建筑玻璃平整度技术要求及检测方法综述

王 伶，朱明杰，杨晓燕（上海建科检验有限公司， 上海 201108）

建筑玻璃的平整度指玻璃表面弯曲及厚薄不均的程度。通常通过观察玻璃的透射或反射物体的图像检查玻璃是否平整。当通过不平整的玻璃观察物体的反射图像时，光波前缘从玻璃表面上反射回来的图像，与从平整的玻璃表面反射回来的图像不同。反射角度发生了改变，导致图像发生扭曲。在凹面上，反射图像又短又薄；而在凸面上，图像则被拉伸，且会随着观察者相对于玻璃表面的移动进行拉伸和压缩，呈现扭曲变形现象。

1 国内外标准对建筑玻璃平整度的技术要求及检测

从玻璃生产加工过程来看，浮法原片品级、钢化、镀膜、夹层和中空合片等深加工工艺，都会使玻璃的变形累积叠加；生产和使用环境的差异、安装技术的优劣也会加剧玻璃幕墙的扭曲变形。为此，各国玻璃行业均对玻璃的平整度提出了技术指标要求并给出了量化的检测方法。

1.1 国外标准对玻璃平整度的技术要求及检测

现行国外标准有：美国标准 ASTM C1048-2018《热强化和全钢化玻璃标准规范》、ASTM C1651-11(2018)《测量热处理玻璃轧辊波光学畸变标准规范》和 ASTM C1652/C1652M-14《使用数字摄影的网格技术测量玻璃产品光学畸变的标准规范》；英国标准 BS EN 12150-1-2015+A1-2019《建筑玻璃-热增强钠钙硅酸盐安全玻璃 第1部分：定义和描述》和 BS EN 14179-1:2016《建筑玻璃-均质热增强钠钙硅酸盐安全玻璃 第1部分：定义和描述》；澳洲标准AS/NZS 4667:2000(R2016)《切割成型和加工玻璃的质量要求》及日本标准 JIS R3206-2003《钢化玻璃》。

1.1.1 美国标准、澳/新标准和日本标准

从表 1 看，美标 ASTM C1048-2018、澳/新标、日标对建筑玻璃平整度的技术要求指标有弓形弯和波形弯两个表征参数，其中弓形弯是玻璃发生弯曲变形区域的弧高（拱高）与发生弯曲变形区域的弦长的比值，以百分数表示，美标和澳/新标准根据试样尺寸和玻璃厚度制订技术指标，未给出确切要求，日标指标为不超过 0.5%；波形弯又称边部卷曲度，是玻璃边部发生弯曲变形区域波峰或波谷的高与检测所用设备钢直尺的长度的比值，以百分数表示，美标、澳/新标、日标技术要求分别为 1.6/300、1/200、1/300。弓形弯检测时可以测试玻璃局部变形，也可以检测玻璃整体变形，常在最大变形处测试；波形弯一般在距试样边部 25 mm 左右开展检测。

表 1 美国标准 ASTM C1048-2018 和澳/新标准、日本标准技术要求及检测

另外，针对由玻璃变形引起的光学畸变现象，美标ASTM C1651-11(2018) 和 ASTM C1652/C1652M-2014 提出了另一种表征参数-屈光度，屈光度D是反映玻璃表面弯曲度折光能力的单位，它定义为焦距F的倒数，见 表 2。

表 2 美标中关于玻璃变形缺陷引起的光学畸变的技术指标及检测

从表 2 看，标准 ASTM C1651-11(2018) 主要是通过测量辊子波变形处的峰谷深度W和峰峰距离L，采用式（1）得出辊子波变形屈光度；标准 ASTM C1652/C1652M-2014则是采用数字摄影网格技术测试辊子波变形或厚度不均等引起的玻璃光学畸变的方法，主要通过对玻璃的反射或透射图像进行整体拍照和分析，量化玻璃的光学畸变，以光焦度即屈光度D表示。

