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(dāng)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(fā)生了改變，導(dǎo)致圖像發(fā)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(jìn)行拉伸和壓縮，呈現(xiàn)扭曲變形現(xiàn)象。

1 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對建筑玻璃平整度的技術(shù)要求及檢測

從玻璃生產(chǎn)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(chǎn)和使用環(huán)境的差異、安裝技術(shù)的優(yōu)劣也會加劇玻璃幕墻的扭曲變形。為此，各國玻璃行業(yè)均對玻璃的平整度提出了技術(shù)指標(biāo)要求并給出了量化的檢測方法。

1.1 國外標(biāo)準(zhǔn)對玻璃平整度的技術(shù)要求及檢測

現(xiàn)行國外標(biāo)準(zhǔn)有：美國標(biāo)準(zhǔn) ASTM C1048-2018《熱強(qiáng)化和全鋼化玻璃標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM C1651-11(2018)《測量熱處理玻璃軋輥波光學(xué)畸變標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》和 ASTM C1652/C1652M-14《使用數(shù)字?jǐn)z影的網(wǎng)格技術(shù)測量玻璃產(chǎn)品光學(xué)畸變的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》；英國標(biāo)準(zhǔn) BS EN 12150-1-2015+A1-2019《建筑玻璃-熱增強(qiáng)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(zhì)熱增強(qiáng)鈉鈣硅酸鹽安全玻璃 第1部分：定義和描述》；澳洲標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 4667:2000(R2016)《切割成型和加工玻璃的質(zhì)量要求》及日本標(biāo)準(zhǔn) JIS R3206-2003《鋼化玻璃》。

1.1.1 美國標(biāo)準(zhǔn)、澳/新標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)

從表 1 看，美標(biāo) ASTM C1048-2018、澳/新標(biāo)、日標(biāo)對建筑玻璃平整度的技術(shù)要求指標(biāo)有弓形彎和波形彎兩個表征參數(shù)，其中弓形彎是玻璃發(fā)生彎曲變形區(qū)域的弧高（拱高）與發(fā)生彎曲變形區(qū)域的弦長的比值，以百分?jǐn)?shù)表示，美標(biāo)和澳/新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)試樣尺寸和玻璃厚度制訂技術(shù)指標(biāo)，未給出確切要求，日標(biāo)指標(biāo)為不超過 0.5%；波形彎又稱邊部卷曲度，是玻璃邊部發(fā)生彎曲變形區(qū)域波峰或波谷的高與檢測所用設(shè)備鋼直尺的長度的比值，以百分?jǐn)?shù)表示，美標(biāo)、澳/新標(biāo)、日標(biāo)技術(shù)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(biāo)準(zhǔn) ASTM C1048-2018 和澳/新標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求及檢測

另外，針對由玻璃變形引起的光學(xué)畸變現(xiàn)象，美標(biāo)ASTM C1651-11(2018) 和 ASTM C1652/C1652M-2014 提出了另一種表征參數(shù)-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(shù)，見 表 2。

表 2 美標(biāo)中關(guān)于玻璃變形缺陷引起的光學(xué)畸變的技術(shù)指標(biāo)及檢測

從表 2 看，標(biāo)準(zhǔn) ASTM C1651-11(2018) 主要是通過測量輥?zhàn)硬ㄗ冃翁幍姆骞壬疃萕和峰峰距離L，采用式（1）得出輥?zhàn)硬ㄗ冃吻舛?；?biāo)準(zhǔn) ASTM C1652/C1652M-2014則是采用數(shù)字?jǐn)z影網(wǎng)格技術(shù)測試輥?zhàn)硬ㄗ冃位蚝穸炔痪纫鸬牟ＡЧ鈱W(xué)畸變的方法，主要通過對玻璃的反射或透射圖像進(jìn)行整體拍照和分析，量化玻璃的光學(xué)畸變，以光焦度即屈光度D表示。

1.1.2 英國標(biāo)準(zhǔn)

