微晶玻璃的結構

一、什麽是微晶玻璃微晶玻璃（CRYSTOEandNEOPARIES）又稱微晶玉石或陶瓷玻璃。是綜合玻璃、石材技術發展起來的一種新型建材。因其可用礦石、工業尾礦、冶金礦渣、粉煤灰、煤矸石等作為主要生產原料，且生產過程中無汙染，產品本身無放射性汙染，故又被稱為環保產品或綠色材料。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優點，優於天石材和陶瓷，可用於建築幕牆及室內高檔裝飾，還可做機械上的結構材料，電子、電工上的絕緣材料，大規模集成電路的底板材料、微波爐耐熱列器皿、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。是具有發展前途的21世紀的新型材料。二、微晶玻璃的組成把加有晶核劑或不加晶核劑的特定組成的玻璃，在有控條件下進行晶化熱處理，使原單一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均勻分布的複合材料。微晶玻璃和普通玻璃區別是：前者部分是晶體，後者全是非晶體。微晶玻璃表麵可呈現天然石條紋和顏色的不透明體，而玻璃則是各種顏色、不同程序的透明體。微晶玻璃的綜合性能主要決定三大因素：原始組成的成份、微晶體的尺寸和數量、殘餘玻璃相的性質和數量。後兩種因素是由微晶玻璃晶化熱處理技術決定。微晶玻璃的原始組成不同，其晶相的種類也不...一、什麽是微晶玻璃微晶玻璃（CRYSTOEandNEOPARIES）又稱微晶玉石或陶瓷玻璃。是綜合玻璃、石材技術發展起來的一種新型建材。因其可用礦石、工業尾礦、冶金礦渣、粉煤灰、煤矸石等作為主要生產原料，且生產過程中無汙染，產品本身無放射性汙染，故又被稱為環保產品或綠色材料。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優點，優於天石材和陶瓷，可用於建築幕牆及室內高檔裝飾，還可做機械上的結構材料，電子、電工上的絕緣材料，大規模集成電路的底板材料、微波爐耐熱列器皿、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。是具有發展前途的21世紀的新型材料。二、微晶玻璃的組成把加有晶核劑或不加晶核劑的特定組成的玻璃，在有控條件下進行晶化熱處理，使原單一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均勻分布的複合材料。微晶玻璃和普通玻璃區別是：前者部分是晶體，後者全是非晶體。微晶玻璃表麵可呈現天然石條紋和顏色的不透明體，而玻璃則是各種顏色、不同程序的透明體。微晶玻璃的綜合性能主要決定三大因素：原始組成的成份、微晶體的尺寸和數量、殘餘玻璃相的性質和數量。後兩種因素是由微晶玻璃晶化熱處理技術決定。微晶玻璃的原始組成不同，其晶相的種類也不同，例如有β矽灰石、β必威88官方网站、氟金雲母、二矽酸鋰等，各種晶相賦予微晶玻璃的不同性能，在上述晶相中，β矽灰石晶相具有建築微晶玻璃所需性能，為此常選用CaO-Al2O3-SiO2係統為建築微晶玻璃原始組成係統，其一般成分如表一所示。表一：CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃組成顏色\組成SiO2Al2O3B2O3CaOZnOBaONa2OK2OFe2O3Sb2O3白色59.07.01.017.06.54.03.02.00.5黑色59.06.00.513.06.04.03.02.06.00.5上述玻璃成份在晶化熱處理後所析出的主晶相是：β——矽灰石（β——CaO、SiO2）。三、建築微晶玻璃性能建築用微晶玻璃裝飾麵板材與天然大理石、花崗岩性能列表二（見下頁）。材料微晶玻璃大理石花崗岩特性機械性能抗彎強度①（Mpa)40~505.7~158~15抗壓強度（Mpa)341.367~100100~200抗衝擊強度（Pa)245220591961彈性模量（×104MPa)52.7~8.24.2~6.0莫氏硬度6,53~5~5.5維氏硬度（100g）600130130~570比重2.72.72.7化學性能耐酸性②（1%H2SO4）0.0810.00.10耐堿性②（1%NaOH)0.050.300.10耐海水性③（mg/cm2)0.080.190.17吸水率④（%）00.30.35抗凍性（%）⑤0.0280.230.25熱學特性膨脹係數（10-7/30℃-380℃)6280~26080~150熱導率（w/m.k)1.62.2~2.32.1~2.4比熱（Cal/q°.C）0.190.180.18光學特性白色度（L度）895966擴散反射率（%）804264正反射率（%）444從表二中可以看出，建築微晶玻璃在材料尺寸穩定性（熱脹係數等的影響）耐磨性（硬度影響）、抗凍性、光澤度的持久性（耐酸耐堿影響）、強度（抗彎、抗衝擊）等，均優於天在然的大理石及花崗岩。微晶玻璃與玻璃具有相同的成分，與矽酮結構膠和耐候膠相容性較好。