1.1.2 英国标准

从表 3 看，英标对不同工艺生产的玻璃平整度做了极为细化的区分，采用弓形弯、波形弯、波形畸变、边部翘曲、周边变形、局部变形项目来表征玻璃的表面形貌。其中，弓形弯测试及计算与其他外标一致，只是技术指标不同；波形弯采用玻璃表面最大波形变形处波峰或波谷的高表示，单位为 mm；此外，水平钢化法生产的玻璃试样还存在边部翘曲缺陷，以翘曲部位可塞进的塞尺厚度表征，技术指标随玻璃厚度变化而被赋值；垂直钢化法生产的玻璃试样存在局部变形，以最大变形处波峰或波谷的高与钢直尺的长度的比值表示，技术指标为不大于 1.0/300；气垫法生产的钢化玻璃试样有波形畸变和周边变形的缺陷，前者采用波形变形处波峰或波谷的高表征，后者用周边变形可塞进的塞尺的最大厚度表征。

表 3 英国标准对建筑玻璃平整度的技术要求及检测

1.2 国内标准对玻璃平整度的技术要求及检测

现行国标有 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：钢化玻璃》、GB 15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第 3 部分：夹层玻璃》、GB/T 17841-2008《半钢化玻璃》、GB 29551-2013《建筑用太阳能光伏夹层玻璃》、JC/T 1079-2020《真空玻璃》、JC/T 2001-2009《太阳电池用玻璃》、JC/T 2129-2012《电致液晶夹层调光玻璃》、JC/T 2170-2013《太阳能光伏组件用减反射膜玻璃》、JG/T 455-2014《建筑门窗幕墙用钢化玻璃》、JC/T 1006-2018《釉面钢化及釉面半钢化玻璃》。

从表 4 看，现有国内标准中表征建筑玻璃平整度的参数只有弓形弯和波形弯。弓形弯计算是玻璃发生弯曲变形区域的弧高与发生弯曲变形区域的弦长的比值，以百分数表示，不同的玻璃种类，技术指标不同。波形弯计算分为波峰或波谷深度与两相邻波峰间距的比值、波峰或波谷的高除以 300 mm（测量长度）和直接采用波峰或波谷的高作为波形弯检测数值，前两者以百分数表示，后者用以毫米为单位的数据。

表 4 国内标准对建筑玻璃平整度的技术要求及检测

1.3 国内外标准针对建筑玻璃平整度的技术指标、检测方法、检测设备的异同

1.3.1 技术要求方面

国内外标准对玻璃的弓形和波形都做出了技术指标要求。其中弓形弯曲度是弧高（拱高）/弦长的百分率或比值；波形弯测试时，除英标外，其他标准是波峰或波谷的高/200(300)的百分率或比值和波峰或波谷的高即为波形弯（即为英标的局部变形）。

而英标则根据不同工艺生产的热增强钠钙硅酸盐安全玻璃的波形弯检测进行了细分。并对试样尺寸和厚度、试样放置做了规定，如弓形弯的玻璃厚度不应小于 4 mm，过薄玻璃测试则不精确。另外，美标 ASTM C1651-2011(2018) 和ASTM C1652/C1652M-2014 对辊子波变形引起的光学畸变进行了测试，引入了一种准确量化由玻璃变形导致的光学畸变的方法，即屈光度法。

1.3.2 检测方法和检测设备方面

国内外标准中对玻璃进行弓形弯、波形弯及波形畸变、边部翘曲、周边变形、局部变形技术检测时，均是在常温环境条件下进行，采用塞尺、钢直尺或量规等设备实施试验。针对屈光度的测试，美标则采用了平底量规、三点接触量规和先进的数码相机网格摄影技术。

2 国内外现有建筑玻璃平整度技术指标及检测的启发和思考

2.1 国内外现有的检测技术

从上文各国标准对建筑玻璃平整度技术指标及检测的规定，现有的建筑玻璃平整度量化技术主要集中在以下 2 点。

（1）玻璃表面变形处波峰或波谷高度法。此法采用钢直尺或金属线、塞尺、量规在玻璃发生变形的表面测试波峰或波谷的高度。以比值或空隙的厚度直接表示玻璃平整度。

（2）数字摄影网格技术测试玻璃光学畸变的屈光度法。对由玻璃变形引起的光学畸变进行反射或透射图像的采集，能较准确地量化由玻璃表面变形造成的光学变形。

2.2 现有的检测建筑玻璃平整度技术的优缺点

2.2.1 优 点

两种量化方法均提供了一种可借助测试工具，使玻璃表面形貌数据化的方法。提高检测次数和测试工具的精度，可越来越接近玻璃表面实际形貌。此外，美标中介绍的采用数码摄影网格技术，给更新改善现有的量化技术以启发意义，使对建筑玻璃表面整体形貌的检测成为可能。