從表 3 看，英標(biāo)對不同工藝生產(chǎn)的玻璃平整度做了極為細(xì)化的區(qū)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(biāo)一致，只是技術(shù)指標(biāo)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(chǎn)的玻璃試樣還存在邊部翹曲缺陷，以翹曲部位可塞進(jìn)的塞尺厚度表征，技術(shù)指標(biāo)隨玻璃厚度變化而被賦值；垂直鋼化法生產(chǎn)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(shù)指標(biāo)為不大于 1.0/300；氣墊法生產(chǎn)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(jìn)的塞尺的最大厚度表征。

表 3 英國標(biāo)準(zhǔn)對建筑玻璃平整度的技術(shù)要求及檢測

1.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對玻璃平整度的技術(shù)要求及檢測

現(xiàn)行國標(biāo)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(diào)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(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中表征建筑玻璃平整度的參數(shù)只有弓形彎和波形彎。弓形彎計算是玻璃發(fā)生彎曲變形區(qū)域的弧高與發(fā)生彎曲變形區(qū)域的弦長的比值，以百分?jǐn)?shù)表示，不同的玻璃種類，技術(shù)指標(biāo)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(shù)值，前兩者以百分?jǐn)?shù)表示，后者用以毫米為單位的數(shù)據(jù)。

表 4 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對建筑玻璃平整度的技術(shù)要求及檢測

1.3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)針對建筑玻璃平整度的技術(shù)指標(biāo)、檢測方法、檢測設(shè)備的異同

1.3.1 技術(shù)要求方面

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對玻璃的弓形和波形都做出了技術(shù)指標(biāo)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(biāo)外，其他標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)的局部變形）。

而英標(biāo)則根據(jù)不同工藝生產(chǎn)的熱增強(qiáng)鈉鈣硅酸鹽安全玻璃的波形彎檢測進(jìn)行了細(xì)分。并對試樣尺寸和厚度、試樣放置做了規(guī)定，如弓形彎的玻璃厚度不應(yīng)小于 4 mm，過薄玻璃測試則不精確。另外，美標(biāo) ASTM C1651-2011(2018) 和ASTM C1652/C1652M-2014 對輥?zhàn)硬ㄗ冃我鸬墓鈱W(xué)畸變進(jìn)行了測試，引入了一種準(zhǔn)確量化由玻璃變形導(dǎo)致的光學(xué)畸變的方法，即屈光度法。

1.3.2 檢測方法和檢測設(shè)備方面

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中對玻璃進(jìn)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(shù)檢測時，均是在常溫環(huán)境條件下進(jìn)行，采用塞尺、鋼直尺或量規(guī)等設(shè)備實(shí)施試驗。針對屈光度的測試，美標(biāo)則采用了平底量規(guī)、三點(diǎn)接觸量規(guī)和先進(jìn)的數(shù)碼相機(jī)網(wǎng)格攝影技術(shù)。

2 國內(nèi)外現(xiàn)有建筑玻璃平整度技術(shù)指標(biāo)及檢測的啟發(fā)和思考

2.1 國內(nèi)外現(xiàn)有的檢測技術(shù)

從上文各國標(biāo)準(zhǔn)對建筑玻璃平整度技術(shù)指標(biāo)及檢測的規(guī)定，現(xiàn)有的建筑玻璃平整度量化技術(shù)主要集中在以下 2 點(diǎn)。

（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(guī)在玻璃發(fā)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(shù)字?jǐn)z影網(wǎng)格技術(shù)測試玻璃光學(xué)畸變的屈光度法。對由玻璃變形引起的光學(xué)畸變進(jìn)行反射或透射圖像的采集，能較準(zhǔn)確地量化由玻璃表面變形造成的光學(xué)變形。

2.2 現(xiàn)有的檢測建筑玻璃平整度技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.2.1 優(yōu) 點(diǎn)

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(shù)據(jù)化的方法。提高檢測次數(shù)和測試工具的精度，可越來越接近玻璃表面實(shí)際形貌。此外，美標(biāo)中介紹的采用數(shù)碼攝影網(wǎng)格技術(shù)，給更新改善現(xiàn)有的量化技術(shù)以啟發(fā)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(diǎn)

