑，易于清洁且防尘。
• 如果门窗关闭，玻璃可以让自然光进入房屋，从而节省大量能源，降低电费，并增强房屋的美感。最重要的是，它能振奋居民的情绪。
• 玻璃是电流的优良绝缘体。
• 玻璃有多种颜色可供选择，当玻璃板在夹层或中空单元中合并时，它们会改变外观和颜色。
• 玻璃是柔韧的，即可以拉伸、吹制和制成任何形状。因此，它被广泛用于普通门窗、车间、店面、门和建筑物。玻璃在与金属板或胶合板层压后也用于家具。
• 它为产品展示提供了一种绝佳的方式。
• 它是环保的，因为玻璃是可回收材料，在回收过程中不会失去其性能。
• 它具有紫外线稳定性。因此，它不受紫外线辐射的影响，也不会出现裂纹、分解和变色。
• 它具有耐磨性，不会因平坦的摩擦和与其他物品的接触而发生表面磨损。
• 它在宽温度范围内表现出稳定性，并用于燃木炉、烹饪台、高温镜头和壁炉玻璃。
• 玻璃不受空气、噪音、酸和水的影响。因此，不会发生涂层剥离和起泡、变色、光泽度变化、膨胀和软化。玻璃可以抵御外部屏障。
• 它可以使建筑物等基础设施变得精致而迷人，为建筑增添美感。有时，它被用于获得外部的建筑景观。
• 玻璃在室内使用时可以节省空间。

玻璃的缺点

• 玻璃生产是高耗能的，因为它需要高温来精炼原材料。材料昂贵，这增加了最终产物的成本。
• 它易碎且坚硬，在应力作用下会轻易断裂，应变很小。破碎的玻璃碎片可能对身体造成严重伤害。
• 玻璃会受到氢氟酸的影响，因此玻璃表面会出现蚀刻痕迹。
• 玻璃承受显著应变的能力非常差，并且很容易破裂。
• 玻璃的应用也增加了安全成本。
• 它保温性能差，导致运行成本高。
• 眩光是玻璃幕墙建筑的主要问题。
• 玻璃具有吸收热量的特性，因此会起到温室效应。因此，它不适合温暖气候和高温环境。
• 碱离子会影响玻璃。碱溶液会溶解玻璃表面，导致腐蚀均匀。
• 玻璃是不可生物降解的物质，这意味着它无法分解。它对环境构成自然危害。
• 玻璃表面需要定期清洁，并且维护成本高。
• 玻璃具有优异的热穿透性，因此需要与相对的 R 值进行平衡。R 值对于确定隔热因素至关重要。