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玻璃与防火漫谈
2013-12-03文章来源： 李慧庆 | 作者： 李慧庆
近几十年来，随着人们生活水平的提高和建筑业的发展，普通玻璃已不能满足社会的需求，防火玻璃因具有透光性好，强度高，耐火性好等特点，被大量用于各类高层建筑、大空间建筑的幕墙、防火隔墙、防火隔断、防火窗、防火门等方面。
一．玻璃的发展史
与防火玻璃区区几十年的历史相比，玻璃本身有悠久的历史。它也许首先出现在埃及或是美属不达米亚，时间在公元前3000年至公元前2000年，不过也有证据表明人类早在公元前8000年就开始给陶器上釉了。几乎可以肯定的是玻璃的发展纯属偶然。古罗马历史学家普林尼告诉我们，玻璃是腓尼基商人发现的——他们发现，灶上的硝石与海滩上的砂子混熔后形成一种清澈的液体。公元前16世纪，埃及的匠人发明了制造玻璃容器的方法，古埃及出现了玻璃珠子、玻璃镶嵌片。公元前1550至公元前1500年之间，在古埃及和两河流域都出现了玻璃器皿。第一本玻璃制造手册则出现在公元前650年的亚述石版上。公元前4世纪挨及发明了玻璃铸膜工艺、车花、镌刻和镀金工艺。公元前1世纪叙利亚人创造了吹制工艺可以将玻璃液随心所欲的吹成各种形态的器皿。以后相继出现了模具吹制法，这是批量玻璃器皿生产的开始。公元前世纪罗马成为玻璃制造业的中心，罗马帝国的玻璃工艺有吹制、吹模、切割、雕刻、镌刻、缠丝、镀金等。5世纪以后罗马工艺逐渐衰退，到8世纪，除了教堂的彩色玻璃镶嵌之外，欧洲的玻璃工艺几乎灭绝，然而，这段时期中东地区的玻璃工艺还在继续发展，叙利亚艺人把银盐注入玻璃溶液，炼出了有金属光泽的玻璃。大马士革、君士坦丁堡和开罗是9至14世纪中东地区的玻璃生产中心。12世纪，随着贸易的发展，威尼斯成为世界玻璃制造业的中心，当时的政府为了垄断玻璃制造技术，把玻璃艺人集中在与威尼斯隔海相望的穆拉诺岛上，威尼斯玻璃生产的鼎盛时期是15世纪到16世纪，产品几乎独占欧洲市场。16世纪以后，开始有玻璃工匠逃离海岛，分散到欧洲各地，玻璃制造技术也逐渐传播开来。
中国古代称玻璃为琉璃、颇黎，其历史也相当悠久。
从出土的玻璃器来看，我国西周至战国时期的玻璃工艺已趋于成熟，春秋末战国初出现了蜻蜓眼玻璃珠和仿玉玻璃器，这枚具有外来式样的中国玻璃珠，反映了中外玻璃制造技术的交流情况，汉代玻璃产地分布在中原地区（生产铅钡玻璃）、河西走廊（生产以铅钡玻璃配方兼用钠钙为助溶剂的玻璃）及岭南地区（生产钾硅玻璃）。魏晋南北朝时期，随着罗马波斯玻璃器的大量输入，我国自制玻璃减少。
隋统一全国，内监何稠借助烧绿瓷的方法烧造玻璃，获得成功。唐代玻璃器零星出土，陕西临潼出土了玻璃果、玻璃瓶等器物，其器型都是中国传统式样，采用吹制方法制成。五代、宋、辽、金、西夏的出土玻璃器物主要有玻璃葫芦瓶、花瓣口杯、壶形鼎以及玻璃饰物等。据文献记载，宋人对来自阿拉伯国家的玻璃器皿极为珍重，出土于浙江瑞安的磨花玻璃长颈瓶就是从阿拉伯输入的。
随着人们生活水平的提高和建筑业的发展，普通的玻璃已经不能够满足社会的需求，各种安全玻璃及特种玻璃逐渐走进玻璃行业的前列。防火玻璃作为安全玻璃的一员，除了具有普通玻璃的一些性能外，还以其阻缓火势蔓延、隔热的性能，逐步得到人们的青睐。它在出现火灾时为人员、财产、建筑物的救护创造了重要条件，最大限度地减低了损失。在一些有特殊要求的重要场合，发挥着举足轻重的作用。
二．防火玻璃的分类
防火玻璃是在规定的耐火试验中能够保持其完整性的特种玻璃，凡是需要防火玻璃的地方均可按设计要求选用。主要用语防火门、防火窗、防火隔墙中代替非防火玻璃。放火玻璃可以按不同的方式进行分类：
