老是在準建四處張望
分享了各位前輩的許多獨到的見解和經驗
覺得自己好像一直在佔便宜
所以最近想把自己的研究中
已經公開的和大家可能比較想知道的部份
稍微整理濃縮了一下
跟E大藉個版面
向大家報告一下
希望可以稍微提供各位參考
會花幾個月整理並分成幾篇
本篇為第一篇
前言
玻璃這種物質被發現以來已經將近有5000年的時間
而自2000年以前即開始有使用在建築物開口部的記錄
自倫敦的水晶宮開始
更被廣泛的運用在建築上
其對於建築的重要性
甚至可以稱的上是在建築的三大材料
木材 混凝土 鋼材 之下的最主要建築材料
玻璃博物館[West Midland, U.K./1994]
玻璃的讀書室[Riyadh, Saudi Arabia/1998]等幾乎是完全玻璃的建築方式
更展現了現代建築設計者對玻璃材料的野心
[狗改不了吃屎,還是以比較平常的口吻繼續報告]
一.防火玻璃簡介
一般的玻璃非常的難以抵禦急速加熱時溫度差所造成的熱應力
以一般的防火實驗加熱速度來說
大概兩三分鐘就葛屁了
為了維持防火區劃的完整性
以及透明性
防火玻璃因此而產生
除了被使用已久的鋼絲網玻璃之外
為了完全的透明化
以及設計性
近年來[無線防火玻璃]亦被大量使用
而這些無線防火玻璃
主要分為兩大部分
其一為僅具遮炎性的防火玻璃
為配合火災時的搶救
以及逃生時的判別容易
主要應用於防火門,窗
並可以分為耐熱強化玻璃 低膨脹防火玻璃和耐熱結晶化玻璃三種
其二為兼具遮炎性及遮熱性的防火玻璃
以一般的平板玻璃和透明的矽酸蘇打層交互積層的矽酸蘇打積層防火玻璃為主
這種防火玻璃在火災發生時
矽酸蘇打的結晶水會發泡蒸發除了奪走部份火災的熱量之外
也會改變顏色
減少輻射熱能
可以使用於防火區劃隔間上
但是有個極大的缺點
即是無法用在日照強烈
或是溫度高的地方
因為它只要超過120度左右
就會自己變色----而且變不回來
之前偶而有因日照而變色的案例
前述的東西在孤狗上大概都找的到
所以不再詳述
廢話說完 到了小弟研究的部份了
小弟的研究以前項應用於防火門窗的耐熱強化玻璃和耐熱結晶化玻璃的比較為主
之所以做這項研究
是因為即使是通過防火試驗認證的防火玻璃
也有因為火災時的升溫情況的不同
或是因為消防搶救時的注水
或是自動灑水設備的灑水
在玻璃表面上造成極大的溫度差所產生的熱應力
造成防火玻璃的破壞
而這些防火玻璃的破壞
會產生防火區劃的缺口
造成延燒,閃燃甚至BACKDRAFT的現象
這項研究即是為了維護火災時的安全性而來
為了讓各位先有點初步了解
先省略研究流程,材料特質之類很囉唆的部份
從我三年前和日本消防研究所,日本電氣硝子和ERS的共同研究實驗開始
這是為了測試在實際火災時
這些已經透過防火檢測
並在市面上販賣及實際使用在建築物的防火玻璃
是否可以抵抗消防搶救時噴水或是自動消防撒水設備的灑水
因溫度差所造成的材料內部的熱應力
材料以耐熱強化玻璃(8mm) 低膨脹防火玻璃(6.5mm) 及耐熱結晶化玻璃(5mm)三種為主
為了比較
金屬鐵絲網玻璃(5mm)也順便加了進來
[玻璃厚度為建築物使用較多的為主]
實驗中為了避免消防水龍頭噴水造成的玻璃破片四射的危險情況
改以保鮮膜包覆容量約一升的水球
自五十公分的高度放下衝擊升溫中的玻璃表面
下圖為當時的實驗場所
橘色的點線是室內的防火隔間
前面已約一公尺高的木板隔開
以避免被破裂時的玻璃碎片射中---事後證明效果不大
下圖為模擬火源的木材
並加上一升的易燃液體
圖為實際實驗時水球衝及玻璃表面的外表面溫度
為避免溫度差影響實驗結果
水球衝擊時的表面溫度都盡量相近
圖 加熱五分鐘後水球衝擊後的金屬網玻璃
雖然造成裂紋以及局部的玻璃脫落
但是由於金屬網的關係 玻璃仍大致維持固定形狀
局部的玻璃脫落會造成火粉的外流
可能引起延燒
以及高溫使金屬軟化速度變快而造成更大的玻璃碎片脫落現象
耐熱結晶化玻璃的部份
由於熱膨脹率極小
約為一般玻璃及耐熱強化玻璃的1/20-1/30
為負膨脹[溫度越高體積越小]
此種特性造成溫度差所產生的熱應力極小
因此水球衝擊時沒有造成破裂等現象
[不過癮所以圖片省略]
圖為低膨脹強化玻璃的水球衝擊
它的熱膨脹率為一般玻璃的1/3
強度為一般玻璃的兩倍
這項實驗雖然並沒有破裂
但是整個玻璃表面造成相當大的彎曲
可以看出受到熱應力[加熱時]的影響
下圖為最廣泛被使用的耐熱強化玻璃由於熱膨脹率較高[和一般玻璃相同]
且超過溫度轉移點[510度]後
維持玻璃強化的殘留壓應力部分可能有消除的現象
因此造成破裂
除此之外
由於是大面玻璃實驗的關係
火災時位置高低的溫度差相當大
這部份的溫度差也有造成破裂的可能[下圖3—來不及放水球就自己破裂的情況]
水球衝擊
受水球衝擊而破裂
自行破裂
以上結果證明
火災時的溫度差對熱膨脹率較高的耐熱強化玻璃相當不利
並且由於它表面壓應力內部張應力的特質
一但破裂 會整片急速破裂成碎片[如上圖自行破裂的部份]
且其破裂時本身的應力情況會使碎片飛射
實際測量的結果飛射最遠的玻璃碎片可以達到20公尺左右 [面積大小約零點五公分平方]
….跟BB弹差不多,不過可不是圓形塑膠弹
後續
玻璃的破壞及高溫破壞情況
玻璃的高溫材料性質
防火玻璃的高溫材料性質
FEM解析的玻璃火場溫度應力情況等等
…..這次姑且到這裡為止…….
如果各位還忍受的了的話.小弟再慢慢整理下次報告
PS 做實驗也很好玩吧??
