建筑玻璃平整度技術要求及檢測方法綜述

王 伶，朱明杰，楊曉燕（上海建科檢驗有限公司， 上海 201108）

建筑玻璃的平整度指玻璃表面彎曲及厚薄不均的程度。通常通過觀察玻璃的透射或反射物體的圖像檢查玻璃是否平整。當通過不平整的玻璃觀察物體的反射圖像時，光波前緣從玻璃表面上反射回來的圖像，與從平整的玻璃表面反射回來的圖像不同。反射角度發生了改變，導致圖像發生扭曲。在凹面上，反射圖像又短又薄；而在凸面上，圖像則被拉伸，且會隨著觀察者相對于玻璃表面的移動進行拉伸和壓縮，呈現扭曲變形現象。

1 國內外標準對建筑玻璃平整度的技術要求及檢測

從玻璃生產加工過程來看，浮法原片品級、鋼化、鍍膜、夾層和中空合片等深加工工藝，都會使玻璃的變形累積疊加；生產和使用環境的差異、安裝技術的優劣也會加劇玻璃幕墻的扭曲變形。為此，各國玻璃行業均對玻璃的平整度提出了技術指標要求并給出了量化的檢測方法。

1.1 國外標準對玻璃平整度的技術要求及檢測

現行國外標準有：美國標準 ASTM C1048-2018《熱強化和全鋼化玻璃標準規范》、ASTM C1651-11(2018)《測量熱處理玻璃軋輥波光學畸變標準規范》和 ASTM C1652/C1652M-14《使用數字攝影的網格技術測量玻璃產品光學畸變的標準規范》；英國標準 BS EN 12150-1-2015+A1-2019《建筑玻璃-熱增強鈉鈣硅酸鹽安全玻璃 第1部分：定義和描述》和 BS EN 14179-1:2016《建筑玻璃-均質熱增強鈉鈣硅酸鹽安全玻璃 第1部分：定義和描述》；澳洲標準AS/NZS 4667:2000(R2016)《切割成型和加工玻璃的質量要求》及日本標準 JIS R3206-2003《鋼化玻璃》。

1.1.1 美國標準、澳/新標準和日本標準

從表 1 看，美標 ASTM C1048-2018、澳/新標、日標對建筑玻璃平整度的技術要求指標有弓形彎和波形彎兩個表征參數，其中弓形彎是玻璃發生彎曲變形區域的弧高（拱高）與發生彎曲變形區域的弦長的比值，以百分數表示，美標和澳/新標準根據試樣尺寸和玻璃厚度制訂技術指標，未給出確切要求，日標指標為不超過 0.5%；波形彎又稱邊部卷曲度，是玻璃邊部發生彎曲變形區域波峰或波谷的高與檢測所用設備鋼直尺的長度的比值，以百分數表示，美標、澳/新標、日標技術要求分別為 1.6/300、1/200、1/300。弓形彎檢測時可以測試玻璃局部變形，也可以檢測玻璃整體變形，常在最大變形處測試；波形彎一般在距試樣邊部 25 mm 左右開展檢測。

表 1 美國標準 ASTM C1048-2018 和澳/新標準、日本標準技術要求及檢測

另外，針對由玻璃變形引起的光學畸變現象，美標ASTM C1651-11(2018) 和 ASTM C1652/C1652M-2014 提出了另一種表征參數-屈光度，屈光度D是反映玻璃表面彎曲度折光能力的單位，它定義為焦距F的倒數，見 表 2。

表 2 美標中關于玻璃變形缺陷引起的光學畸變的技術指標及檢測

從表 2 看，標準 ASTM C1651-11(2018) 主要是通過測量輥子波變形處的峰谷深度W和峰峰距離L，采用式（1）得出輥子波變形屈光度；標準 ASTM C1652/C1652M-2014則是采用數字攝影網格技術測試輥子波變形或厚度不均等引起的玻璃光學畸變的方法，主要通過對玻璃的反射或透射圖像進行整體拍照和分析，量化玻璃的光學畸變，以光焦度即屈光度D表示。

