U型玻璃

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U型玻璃 玻璃砖
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U型玻璃

一、U玻幕墙

      U型玻璃,又称槽型玻璃,因其横截面呈“U”型,称之为U型玻璃。该产品以石英砂为主要原材料,经过高温熔化、压延成型、退火冷却工艺后生产出来。

      U型玻璃起源于奥地利,生产历史超过50年,该产品已在欧美地区得到了广泛的应用,国内的应用从90年代开始。



二、U玻材料的组成 

U型玻璃主要由以下四种成分构成。
1. 基础成分
U型玻璃成分包含了二氧化硅、氧化钠、氧化钙与氧化镁四种元素。
二氧化硅是玻璃的主要成分,来源于石英砂

图5 超白石英砂

 
于是人们加入氧化钠,可以降低二氧化硅原料的熔点,纯碱可以大量提供氧化纳。

图6 纯碱

 
氧化钙是另一大重要构成元素,石灰石与白云石里存在着大量的氧化钙。

图7 石灰石

 
往往还要往原料里加入氧化镁,白云石可以提供大量的氧化镁。

图8 白云石


以上这四种元素便是绝大部分玻璃的基础成分,所制作出来的玻璃也就是大家常说的纳钙硅玻璃。
 
2. 微量成分
除了上面提到的基础元素外,U型玻璃根据需要还会加入一些辅料。最常用的有氧化铝,用来有效增加玻璃的耐潮性能。再者,生产普白U型玻璃的时候,加入铁红粉可以有效去除原料里因为二氧化碳等形成的气泡,让玻璃更加澄清。但是铁红粉导致玻璃着色,因此在超白U型玻璃原料中不能使用。                            
   图9 氧化铝和氧化铁
 
再加入一些氧化剂,可以让玻璃变得更加晶莹剔透。也可以参入适量的着色剂来改变玻璃的颜色,比如钴、硒、镍等等。

3. 澄清剂
在工业生产中,还需要在玻璃原料中加入一定量的芒硝作为澄清剂,可以有效排出液态玻璃内含有的二氧化碳等气体,使玻璃变得更加澄清。

图10 芒硝

 
4. 碎玻璃
往原料中加入碎玻璃的目的是为了有效降低原料的熔点,使得原料更易加工。

 图11 碎玻璃

 
将以上所提到的四类原料按照不同配比进行称重混合,送入熔炉,经过产品成型、退火冷却、切割,便能得到最终的U型玻璃。
工业上还可以对U型玻璃进行一些深度加工,比如钢化、喷砂、高温彩釉等等,以达到我们想要的使用效果。


三、U玻分类

1、U玻规格

常用U型玻璃的宽度主要有四种,分别为232mm、262mm、331mm和498mm

U型玻璃法兰(翼缘)的高度和玻璃厚度有以下三种组合:高41mm厚6mm(41*6),高60mm厚7mm(60*7)和高90mm厚8mm(90*8)

常用规格



2、颜色区分

有无色的和着色的,常见的有橙黄色、黄色、金黄色、天蓝色、蓝色、宝石蓝色、绿色和紫藤色;

3、从表面状态区分:平面、压花

4、、透明度上分:透明、喷砂(不透明)

透明U玻

喷砂U玻


5、玻璃断面的形状分:U型玻璃、双U型玻璃


6、普通U玻、钢化U玻、镀膜U玻、超白U玻、夹丝U玻
下面为夹丝U玻



四、钢化U玻检测

钢化玻璃的两大特点是:强度和安全性,按照国家强制要求,可以通过3个测试体现出来。下面给大家一一呈现出来:

1、强度

钢化后玻璃的机械强度、抗冲击性、抗弯强度能够达到普通玻璃的4-5倍。如何体现出来呢?简单直接,我们采用落球测试。

落球测试:1040克的钢球从1米高度落下,U型玻璃完好无损。

这个测试可以直观的感受到钢化U型玻璃强度。


2、安全性能 

钢化玻璃的安全性能体现在:受强力破损后,迅速呈现微小钝角颗粒,从而最大限度地保证人身安全。这里可以通过两个测试体现出来。

霰弹冲击测试:45公斤的霰弹袋破坏玻璃,最大10块的玻璃碎片不超过113克。

保证玻璃在极端条件下被冲击破坏后,不会出现大碎片,从而确保人身安全。

碎片状态:玻璃破碎后,50mm X 50mm区域内,最小碎片数达到40以上。

即使钢化玻璃被破坏,也会在极短的时间内变成微小钝角颗粒 。


五、U玻安装

1、单层、双层

单排单向

单排双向咬接

单排U型玻璃墙体,热工性能、隔声性能都较差

对这两方面性能有要求的墙体,可以采用双排、或者与其它墙体组合使用

△ 双排双向咬接

△ 双排双向正对

△ 双排双向咬接弧墙


2、按照造型及使用功能

分别采取以下八种常规组合方式


3、U型玻璃节点


六、U玻幕墙常见技术问题

理想的U玻幕墙首先应当备最基本的密封性、强度和安全性,再者是外观平整、排列整齐、晶莹透亮,最后还要保证经久耐用、无自爆阳光暴晒后不变色


钢化U玻四大常见问题是:整体弯曲、法兰变形、钢化强度不足、玻璃自爆。

1、U玻整体弯曲
U型玻璃整体弯曲分前后弯曲和左右弯两种。前后弯曲又分中部突出和中部凹陷两种。


前后弯曲。如下图,两片U玻模拟了长度为3000mm发生5/1000前后弯曲的效果。一片为中部凸起,另一片为中部凹陷。


两种“前后弯曲”的U玻组合安装模拟图如下

 
下图是“前后弯曲”超标的工程案例。这样的幕墙不仅外观不良,甚至连最基本的密封性都无法保证,容易产生渗水。渗水后,U玻的内侧喷砂面会产生水渍,进一步影响安装效果。

 
侧向弯曲。下图模拟了长度为3000mm发生5/1000侧向弯曲的U型玻璃双片对扣排列后的效果。根据完全方向和排列方式不同,分别会在玻璃中部或者两端出现较大间隙。


下图是实际项目中“侧向弯曲”严重的钢化U型玻璃。


此种缺陷的玻璃安装以后,U玻幕墙间隙会不均匀,同样会影响外观和幕墙密封性。

 
什么原因导致U玻弯曲?基于钢化玻璃的原理,为了使退火玻璃产生表面和内部的应力,必须要把玻璃加热到605-630度,再急速冷却到120-150度。由于温度和时间控制不好,U玻应力分布不均匀,最终导致玻璃弯曲。普通的浮法幕墙玻璃,由于是平面结构,而且钢化工艺成熟,所以弯曲度控制都会较好。但是U玻是三维结构,应力分部较为复杂,加之玻璃长度长达5-7米,所以弯曲问题特别容易凸显。
 
考察一个厂家的U玻钢化工艺水平的最有效方法是:采购之前参观厂家的过往“全钢化”项目,尤其是安装长度在5米以上的大型U玻项目。长度5米以上的项目,可以最清楚的反映U玻弯曲的问题。之所以强调“全钢化”,后面会提到。
 
2、U玻法兰变形
U玻法兰变形,是指U玻的两侧法兰(两边翼缘)外掰或者内扣。模拟图如下,从上到下分别是正常U玻(=90度)、法兰外掰U玻(>90度)、法兰内扣U玻(<90度)、一侧外掰一侧内扣(>90度,<90度)U玻。


法兰变形问题是退火U玻和钢化U玻常见的质量问题。退火U玻法兰变形是玻璃成型时造成的,钢化U玻的法兰变形是钢化工艺造成的。钢化是,U玻达到600度软化点后,急速冷却到120-150度时,如果风压控制不当,急冷风会使法兰变形。U玻的法兰变形量有明确的标准要求,欧洲标准EN572-7要求法兰垂直度z不超过±1mm。我国由于历史原因,引入U型玻璃标准时工艺落后,所以行业标准JC/T 867还停留在±2mm。法兰垂直度是U型玻璃特有的质量要求,对于安装质量它起到了至关重要的作用。

下面效果图分别模拟上面4种U玻对扣安装以后的情况。


可以看出法兰垂直时,玻璃间隙可以控制在标准的3mm,此时如果正面观察玻璃幕墙安装效果,线条均匀纤细。当法兰发生变形时,玻璃安装间隙不得不增大,U玻幕墙会出现明显的胶缝,影响美观度。


下面是某项目现场图片,由于U玻法兰变形,导致了安装以后玻璃间隙过大(5mm)。在玻璃打胶以后,将会进一步影响幕墙外观。

 
3、U玻自爆
U型玻璃自爆与普通浮法玻璃自爆的原理相似。U型玻璃自爆分为内外因,内因是:玻璃存在缺陷(例如结石、砂粒、夹杂物、硫化镍等);外因是:安装以后,尺寸超标的U玻长期处于外力(如铝框、紧固件、邻近U玻)作用。
  
下图是某项目的U型玻璃自爆,需要登高作业才能进行更换。


“选择优质原片”似乎成了解决钢化玻璃自爆问题的唯一方法。若是浮法玻璃可以直接采购优质品牌,如耀皮、南玻、台玻等。而采购优质的U型玻璃的原片,则需要技术专员到工厂考察:玻璃原材料采购把控、来料分析化验、生产流程洁净度、自动化程度、玻璃窑炉运行稳定性、污染物控制流程等。这是由于玻璃引入缺陷环节很多,只有严格管理的工厂才能全面减少玻璃自爆几率。
 
