[发明专利]一种均匀受压预应力玻璃构件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于安全玻璃和防护玻璃领域，涉及一种在截面内只有压应力而没有拉应力的预应力玻璃结构及其制备方法。

背景技术

玻璃具有一系列优良的物理和化学性能，其耐压强度高，硬度高，透明，稳定性好，不易变形，是一种用途广泛的无机非金属材料。但是玻璃是典型的脆性材料，抗拉强度低，抗压强度高，表面与内部存在各种缺陷，在外力与环境介质作用下极易发生裂纹扩展，特别是在存在拉应力情况下(如钢化玻璃的的中间层)容易产生各种破坏，在应用上受到很大限制。为了提高玻璃的强度与使用安全性，各种玻璃增强技术应运而生。预应力玻璃技术就是通过一定的技术手段使玻璃内部产生压应力，从而在玻璃结构受拉时，通过与内部压应力的抵消，提高玻璃结构的使用强度。现有的预应力玻璃主要是常规的钢化玻璃，这种玻璃处于外部受压而内部受拉的应力状态，由于内部拉应力的存在，容易引起自爆等由于内部缺陷引起的破裂和碎片飞溅等风险。因此，需要采取一些手段来消除内部拉应力。

发明内容

本发明的目的是提供一种在玻璃截面中只有压应力没有拉应力的均匀受压预应力玻璃构件，使其具有较高使用强度和破坏后强度，使用安全性好。

该均匀受压预应力玻璃构件，包括一玻璃体、套于玻璃体外与玻璃体同形状的约束框和在玻璃体和约束框之间的膨胀体。

其中，所述约束框采用金属或合金材料制成。

所述膨胀体由膨胀水泥或膨胀胶条自膨胀后形成。

所述玻璃构件为方形、圆形或其他形状。

本发明的另一目的是提供上述均匀受压预应力玻璃构件的制备方法。

该方法包括将加工成设定形状的玻璃置入约束框后，向其间隙灌入膨胀剂，并进行后期养护的步骤。

具体步骤包括：

1)对原片玻璃进行加工，切割成一定的形状尺寸，并对玻璃进行打磨；

2)用机加工或者焊接的方法制备与玻璃尺寸相适宜的约束框结构，将玻璃置于其中且四周有一定的间隙；

3)将膨胀材料填入步骤2)中玻璃与约束框架的间隙；

4)缝隙被密实填满后，将制作完备的样品进行养护后得到成品。

其中，步骤3)中所述膨胀材料为膨胀水泥，膨胀水泥需迅速、均匀、密实地灌入2)中预留的缝隙中；或者步骤3)中所述膨胀材料为膨胀胶条，膨胀胶条以均匀的尺寸填充到缝隙中。

所述养护条件为温度20±1℃，湿度93％左右，养护时间28天。

采用以上技术方案，本发明提供的均匀受压预应力玻璃结构，在玻璃板周围通过紧凑约束，利用膨胀水泥的自应力特性使玻璃内部只承受压应力。

采用本发明的制备方法，利用膨胀胶条或膨胀水泥浆的自膨胀特性，通过周边挤压的方式使玻璃内部只承受压应力而无拉应力，形成的这种均匀压缩预应力玻璃结构可以提高玻璃结构的强度和使用安全性。

采用本发明方法制备的均匀受压预应力玻璃结构具有制备方法简便，易操作，成本低等特点，由于膨胀胶条和水泥膨胀剂的自应力及粘接性能优越等特性使得本发明的玻璃结构具有很高的破坏后强度，可以很大程度上提高玻璃结构的安全性。

本发明提供的预应力玻璃，在玻璃截面中只有压应力没有拉应力，通过约束压力来实现提高玻璃的强度，改善破坏后的安全性。这种玻璃构件可以广泛用于安全玻璃和防护玻璃领域。具有很大的实用价值和市场推广意义。

附图说明

图1a为本发明圆形玻璃构件结构示意图；

图1b为本发明方形玻璃构件结构示意图。

图2a为双环实验加载装置中夹具截面示意图；

图2b为双环实验加载装置对圆形试样加载示意图；

图2c为双环实验加载装置对方形试样加载示意图；

其中：1——试样；2——淬硬钢底盘，上面安装有支撑环；3——硅胶垫；4——淬硬钢加载环；5——可以对加载环对中加载的载荷传输部分；6——纸(或合成材料)垫，厚度约为0.1mm；7——对中试样的调整夹具；8——加载环接触圆；9——支撑环接触圆。

图3为圆形普通玻璃试样经一次双环试验后形貌。

图4为本发明圆形预应力玻璃试样经一次双环试验后形貌。

图5为本发明圆形预应力玻璃试样经过二次双环试验后形貌。

具体实施方式

本发明目标是制备一种均匀受压预应力玻璃构件，主要是在玻璃板周围设置紧凑约束体，再利用膨胀胶条或水泥膨胀剂的自膨胀特性，在玻璃与约束体之间产生压应力，使玻璃内部只承受压应力。