1.1.2 英國標準

從表 3 看，英標對不同工藝生產的玻璃平整度做了極為細化的區分，采用弓形彎、波形彎、波形畸變、邊部翹曲、周邊變形、局部變形項目來表征玻璃的表面形貌。其中，弓形彎測試及計算與其他外標一致，只是技術指標不同；波形彎采用玻璃表面最大波形變形處波峰或波谷的高表示，單位為 mm；此外，水平鋼化法生產的玻璃試樣還存在邊部翹曲缺陷，以翹曲部位可塞進的塞尺厚度表征，技術指標隨玻璃厚度變化而被賦值；垂直鋼化法生產的玻璃試樣存在局部變形，以最大變形處波峰或波谷的高與鋼直尺的長度的比值表示，技術指標為不大于 1.0/300；氣墊法生產的鋼化玻璃試樣有波形畸變和周邊變形的缺陷，前者采用波形變形處波峰或波谷的高表征，后者用周邊變形可塞進的塞尺的最大厚度表征。

表 3 英國標準對建筑玻璃平整度的技術要求及檢測

1.2 國內標準對玻璃平整度的技術要求及檢測

現行國標有 GB 11614-2009《平板玻璃》、GB 15763.1-2009《建筑用安全玻璃 第1部分：防火玻璃》、GB 15763.2-2005《建筑用安全玻璃 第 2 部分：鋼化玻璃》、GB 15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第 3 部分：夾層玻璃》、GB/T 17841-2008《半鋼化玻璃》、GB 29551-2013《建筑用太陽能光伏夾層玻璃》、JC/T 1079-2020《真空玻璃》、JC/T 2001-2009《太陽電池用玻璃》、JC/T 2129-2012《電致液晶夾層調光玻璃》、JC/T 2170-2013《太陽能光伏組件用減反射膜玻璃》、JG/T 455-2014《建筑門窗幕墻用鋼化玻璃》、JC/T 1006-2018《釉面鋼化及釉面半鋼化玻璃》。

從表 4 看，現有國內標準中表征建筑玻璃平整度的參數只有弓形彎和波形彎。弓形彎計算是玻璃發生彎曲變形區域的弧高與發生彎曲變形區域的弦長的比值，以百分數表示，不同的玻璃種類，技術指標不同。波形彎計算分為波峰或波谷深度與兩相鄰波峰間距的比值、波峰或波谷的高除以 300 mm（測量長度）和直接采用波峰或波谷的高作為波形彎檢測數值，前兩者以百分數表示，后者用以毫米為單位的數據。

表 4 國內標準對建筑玻璃平整度的技術要求及檢測

1.3 國內外標準針對建筑玻璃平整度的技術指標、檢測方法、檢測設備的異同

1.3.1 技術要求方面

國內外標準對玻璃的弓形和波形都做出了技術指標要求。其中弓形彎曲度是弧高（拱高）/弦長的百分率或比值；波形彎測試時，除英標外，其他標準是波峰或波谷的高/200(300)的百分率或比值和波峰或波谷的高即為波形彎（即為英標的局部變形）。

而英標則根據不同工藝生產的熱增強鈉鈣硅酸鹽安全玻璃的波形彎檢測進行了細分。并對試樣尺寸和厚度、試樣放置做了規定，如弓形彎的玻璃厚度不應小于 4 mm，過薄玻璃測試則不精確。另外，美標 ASTM C1651-2011(2018) 和ASTM C1652/C1652M-2014 對輥子波變形引起的光學畸變進行了測試，引入了一種準確量化由玻璃變形導致的光學畸變的方法，即屈光度法。

1.3.2 檢測方法和檢測設備方面

國內外標準中對玻璃進行弓形彎、波形彎及波形畸變、邊部翹曲、周邊變形、局部變形技術檢測時，均是在常溫環境條件下進行，采用塞尺、鋼直尺或量規等設備實施試驗。針對屈光度的測試，美標則采用了平底量規、三點接觸量規和先進的數碼相機網格攝影技術。

2 國內外現有建筑玻璃平整度技術指標及檢測的啟發和思考

2.1 國內外現有的檢測技術

從上文各國標準對建筑玻璃平整度技術指標及檢測的規定，現有的建筑玻璃平整度量化技術主要集中在以下 2 點。

（1）玻璃表面變形處波峰或波谷高度法。此法采用鋼直尺或金屬線、塞尺、量規在玻璃發生變形的表面測試波峰或波谷的高度。以比值或空隙的厚度直接表示玻璃平整度。

（2）數字攝影網格技術測試玻璃光學畸變的屈光度法。對由玻璃變形引起的光學畸變進行反射或透射圖像的采集，能較準確地量化由玻璃表面變形造成的光學變形。

2.2 現有的檢測建筑玻璃平整度技術的優缺點

2.2.1 優 點

兩種量化方法均提供了一種可借助測試工具，使玻璃表面形貌數據化的方法。提高檢測次數和測試工具的精度，可越來越接近玻璃表面實際形貌。此外，美標中介紹的采用數碼攝影網格技術，給更新改善現有的量化技術以啟發意義，使對建筑玻璃表面整體形貌的檢測成為可能。

