硼硅酸鹽玻璃具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,較高的軟化點(diǎn)(約850℃左右) ,較低的熱膨脹系數(shù),可用作耐熱和防火玻璃,使用這種玻璃作為防火玻璃一般厚度為6mm-8mm為宜,在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家中使用較為廣泛。但硼硅酸鹽防火玻璃由于熔制溫度很高、成形溫度高、熔制時(shí)硼揮發(fā)、易產(chǎn)生硼硅分相等問題以及熔窯耐火材料侵蝕速度快等技術(shù)難點(diǎn),技術(shù)門檻及成本非常高。
除硼硅酸鹽防火玻璃外,特種防火玻璃還包括鋁硅酸鹽防火玻璃、微晶防火玻璃及軟化溫度高于800 ℃以上的鈉鈣料優(yōu)質(zhì)浮法玻璃等。其共同特點(diǎn)是:玻璃軟化點(diǎn)較高,一般均在80℃以上,熱膨脹系數(shù)低,在強(qiáng)火焰下一般不會(huì)因高溫而炸裂或變形,尤其是微晶防火玻璃,除具有上述特點(diǎn)外,還具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗折、抗壓強(qiáng)度高及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和物理力學(xué)性能。但特種材料的防火玻璃(硼、鋁硅酸鹽防火玻璃,微晶防火玻璃)價(jià)格較高,市場(chǎng)較難接受, 目前我國(guó)單片防火玻璃技術(shù)基本采用平板玻璃物理或化學(xué)增強(qiáng)技術(shù)來提高玻璃的強(qiáng)度,使玻璃能夠承受急熱(或急冷)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力,從而具有防火的功能。
高強(qiáng)度單片防火玻璃的耐火機(jī)理是通過提高鈉鈣硅玻璃強(qiáng)度,來抗衡熱應(yīng)力進(jìn)而避免玻璃表面微裂紋擴(kuò)展造成的破裂?；馂?zāi)時(shí)玻璃受熱膨脹,玻璃整體發(fā)生彎曲變形,玻璃受火面的微裂紋受到熱應(yīng)力作用, 逐漸擴(kuò)展造成玻璃破裂;單片防火玻璃強(qiáng)度極高, 比普通鋼化玻璃有更大的預(yù)應(yīng)力,改善了玻璃的抗熱應(yīng)力性能,當(dāng)玻璃受熱膨脹,其表面的高預(yù)應(yīng)力就會(huì)抵消產(chǎn)生的熱應(yīng)力, 使微裂紋不再擴(kuò)展致玻璃破裂,從而保證在火焰沖擊下或高溫下的耐火性能。當(dāng)玻璃整體受到的熱量大于背火面散失的熱量時(shí),玻璃整體溫度逐漸升高,沿高度方向,從受火面開始逐漸進(jìn)人軟化區(qū),直到玻璃背火面的粘度不足以支撐玻璃本身的重量時(shí),玻璃整體(或局部)坍塌而失去完整性。
盡管與傳統(tǒng)的防火玻璃(如灌漿、復(fù)合防火玻璃)相比、單片防火玻璃有其無可比擬的優(yōu)越性, 但在發(fā)生火災(zāi)時(shí), 由于單片防火玻璃不隔熱, 其熱輻射對(duì)防火分區(qū)外的可燃、易燃物以及人的安全通過會(huì)產(chǎn)生影響,如何使單片防火玻璃在具備通透的外觀、保證良好耐火性能的同時(shí)具備隔熱性成為設(shè)計(jì)師關(guān)注的焦點(diǎn)。研究表明,通過對(duì)單片防火玻璃隔斷施加自動(dòng)噴淋保護(hù)系統(tǒng)可以解決單片防火玻璃隔熱問題。通過在防火玻璃隔斷上部邊緣位置設(shè)置自動(dòng)水噴淋系統(tǒng),當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后玻璃背火面空氣溫度達(dá)到噴淋噴頭動(dòng)作溫度時(shí),背火面自動(dòng)噴淋系統(tǒng)啟動(dòng),玻璃背火面形成持續(xù)水幕,帶走了因熱傳遞而使玻璃吸收的熱量,使防火玻璃即使在很高的火災(zāi)荷載下也能維持較低的溫度。有關(guān)的試驗(yàn)表明,在自動(dòng)噴淋保護(hù)下,單片防火玻璃系統(tǒng)的隔熱性能得到明顯改善,熱輻射被有效阻隔, 玻璃耐火時(shí)間大大延長(zhǎng), 而背火面溫度在40 ℃以下,可完全替代防火卷簾。
當(dāng)防火玻璃框架系統(tǒng)無隔熱性要求時(shí),可選用C類防火玻璃。當(dāng)防火玻璃框架系統(tǒng)有隔熱性要求時(shí),可選用A類防火玻璃或C類防火玻璃加水噴淋保護(hù)。