由於微晶玻璃是透明、半透明和不透明等多相組成均勻分布的複合材料，射入微晶玻璃的光線，不僅從表麵反射，光線從材料內部反射出來，顯得柔和，而且具有深度，產生類似鑽石般晶瑩剔透、璀璨發亮的光學效果。同晶玻璃無吸水性、防凍、防鐵鏽、矽油等滲入，不溶易附著塵埃，縱然附著塵埃也容易清洗，有自淨性。微晶玻璃有令強度高，而且強度穩定，沒有天然花崗岩那樣的分散性大。組織均勻，各向強度同性，沒有花崗岩那樣的各向異性（層理性和焉理性）。微晶玻璃的弧麵或曲麵，可將其加熱到760℃～800℃左右。因此與天然石材相比，具有強度均勻、工藝簡單、成本較低等優點。生產白色或色彩鮮豔的微晶玻璃時，一般都使用礦物原料和化工原料，可以沒有色差，也可以仿真成天然石材的各種色彩。這些色彩是用不變色的金屬氧化物經高溫加熱形成，耐候性好，不會變色和退色。微晶玻璃因其優良性能，在國內外已被廣泛應用於賓館、飯店、商店、機場、車站、影劇院以及其他高檔建築的外牆及室內裝飾，是21世紀建築的新材料。四、微晶玻璃的生產工藝建築微晶玻璃生產工藝有兩種，即壓延示和燒結法，其工藝流程如圖所示：目前建築用微晶玻璃均采用燒結法，而且不加入晶核劑。它的基本原理是，玻璃是一種非晶態固體，從熱力學觀點看，它處於一種亞穩狀態，較之晶體有較高的內能，所以在一定條件下，可以轉化為結晶態。從動力學觀點來看，玻璃熔體在冷卻過程中，粘度急劇增加，抑製晶核的形成和晶體長大，阻止了結晶體的成長壯大。建築用微晶玻璃利用了不加晶核劑的非均相結晶化機理，充分應用了熱力學上的可能和動力學上的抑製，在一定條件下，使這種相反相成的物理過程，形成一個新的平衡，而獲得的一種新材料。燒結法工藝的微晶玻璃，有以下熱點和難點：一是玻璃熔融：除使用曬粉著色的微晶玻璃，通常用密封性好的坩鍋內熔化外，其他色彩的微晶玻璃都使用池窯熔化。它的生產成本與質量均優於坩鍋爐。但建築微晶玻璃池窯不能照搬一般玻璃池窯，它要便於排料、換料、停爐。二是晶化熱處理：玻璃經晶化熱處理後，才能形成微晶玻璃。熱處理的工藝參數和工藝規範對主晶相的種類、大小、數量、製品的炸裂、平整度、氣泡大小和數量、產量、燃氣耗量和成本等，都有重要影響。晶化爐也不同於一般的熱處理爐和陶瓷燒烤爐，其溫度場和結構，要適合微晶玻璃晶化熱處理的特點和工藝。三是如何根據建築師的美學要求，方便逼真調製各種色彩的微晶玻璃防止自爆和氣孔，增加規格和品種，提高大麵積板材平整度，降低成本，是進一步推廣建築微晶玻璃應用的熱點和難點。以上介紹，可以看出，微晶玻璃也是一種科技含量高的新產品。在國外，美國、俄羅斯率先起步開發和使用微晶玻璃，日本、西歐、亞太地區的一些國這也正在開發新型的微晶玻璃產品。我國目前已有3家公司批量生產建築微晶玻璃，據了解，生產能力約為50萬平方米，但由於產品規格、品種、花色和價格等，還不能滿足建築市場的要求，加之對微晶玻璃這種新型建築材料推廣、宣傳力度不夠，國內僅有少數工程，如人民大會堂廣東枯、北京新機場候機樓、大連國際中心采用了微晶玻璃。每年我國從國外進口大量高檔石材來滿足國內市場的需求，微晶玻璃代替天然石材尤其是代替進口的高檔天然石材，是建築市場潛在的迫切要求。微晶玻璃不僅在建築的內裝飾會得到很大應用，而且在建築石材幕牆中也值得大力發展和推廣。五、微晶玻璃幕牆要點1.微晶玻璃屬於脆性材料，開口部位施工後很容易破裂，不能完全照搬天然石材幕牆的節點，一般來講，天然石材幕牆的短槽式和通槽式的結構不宜采用。2.微晶玻璃板材做為幕牆麵板，要求耐抗急冷、急熱。其試驗方法為：規格為100mm×80mm×板材厚度，每組五塊試樣，將試樣放置在比室溫水中冷卻。然後用鐵錘輕輕擊試樣各部位，如果聲音變啞，表麵有裂隙、掉邊、掉角等情況，則判為不合格。3.盡管要求微晶玻璃板材耐急冷、急熱，但為了防止幕牆麵板萬一破裂時，碎片不會危及人，所以在微晶玻璃板的背麵用多元板脂貼上一層玻璃纖維（FRP）以求安全。4.用於幕牆的普型微晶玻璃板要求如下：(1)彎曲強度標準值不小於40MPa。試驗方法按GB9966.2中的規定進行。(2)抗急冷、急熱無裂隙。(3)長度公差在±0.5mm，平麵度1/1000，厚度公差±1mm。(4)無缺棱、缺角、氣孔。表麵無目視可觀察到的雜質。(5)鏡麵板材的光澤度不大於85光擇單位。(6)同一顏色、同一批號的板材色差不大於2.0CIE1AB色差單位。(7)用於幕牆麵板的微晶玻璃板生產廠商應提供：型式試驗報告；該批板材出廠檢驗報告，該報告應至少寫明彎曲強度、長度、厚度及平麵度公差，耐急冷、急熱試驗結果、色差及光澤度；並提供10年質量保證書等。5.微晶玻璃幕牆必須100%進行全尺寸4項性能（耐風壓、水密、氣密、平麵內變形）試驗。試驗合格後方能進行施工。總之，微晶玻璃用於建築幕牆，在國內還不多，今後在推廣過程中，除了前述的微晶材料推廣應用的熱點和難點之外，對微晶玻璃幕牆而言，加強對其節點和構造、加工工藝、力學特性的開發研究，尢為迫切和重要。除了測定其彎曲度之外，最好能測定其斷裂韌度，使微晶玻璃幕牆的強度，打下斷裂力學設計基礎。展開