2.2.2 缺 點

（1）玻璃表面形貌復雜，已有測試技術有局限性。兩種方法雖可直接量化玻璃變形程度，但只是粗略地反映玻璃表面的局部變形，實際的玻璃表面不是規則的弓形或波形，可能存在嚴重的 S 形變形。用上述方法及技術指標不足以表征玻璃的平整度及由此產生的映像變形程度；且現有指標要求偏低，已不滿足生產技術的需要，有必要提高建筑玻璃平整度技術指標。

（2）測試工具精度低，設備可操作性差，測試過程人為因素明顯。測試設備的可操作性較差，測試過程摻雜過多人為因素，導致測試數據量嚴重不足，使得測試結果僅具有參考價值。即使采用美標介紹的攝影網格技術，因設備及樣品擺放角度等對檢測空間有過高的要求，因此也難以在大批量玻璃檢測工作中推廣應用。

（3）已安裝使用的建筑玻璃平整度檢測存在空白。上述標準均未涉及使用中的建筑玻璃平整度的測試。結合導致建筑玻璃產生“哈哈鏡”現象的原因，合理設計玻璃尺寸，嚴格控制玻璃生產加工工藝，在最后施工階段也會因安裝方式和工人施工技術的原因，導致玻璃表面發生變形，而此時的變形則會直接影響業主對工程驗收的滿意度。

3 結 語

基于國內外各國現行的相對簡略的玻璃平整度技術指標和檢測方法，鑒于實際工程項目中切實存在的幕墻玻璃平整度問題，國內外現有檢測技術和評價方法已無法有效反映玻璃表面的復雜形貌和變形程度，更無法滿足玻璃行業趨向于用視覺舒適度來評價產品質量的需求。因此，提出更為全面的表征玻璃平整度的檢測項目、提高各檢測項目的技術指標要求，并在此基礎上采用更為精密的檢測設備和嚴謹準確的數據采集方法顯得十分迫切。據此，對優化建筑玻璃平整度的檢測技術，改善建筑玻璃表面形貌，進而弱化建筑玻璃映像變形提出幾點建議。

（1）提高現有表征玻璃平整度參數的技術指標要求，開發其他有效表征玻璃平整度的檢測項目。對來自不同廠家、不同厚度、不同種類的玻璃進行大量數據采集工作，分析評估現階段建筑玻璃平整度技術水平，更新并提高企標、行標、國標中對玻璃平整度技術指標的要求。參照美標中輥子波峰谷值或光焦度的測試原理，采用屈光度、峰谷值和光焦度值等參數實現對玻璃表面形貌的有效表征。

（2）加大生產加工階段和安裝上墻前后玻璃產品平整度監測檢測力度。選用優質浮法原片，在鋼化熱處理、夾層、中空合片等工藝生產線上對玻璃產品的平整度進行檢查檢測，及時調整生產過程參數，弱化生產加工對玻璃產品平整度的影響；參照美標中數碼相機攝像網格技術檢測理念，結合現代紅外激光掃描技術和電腦批量數據分析處理軟件，完善更新現有檢測技術，提高玻璃平整度檢測的準確度。實現對玻璃表面多種變形包括弓形彎、波形彎、邊部翹曲等的信息采集測試，分析各個變形分別對玻璃平整度的影響，有針對性地對每個環節進行相應的控制，改善玻璃表面形貌。

（3）制訂建筑玻璃平整度評價體系。采用有效的玻璃平整度檢測技術，對生產中的玻璃和安裝上墻前后的玻璃進行批量檢測，采集、分析檢測數據，據此制訂玻璃的平整度評價體系，評估玻璃平整度等級和使用年限，為業主選購玻璃、幕墻設計、玻璃生產加工及安裝施工過程提供理論技術依據。減少由玻璃幕墻彎曲變形引起的光學畸變的發生，提高玻璃幕墻使用的安全性和舒適性。