2.2.2 缺 点

（1）玻璃表面形貌复杂，已有测试技术有局限性。两种方法虽可直接量化玻璃变形程度，但只是粗略地反映玻璃表面的局部变形，实际的玻璃表面不是规则的弓形或波形，可能存在严重的 S 形变形。用上述方法及技术指标不足以表征玻璃的平整度及由此产生的映像变形程度；且现有指标要求偏低，已不满足生产技术的需要，有必要提高建筑玻璃平整度技术指标。

（2）测试工具精度低，设备可操作性差，测试过程人为因素明显。测试设备的可操作性较差，测试过程掺杂过多人为因素，导致测试数据量严重不足，使得测试结果仅具有参考价值。即使采用美标介绍的摄影网格技术，因设备及样品摆放角度等对检测空间有过高的要求，因此也难以在大批量玻璃检测工作中推广应用。

（3）已安装使用的建筑玻璃平整度检测存在空白。上述标准均未涉及使用中的建筑玻璃平整度的测试。结合导致建筑玻璃产生“哈哈镜”现象的原因，合理设计玻璃尺寸，严格控制玻璃生产加工工艺，在最后施工阶段也会因安装方式和工人施工技术的原因，导致玻璃表面发生变形，而此时的变形则会直接影响业主对工程验收的满意度。

3 结 语

基于国内外各国现行的相对简略的玻璃平整度技术指标和检测方法，鉴于实际工程项目中切实存在的幕墙玻璃平整度问题，国内外现有检测技术和评价方法已无法有效反映玻璃表面的复杂形貌和变形程度，更无法满足玻璃行业趋向于用视觉舒适度来评价产品质量的需求。因此，提出更为全面的表征玻璃平整度的检测项目、提高各检测项目的技术指标要求，并在此基础上采用更为精密的检测设备和严谨准确的数据采集方法显得十分迫切。据此，对优化建筑玻璃平整度的检测技术，改善建筑玻璃表面形貌，进而弱化建筑玻璃映像变形提出几点建议。

（1）提高现有表征玻璃平整度参数的技术指标要求，开发其他有效表征玻璃平整度的检测项目。对来自不同厂家、不同厚度、不同种类的玻璃进行大量数据采集工作，分析评估现阶段建筑玻璃平整度技术水平，更新并提高企标、行标、国标中对玻璃平整度技术指标的要求。参照美标中辊子波峰谷值或光焦度的测试原理，采用屈光度、峰谷值和光焦度值等参数实现对玻璃表面形貌的有效表征。

（2）加大生产加工阶段和安装上墙前后玻璃产品平整度监测检测力度。选用优质浮法原片，在钢化热处理、夹层、中空合片等工艺生产线上对玻璃产品的平整度进行检查检测，及时调整生产过程参数，弱化生产加工对玻璃产品平整度的影响；参照美标中数码相机摄像网格技术检测理念，结合现代红外激光扫描技术和电脑批量数据分析处理软件，完善更新现有检测技术，提高玻璃平整度检测的准确度。实现对玻璃表面多种变形包括弓形弯、波形弯、边部翘曲等的信息采集测试，分析各个变形分别对玻璃平整度的影响，有针对性地对每个环节进行相应的控制，改善玻璃表面形貌。

（3）制订建筑玻璃平整度评价体系。采用有效的玻璃平整度检测技术，对生产中的玻璃和安装上墙前后的玻璃进行批量检测，采集、分析检测数据，据此制订玻璃的平整度评价体系，评估玻璃平整度等级和使用年限，为业主选购玻璃、幕墙设计、玻璃生产加工及安装施工过程提供理论技术依据。减少由玻璃幕墙弯曲变形引起的光学畸变的发生，提高玻璃幕墙使用的安全性和舒适性。