1．按用途分类
按使用用途将防火玻璃分为建筑用防火玻璃及其他防火玻璃两大类，如建筑用防火玻璃中的防火门、防火窗、玻璃幕墙等防火分隔构件；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．按耐火性能等级分类
建筑用防火玻璃按耐火性能分为：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分为Ⅰ级（≥90min）、Ⅱ（≥60min）、Ⅲ（≥45min）、Ⅳ（≥30min）。船用防火玻璃按耐火性能分为：B-0级（经过30min耐火试验后，火焰不穿透），B-15级（经过30min耐火试验后，火焰不穿透，且前15min内，背火面的平均温升≤139℃）。
3．按产品结构分类
根据GB15763.1-2001《建筑用安全玻璃 防火玻璃》的规定，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）。
（1）复合防火玻璃
复合防火玻璃是在两片玻璃之间凝聚一种透明而具有阻燃性能的凝胶，这种凝胶遇到高温时发生分解吸热反应，能吸收大量的热能，变成不透明、有良好隔热作用。它能保持在一定时间内不炸裂，炸裂后碎片不掉落，可隔断火焰，防止火焰蔓延。如果同时向凝胶中添加燃剂，在高温下能放出阻燃气体，就会同时具有阻燃和灭火功能；当火灾发生时，与火接触的那面玻璃首先遇火，几分钟后炸裂，而中间夹层材料陆续地变成一层泡状物质，形成又厚又密的泡状耐火隔热层，接触火的那面玻璃碎片始终粘在泡状层上，直到熔化，这样，背火面的玻璃始终处于受保护和屏蔽状态。在放火测试中，该玻璃背火面的平均温升不超过140℃。
（2）单片防火玻璃
单片防火玻璃由单层玻璃构成，可分为高强度单片防火玻璃和特种单片防火玻璃。
高强度单片防火玻璃。高强度单片放火玻璃是通过对平板玻璃进行综合增强处理而成的。该产品不仅可以当作单片使用，也可以制成夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等。它兼有钢化玻璃几灌浆复合防火玻璃的性能。作为建筑幕墙用玻璃，高强度单片防火玻璃不但有着厚度浮法平板玻璃相同的透光率，而且比重也与同厚度浮法平板玻璃基本相同，所以高强度单片防火玻璃代替同厚度钢化玻璃不会影响幕墙建筑结构安全性，而且强度更高，不易破碎。
高强度单片防火玻璃的优异性能具体表现在以下几个方面
——高防火性能：高强度单片防火玻璃是一种具有防火功能的建筑外墙用的幕墙或门窗玻璃，在1000℃火焰冲击下能保持96——183分钟不炸裂，从而有效地阻止火焰与烟雾蔓延，有利于第一时间发现火情，使人们有足够的时间撤离现场。
——高强度性能：在同样厚度情况下，其强度是普通浮法玻璃的6——12倍，是钢化玻璃的1.5——3倍。因此，在同样的风压情况下，它能采用较薄的厚度或较大面积设计，由此增加通透感并降低造价。普通钢化玻璃在荷载900公斤时玻璃破坏，而它在荷载5500公斤时挠度326mm不破坏。高强度单片防火玻璃的强度是同厚度平板玻璃强度的4——6倍，是同厚度钢化玻璃强度的1.5——2倍，而且万一破损时，高强度单片防火玻璃呈小颗粒状，呈钝角状，确保在地震、火灾或受到超强度破坏力时不会对人体造成伤害。——高耐侯性：高强度单片防火玻璃与传统的灌浆或夹层防火玻璃相比，除了强度高之外，最大的特点还包括高耐候性。化学灌浆或夹层玻璃在紫外线照射下很快就变成乳白色及产生气泡，失去了玻璃通透这个基本功能，这也是防火玻璃不能作外墙使用的主要原因。而高强度单片防火玻璃同普通玻璃一样在紫外线照射下，不发生任何变化。
