摘要：随着国内、国外社会经济的飞速发展，灯塔作为重要的航海保障设施，在经济发展中发挥着重要的作用。大多灯塔作为高层建筑，灯笼玻璃材料的选择事关安全。在不影响灯塔功能发挥的前提下，选择一种安全可靠的玻璃成为重要问题。本文以此问题为出发点，从灯塔灯笼玻璃选择的关键特性出发，以透光率、热膨胀性、抗冲击性、耐老化性等等几个方面为分析要素，对灯塔灯笼玻璃的选择进行以下阐述。
关键词：灯塔灯笼；玻璃；透光性；抗冲击性
1、前言
灯塔作为高层建筑多位于海边，环境极为恶劣，常年面对大风、盐雾侵蚀，难免出现玻璃碎裂坠落安全事故，灯笼玻璃材料的选择事关安全值得注意。在不影响灯塔功能发挥的前提下，如何选择一种安全、合理的灯笼玻璃成为了建设单位关注的重要课题。本文以此为出发点，从灯塔灯笼玻璃选择的关键特性热膨胀性、抗冲击性、安全性能、耐老化性方面分析，对灯塔灯笼玻璃的选择进行以下阐述。
2、常见玻璃特性分析
长期以来，灯笼透光部分基本采用普通玻璃。即使目前各种强度更高的玻璃出现，如钢化玻璃、夹胶玻璃或聚碳酸酯（PC）板材等材料的出现，也基本采用普通玻璃。到底哪种材料更适合灯笼透光使用呢？
1)普通玻璃
普通玻璃的耐温范围是在-20℃---+100℃之间骤热骤冷温差不超过30℃。透光率在80%----85%之间。普通玻璃是未经过弯曲或钢化的玻璃，其抗冲击性差，破裂状态为任意型。而灯笼使用的普通玻璃是热弯玻璃，由平板玻璃加热软化在模具中成型，再经退火制成的弧面玻璃。弧面玻璃制成品平整度好，但强度不高，易碎。所以灯笼用弧面玻璃的厚度均要达到8mm，以增加强度。
2)钢化玻璃
钢化玻璃又称强化玻璃。它将普通玻璃加热到一定温度后迅速冷却的方法，或是化学方法进行特殊处理的玻璃。它的特性是强度高，同等厚度的钢化玻璃的抗冲击强度是普通玻璃的3-5倍，抗弯强度也是普通玻璃的3-5倍，透光率在80%----89%之间，安全性能好，有均匀的内应力，破碎后呈网状裂纹或颗粒状碎屑，所以碎裂后对人体的伤害小，但是从高空坠落的话，对人体一样会造成伤害，不过程度要好于普通玻璃。
3)夹胶玻璃
夹层玻璃是安全玻璃的一种。它是在两片或多片普通玻璃、钢化玻璃、热弯玻璃或镀膜玻璃等玻璃之间，嵌夹透明塑料薄片（如透明无色的PVB等），再经热压粘合而成的平面或弯曲的复合玻璃制品。其主要特性是安全性好，破碎时，玻璃碎片不零落飞散，只能产生辐射状裂纹，不致于伤人。抗冲击强度优于普通平板玻璃，防范性好。并有耐光、耐热、耐寒、耐湿、隔音等特殊功能。夹胶玻璃透光率在80%---85%之间。
夹胶玻璃即使碎裂，碎片也会被粘在薄膜上，破碎的玻璃表面仍保持整洁光滑。这就有效防止了碎片扎伤和穿透坠落事件的发生，确保了人身安全。
4)聚碳酸酯(PC)板材
聚碳酸酯是一种无色透明、耐热（工作温度-50℃---+125℃）不变形能力，聚碳酸酯的耐冲击性能好，机械加工性能好。聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。聚碳酸酯本身不耐紫外光，对水稳定性差，高温高湿环境下使用易分解。目前有很多改良的聚碳酸酯板材通过使用热稳定剂、紫外线稳定剂、脱模剂、添加玻璃纤维和阻燃剂对其改性，使其符合环境要求。另外商业化产品通常必须满足由FDA、NSF、UL和其他机构所确立的有关指标。
3、几种破裂情况分析
玻璃作为一种脆性材料，容易受到外界应力的影响而发生破裂。应力的产生有多种方面的因素，例如昼夜温差、外界冲击等等。
灯笼玻璃碎裂是灯笼使用过程中的正常现象，原因主要有四种：
