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利用高温鼓风干燥箱评估建筑玻璃耐高温耐久性的实验研究
作者:an888    发布于:2025-12-25 10:12    文字:【】【】【

  建筑玻璃的耐高温性能与长期耐久性是影响幕墙、防火分区及特殊高温采光区域安全与寿命的关键。本研究采用

  作为核心模拟设备,对常见的钠钙硅酸盐玻璃、高硼硅玻璃及特种微晶玻璃三类材质进行了系统的热学性能评估。实验通过设定阶梯式高温程序(从150℃至700℃),结合保温时效处理,模拟玻璃在长期使用中可能遭遇的持续高温环境及热处理过程。通过对比分析热处理前后玻璃样品的热稳定性表现、表面与微观结构变化、以及力学性能衰减,建立了基于实验室加速测试的材质筛选方法。结果表明,高温鼓风干燥箱是评价玻璃材质耐热性能、热老化行为及筛选高性能建筑玻璃的有效工具,可为工程选材提供关键数据支持。

  在现代建筑设计中,玻璃的应用已超越传统的采光与围护功能,延伸至防火玻璃幕墙、近火区域隔断、高温工业厂房及特殊造型的采光顶等场景。这些应用对玻璃提出了严峻的耐高温与长期耐久性要求:

  :如靠近热源的内部隔断、厨房或工业环境,玻璃需长期耐受80℃至150℃甚至更高的环境温度。

  :玻璃幕墙因阳光不均匀照射或内外温差(如冬季室内采暖)产生温差应力,可能导致玻璃破裂。

  :防火玻璃需在一定时间内保持完整性,其支撑框架的热处理工艺也直接影响性能。

  :长期处于热环境下,玻璃的微观结构、表面状态及力学性能可能发生缓慢劣化。因此,简单测试玻璃的软化点远远不够,必须模拟其在长期使用状态下的热行为。

  凭借其精确的温控、均匀的热场和稳定的长期运行能力,成为模拟这一场景的理想实验室设备。

  :钠钙硅酸盐浮法玻璃(普通建筑玻璃)、高硼硅3.3玻璃(低膨胀系数)、透明微晶玻璃(超低膨胀)。所有样品切割为相同尺寸(如100mm×100mm),并进行边缘抛光以消除加工应力。

  :高温鼓风干燥箱(最高温度≥800℃,温度均匀性±3℃,带程序控温功能)。

  :紫外-可见分光光度计(测透过率)、表面轮廓仪/光泽度计、显微硬度计、偏光应力仪、扫描电子显微镜(SEM)。

  :设定温度150°C、250°C、350°C(涵盖多数建筑可能遇到的异常高温上限)。

  :以较快速率(如5°C/min)升温至550°C、650°C、700°C(接近或超过钠钙玻璃应变点)。

  :到达目标温度后保温2小时,随后程序控制缓慢降温(避免热应力破裂)。另设一组进行快速取出(模拟冷冲击)的对比。

  :在200°C ↔400°C之间进行循环(例如,每日一个循环,共20个循环)。

  :肉眼及显微镜观察有无裂纹、变形、析晶失透、表面雾化(风化)、光泽度变化。使用表面轮廓仪测量翘曲变形量。

  :测量可见光波段(380-780nm)的透过率曲线,计算透过率损失。观察是否出现因热致氧化或微结构变化引起的色调变化。

  :使用偏光应力仪检测热处理后玻璃内部的应力分布是否均匀,有无应力集中。

  :使用SEM观察微观形貌,检查表面是否有微裂纹、析出物或腐蚀坑。可通过X射线衍射(XRD)分析是否发生非晶态向晶态转变(析晶)。

  基于上述测试,三类玻璃将呈现显著差异:性能指标 / 玻璃类型钠钙硅酸盐玻璃高硼硅3.3玻璃透明微晶玻璃长期中高温(如250°C/168h)表面可能轻微失泽,透过率略降,硬度稍有下降。存在持续塑性变形风险。性能极其稳定,外观与光学性能无明显变化。性能完全稳定,无任何可测变化。高温极限(如550°C/2h)可能严重变形、软化。快速降温极易破裂。保持形状稳定,无肉眼可见变形。抗热震性良好。保持绝对形状和尺寸稳定,抗热震性极优。热循环后状态易出现永久性尺寸变化和应力累积,破裂风险高。表现良好,尺寸和应力稳定。表现出卓越的抗热疲劳性。关键失效机理热膨胀系数高(~9×10⁻⁶/K),高温粘度下降快,易发生粘性流动和结构松弛。化学稳定性相对较差。热膨胀系数极低(~3.3×10⁻⁶/K),高温粘度高,软化点远高于钠钙玻璃。化学稳定性好。由微小晶体和玻璃相构成,热膨胀系数可接近零,无软化点,直至熔点都保持固态。综合评价不适用于任何有持续中高温或热冲击风险的建筑场景。适用于大多数耐热及防火建筑应用,是性价比优异的高性能选择。适用于要求极端耐高温、零热胀的顶级特殊应用(如航天、超高温观测窗),成本极高。

  进行的系统化阶梯热暴露测试,能够清晰、定量地区分不同材质建筑玻璃的耐高温等级与耐久性极限。

  :该模拟测试能有效揭示玻璃在长期热暴露下的性能衰减、高温下的形状稳定性及抗热冲击能力,结果与理论性能高度吻合。

  :远离热源的部位,钠钙玻璃经济适用。但若靠近热源或用于有防火要求的区域,必须选用高硼硅玻璃或经过增强处理的钠钙玻璃(需额外测试验证)。

  :高硼硅玻璃因其出色的热稳定性、适中的成本和成熟的加工工艺,是首选推荐材质。

  :本测试方法同样适用于评估玻璃表面的镀膜(如Low-E膜、自洁膜)的耐高温耐久性,以及玻璃与金属/密封胶连接体系在热环境下的可靠性。

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