针对U玻受外力问题,一定要选用尺寸公差和弯曲度符合标准的U型玻璃,才能最大程度避免安U玻装以后长期处于挤压、拉伸的情况。

 
4、玻璃强度不足
如果钢化U玻生产过程中,加热不足600度,或者降低钢化玻璃的冷却风压,可以很好解决U玻整体弯曲、法兰变形、自爆问题。简而言之,只要玻璃不钢化,或者对玻璃进行半钢化,前面提到的三种问题都很容易解决。当然,钢化玻璃也就失去了应有的强度及安全性能。

 
下图是钢化强度不足的U玻。破碎以后颗粒偏大,会增加人员受到伤害的风险。

 
在不损伤的玻璃的前提下,如果没有专门的仪器设备,很难区分出非钢化、半钢化和全钢化的U型玻璃。鉴别U玻是否钢化最简单直接的方法是:采购时多订购1~2片,到货以后随机抽检,并对玻璃进行破坏性试验。如果U玻破碎以后呈现小颗粒(50mm*50mm的区域内碎片数量在40以上),则为全钢化玻璃。



U型玻璃在选用时,应了解优质钢化U型玻璃的要素,并针对性的制定标准、考察项目、审核工厂,才能甄别出U玻的优劣,全面确保U玻幕墙项目的质量。


七、国内经典U玻幕墙

1、西安华润置地悦府
该项目选用了K25/70/7超白喷砂钢化U型玻璃,安装方式为双片45度对扣镂空安装。7米长、非标70mm法兰的钢化玻璃,双面对扣镂空安装,只要玻璃稍有形变都会一览无遗。阿普尔顿的钢化玻璃的品质,全面符合欧洲U型玻璃的精度要求,可以满足设计师最大胆的想法。
  
 
2、张家港万达
朴素的超白大香梨花纹、洁白白笔直的法兰线条,加上动态的之字型单面U型玻璃安装,在视觉模糊、通透、造型之间找到了最佳的切合点。
  
 
3、常州观棠
化繁为简,线条清晰,极简的运用了超白喷砂U型玻璃。只有高品质、洁净如玉、高透光率的真正超白低铁U型玻璃,才能让建筑的简洁美发挥到极致。


4、苏州万科大象山舍
位处繁华商场中央的销售处采用了紫晶镀膜U型玻璃,融入商场环境,柔和而不突兀。高贵的紫色符合产品的高端定位,作为不寻常的颜色,与周边环境得以区分,又很好的吸引了视觉。
   
 
5、宜宾华侨城三江口CBD
创新在1层和2层同时使用U型玻璃,两侧辅以浮法玻璃幕墙。打破了售楼处的一贯的设计,颇具特色。
  
 
6、无锡万科观湖礼筑、杭州龙湖天矩
U型玻璃的又一经典应用:中式园林水景设计。观湖礼筑的U型玻璃夜景与水面相映成趣,龙湖天矩则把U型玻璃用于山水画。
  
 
7、珠海万科翡翠中央
项目采用超白夹丝U型玻璃,远看是喷砂超白U型玻璃,洁净柔和。近看会发现独特的线条。夹丝在增加强了玻璃安全性的同时,也增添了建筑的外观的趣味。
   
 
8、珠海中冶逸璟公馆
一层采用K32/60/7之字型安装,二层的K25/60/7U型玻璃配以山水画背景。

 
9、镇江中南银城樾府
采用了经典的售楼处安装方式:一层使用浮法玻璃,二层采用超白喷砂U型玻璃。U型玻璃配合了LED照明,夜间可以变化出绚烂的色彩。

可以看出,对于建筑外观来说,U型玻璃的尺寸公差尤为关键。只有玻璃平直不变形(尤其是超长U玻钢化以后),才能保证最终幕墙的平面和线条感。在此基础上,真正超白的成分可以保证幕墙的高通透性、紫晶镀膜可以彰显高贵、夹丝可以平添趣味。


10、U玻四性试验


八、大师U玻建筑作品

      2012年,49岁建筑师王澍(shù)荣获2012年普利兹克建筑奖,普利兹克建筑奖是全球建筑领域最高荣誉,王澍是获得该奖项的第一个中国建筑师。

       王澍的代表作品—宁波博物馆,像一座历经风霜的古城堡,从容沉静,又有张力,宁波博物馆让U玻得到了很好的表达。

项目名称:宁波历史博物馆
建筑设计:王澍、陆文宇
建筑面积:30000平方米
设计时间:2003年—2005年
施工时间:2006年—2008年11月
主要材料:旧砖瓦,U型玻璃,本地石材



九、国外经典U玻幕墙

1、慕尼黑全自动洗车馆





2、奥斯丁扎克大剧院



3、德国德固赛公司总部





 4、德国慕尼黑宝马展示馆




5、法国·贝尔福“灯塔”体育馆



6、彩釉U型玻璃|圣安东尼奥儿童医院


7、夹丝U型玻璃走廊|巴塞罗那市综合社会服务中心









8、阿尔泰修体育中心









9、美国木兰花山丘游客中心









项目名称:U型玻璃

材料单价:¥550/㎡

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