（1）玻璃表面形貌復(fù)雜，已有測試技術(shù)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(shí)際的玻璃表面不是規(guī)則的弓形或波形，可能存在嚴(yán)重的 S 形變形。用上述方法及技術(shù)指標(biāo)不足以表征玻璃的平整度及由此產(chǎn)生的映像變形程度；且現(xiàn)有指標(biāo)要求偏低，已不滿足生產(chǎn)技術(shù)的需要，有必要提高建筑玻璃平整度技術(shù)指標(biāo)。

（2）測試工具精度低，設(shè)備可操作性差，測試過程人為因素明顯。測試設(shè)備的可操作性較差，測試過程摻雜過多人為因素，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)量嚴(yán)重不足，使得測試結(jié)果僅具有參考價值。即使采用美標(biāo)介紹的攝影網(wǎng)格技術(shù)，因設(shè)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(yīng)用。

（3）已安裝使用的建筑玻璃平整度檢測存在空白。上述標(biāo)準(zhǔn)均未涉及使用中的建筑玻璃平整度的測試。結(jié)合導(dǎo)致建筑玻璃產(chǎn)生“哈哈鏡”現(xiàn)象的原因，合理設(shè)計玻璃尺寸，嚴(yán)格控制玻璃生產(chǎn)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(shù)的原因，導(dǎo)致玻璃表面發(fā)生變形，而此時的變形則會直接影響業(yè)主對工程驗收的滿意度。

3 結(jié) 語

基于國內(nèi)外各國現(xiàn)行的相對簡略的玻璃平整度技術(shù)指標(biāo)和檢測方法，鑒于實(shí)際工程項目中切實(shí)存在的幕墻玻璃平整度問題，國內(nèi)外現(xiàn)有檢測技術(shù)和評價方法已無法有效反映玻璃表面的復(fù)雜形貌和變形程度，更無法滿足玻璃行業(yè)趨向于用視覺舒適度來評價產(chǎn)品質(zhì)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(shù)指標(biāo)要求，并在此基礎(chǔ)上采用更為精密的檢測設(shè)備和嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集方法顯得十分迫切。據(jù)此，對優(yōu)化建筑玻璃平整度的檢測技術(shù)，改善建筑玻璃表面形貌，進(jìn)而弱化建筑玻璃映像變形提出幾點(diǎn)建議。

（1）提高現(xiàn)有表征玻璃平整度參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)要求，開發(fā)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(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集工作，分析評估現(xiàn)階段建筑玻璃平整度技術(shù)水平，更新并提高企標(biāo)、行標(biāo)、國標(biāo)中對玻璃平整度技術(shù)指標(biāo)的要求。參照美標(biāo)中輥?zhàn)硬ǚ骞戎祷蚬饨苟鹊臏y試原理，采用屈光度、峰谷值和光焦度值等參數(shù)實(shí)現(xiàn)對玻璃表面形貌的有效表征。

（2）加大生產(chǎn)加工階段和安裝上墻前后玻璃產(chǎn)品平整度監(jiān)測檢測力度。選用優(yōu)質(zhì)浮法原片，在鋼化熱處理、夾層、中空合片等工藝生產(chǎn)線上對玻璃產(chǎn)品的平整度進(jìn)行檢查檢測，及時調(diào)整生產(chǎn)過程參數(shù)，弱化生產(chǎn)加工對玻璃產(chǎn)品平整度的影響；參照美標(biāo)中數(shù)碼相機(jī)攝像網(wǎng)格技術(shù)檢測理念，結(jié)合現(xiàn)代紅外激光掃描技術(shù)和電腦批量數(shù)據(jù)分析處理軟件，完善更新現(xiàn)有檢測技術(shù)，提高玻璃平整度檢測的準(zhǔn)確度。實(shí)現(xiàn)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(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)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(shù)，對生產(chǎn)中的玻璃和安裝上墻前后的玻璃進(jìn)行批量檢測，采集、分析檢測數(shù)據(jù)，據(jù)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(yè)主選購玻璃、幕墻設(shè)計、玻璃生產(chǎn)加工及安裝施工過程提供理論技術(shù)依據(jù)。減少由玻璃幕墻彎曲變形引起的光學(xué)畸變的發(fā)生，提高玻璃幕墻使用的安全性和舒適性。