——可加工性：高强度单片防火玻璃具有很好的可加工性。能加工成夹层安全玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃、点式幕墙玻璃。还可以作为室内的防火隔断和逃生通道，在单片使用面积上有较大的突破，可以达到高3米宽2米，安装也简单。
特种单片防火玻璃是指采用的玻璃基片为特种成分的玻璃，而非普通平板玻璃成分的玻璃。它主要有硼硅酸盐防火玻璃、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃及软化高于800℃以上的钠钙料优质浮法玻璃等。其共同的主要特点是：玻璃软化点高，一般均在800℃以上，热膨胀系数低，在强火焰下一般不会因高温而炸裂或变形，尤其是微晶防火玻璃，除具有上述特点外，还具有机械强度高、抗折、抗压强度高及良好的化学稳定性和物理力学性能。它同样具备软化温度高、热膨胀系数小的优点，它们用作防火玻璃，可为上等佳品，但特种材料的防火玻璃（硼、铝硅酸盐防火玻璃，微晶防火玻璃）生产成本高、销售价格贵，人们较难接受，因此目前市场上仍以透明复合夹层防火玻璃和高强度单片防火玻璃为主。
4．按产品的结构形式分类
按照结构形式，又分为复合型防火玻璃（将两片以上的单层平板玻璃由膨胀阻燃胶结剂粘结复合在一起而制成的）；灌注型防火玻璃（在两片或两片以上单层平板玻璃的四周先用边框条密封好，然后由灌注口灌入防火液，经胶结、封口而制成）；夹丝防火玻璃（在两层玻璃中间的有机胶片或无机浆体的夹层中加入金属丝网结构的复合体）；硼硅酸盐防火玻璃（基本化学成分为SiO2、B2O3、Al2O3、R2O等的防火玻璃）；铝硅酸盐玻璃（基本化学成分为SiO2、B2O3、Al2O3、R2O、CaO2、MgO等的防火玻璃）；微晶防火玻璃（是在玻璃一定的化学组成中加入Li2O、TiO2、ZO2等晶核剂，玻璃熔化后再进行热处理的防火玻璃）；中空防火玻璃（中空防火玻璃是在接触火焰一面的玻璃基片上，涂一层金属盐，在一定温度、湿度下干燥后，再加工成中空玻璃的防火玻璃）。
三．发展趋势
随着经济的发展，国内各场所对装饰效果和安全性的要求在不断提高，防火玻璃的需求逐年增加。上海高340米，88层的金茂大厦楼内就采用了最好成绩的安全防火玻璃。据专家预测，中国今后5——10年里防火、隔热玻璃产品市场需求将呈良好、健康的上升趋势，到2010年，放火、隔热玻璃的市场需求将打60万平方米以上。
国际防火玻璃的市场前景也看好，欧美、中东地区和亚洲的日本、韩国、东南亚及大洋洲的澳大利亚等对防火、隔热玻璃的市场需求十分强劲。迄今为止，全球至少已有6座大城市在新世纪兴建高层摩天大楼。高层建筑，尤其是摩天大楼的兴建，将大大拉动国际防火玻璃市场。在中东地区，由于大旱、炎热、缺水，易引发火灾，防火、隔热玻璃一直走俏于市场，当地供不应求，市场缺口大，多靠进口补给。
在欧洲，由于新欧洲标准EN1363-1的出台，硼硅酸盐玻璃、微晶玻璃板、夹丝防火玻璃也走向市场。
前不久，据有关权威性资料报道，日本一家权威性玻璃行业机构对未来的新玻璃市场预测表明：防火、隔热玻璃将成为21世纪的新玻璃而走俏于国际市场。1994年当时市场调查，防火玻璃市场需求量仅为30多万平方米（约1250万美元市场销售额）；到2005年国际市场防火、隔热玻璃市场需求已上升到400万平方米左右，市场销售额突破1.7亿美元。
目前，国内防火玻璃（以单片防火玻璃为例）其市场价约在300——900元/M2，国际市场上，防火能力在60min的单片防火玻璃每平方米上千元人民币，防火能力达到120min的优质防火玻璃其价格超过1万人民币，这是一个巨大而又诱人的潜在国际大市场