一是在灯笼长期使用后，灯笼玻璃框部分的立柱和横档长期使用后可能会发生锈蚀，造成玻璃角部受锈蚀膨胀、挤压后会产生裂缝，但不会造成整块玻璃损坏。此裂缝可大可小，主要看受力大小和时间长短，一般不会造成整块玻璃碎裂，碰到下雨天，会漏水。如采用钢化玻璃，有可能角部的裂缝会引起整块钢化玻璃龟裂或碎裂，如果钢化玻璃龟裂，那么会极大降低透光率，影响导航；如果钢化玻璃碎裂，碰到下雨天，就会有大量的雨进入灯笼内部，会影响航标灯、电池等设备运转。所以长期以来，灯笼玻璃基本采用普通玻璃，即使产生裂缝，不会影响导航效果，也不会有大量的雨进入灯笼内部。但是普通玻璃易碎的弱点确实是一个问题，并且会带来一些安全隐患。
夹胶玻璃比钢化玻璃要好，受冲击或角部受挤压后不会碎裂掉下，而是如图2碎裂后会粘在夹胶薄膜上，不会掉落。安全性非常好，但是碎裂后会降低透光率，影响导航。如果采用聚碳酸酯板材厚度8mm，按国家标准要求透光率在75%---80%之间，比普通玻璃低5%左右。另外聚碳酸酯板材表面硬度较差，需要在表面涂覆加强硬度的材料，一定程度上影响了透光性。如能够选择一种以上两种参数最优的聚碳酸酯板材作为灯笼玻璃，则可选用为替代普通玻璃新型材料，它保留了玻璃好的性能，安全性又好。目前少量灯笼已在使用，但长期使用效果如何仍需进一步观察。
二是受外力冲击，比如大风引起灯塔和灯笼震动，可能造成玻璃松动，继而造成玻璃碎裂，即使这种情况发生，一般情况下玻璃碎片会掉落在灯笼内部或灯笼外边缘工作平台女儿墙内，灯塔之下的情况很少发生。
三是温度变化会造成玻璃热胀冷缩，从而会造成玻璃碎裂。玻璃的耐温范围是在-20℃---+100℃之间，骤热骤冷温差不超过30℃，在此温度范围内使用玻璃是安全的，而大部分地区温度变化基本不会超过上述范围，一般不会发生玻璃碎裂情况；
四是灯塔发生不均匀沉降，会造成灯笼倾斜，从而造成灯笼变形，导致玻璃受挤压而碎裂。此种情况发生较少。
灯笼玻璃碎裂后掉落地面情况会发生，但概率很低。只要灯塔管理人员注意观察灯笼玻璃裂纹情况，并采取一些措施，如发现裂缝，在裂纹处注入玻璃胶、用透明胶带在玻璃内外两面黏贴或在玻璃裂缝两端钻孔阻止裂纹扩大等方法进行暂时处理，但是最终还是要更换玻璃的，以消除隐患。
4、玻璃的破坏特性及安装方式建议
脆性破坏、缺乏韧性，是玻璃最大的缺陷所在。考虑到安全使用要求，寻找并使用一套如何减少玻璃脆性破坏的可靠方式十分重要。经过大量的工作实践经验总结，在玻璃安装的时候不能和金属及石材等刚性物质直接接触。如果确有必要需要在二者之间添加护垫如胶片、软木等柔性物质，之后使用玻璃胶等粘结剂进行密封处理。依据现场情况确定的玻璃大小，应使用较少的接触受力点，当无法确认受压部分与玻璃本身边缘相对平整的情况下，尽量不采用连续接触的方式安装，以此避免产生局部应力过大从而致使玻璃碎裂。
以灯塔灯笼为例，防止玻璃碎裂的方式并不困难，在选用合适的玻璃材料情况下，坚持采用柔性材料进行连接固定原则即可。在灯笼主体钢制结构的边缘处采用软木为护垫，以玻璃胶、油灰等材料为密封即可。
5综上所述，在对灯塔灯笼玻璃的选择方面，设计、施工部门人员出于灯塔这一特殊建筑物的透光率、折射率等要求限制，综合考虑多方面的的因素，尽力将灯塔安全放在首位，针对不同环境下的侧重点不同，从而有针对性的选择出合适的灯笼玻璃种类，保护灯器工作正常，保障灯塔功能发挥，将由于玻璃破裂引起的安全隐患降到最低。同时还需要在灯塔塔体设计建设过程中注意保护性外凸结构的运用，进一步做好安全预防工作。
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论文作者:石峻峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/1
标签：玻璃论文; 灯塔论文; 灯笼论文; 聚碳酸酯论文; 钢化玻璃论文; 材料论文; 发生论文; 《基层建设》2018年第11期论文;