隔音隔熱 擋風擋彈 解構玻璃百變之謎

文章日期:2017年10月13日

【明報專訊】尖沙嘴早前發生劫案,賊人用大鐵鎚擊碎珠寶店玻璃,掠去2400萬元鑽飾。有專家建議,珠寶店宜選用至少6分(即2厘米)厚的夾膠防盜玻璃。玻璃原是易碎物料,但以不同材料及方法製造,可使它具備不同特性,例如防風、防衝擊、防爆甚至防子彈。

玻璃對珠寶店來說,主要考慮點是防盜;而一般家居來說,要防的是強風。住宅玻璃在強風下爆破的新聞不罕見,今年的颱風威力特別強勁,雖然現在已踏入秋季,但熱帶氣旋一般在5至11月出現,颱風威脅仍在,一般的玻璃窗到底能抵受多強的風力?

■六大玻璃種類及應用

玻璃是廣泛應用的建材,加入不同物料及改變製作方法,使其具備不同特性,以下是常見玻璃種類:

◆平板玻璃 應用普遍

亦稱浮化玻璃,即常見的普通玻璃。製作方法是將玻璃原料置於熔爐中,原料從熔爐中流出並浮於液態金屬表面上,形成一連續平面,降溫後依規格裁切。常應用於家居門窗、家具等。

◆強化玻璃 硬3至5倍

將平板玻璃加熱至800℃左右,然後急速降溫,使玻璃表面形成強大的「壓縮應力」,而內部產生「張應力」,因而提升玻璃強度。強化玻璃的抗衝擊力強度,是普通玻璃的3至5倍。常應用建築物外牆、家具、家居門窗、扶手電梯。

◆中空玻璃 隔音隔熱

由兩片或多片平板玻璃組合而成,玻璃片之間夾有內含乾燥劑的鋁合金框架,有隔音隔熱效果。中空玻璃常應用於住宅及商廈。

◆LOW-E玻璃 透光擋熱

具特殊金屬塗層,反射大部分紅外線,減低熱能吸收,同時讓可見光通過。建築物的能源效益較一般透明玻璃為佳。常應用於節能建築物。

◆夾層玻璃(夾膠玻璃) 不會碎裂

由兩塊玻璃夾着一層或多層強力膠片,增加抗衝擊力,經高溫高壓製成,損毁時不會破成碎片,常應用於天花、玻璃幕牆及扶手電梯。早前發生鐵槌盜竊案後,有專家認為珠寶店應選用至少6分(即2厘米)厚的夾膠玻璃。

◆防彈玻璃 層層卸力

在強化玻璃中加入多層玻璃與塑膠夾層,當被子彈擊中時,最外層的玻璃會立刻碎裂,吸收子彈的能量,中間的塑膠夾層進一步吸收能量並將衝擊力分散,防止子彈穿越,破裂的玻璃碎片會卡在塑膠上。玻璃及塑膠夾層愈多,能吸收的能量愈大。防彈玻璃常用於銀行、珠寶店等。

■施工、用料差 鋁窗有吹爆危機

颱風期間,令人擔心玻璃窗會否承受不了強風威力而爆裂,鋁窗夠不夠穩固?

舊式玻璃窗框以鐵製造,銅製的手柄有幾個孔,可扣緊窗戶,不像鋁窗或會被強風扯開。舊式窗戶為何被淘汰?理大土木及環境工程學系講座教授陳紹禮解釋,「舊式鐵窗外形不美觀、較重,而且會生鏽,鋁窗沒有這些問題」。若颱風時沒把窗關好,會否有吹走的風險?

陳教授表示,正常情况下,鋁窗四邊與混凝土之間藏有「磨耳」(長方形的鍍鋅鋼件),以連接並固定鋁窗框於混凝土結構上。另外,鋁窗的窗鉸限制了窗戶開啟的闊度,一般闊度不能超過70厘米,以免風力過大令窗鉸變形。而窗鉸用不鏽鋼製造,硬度比鋁高,增加安全性。

窗鉸限制 窗戶開啟不超70厘米

如果是大窗戶,在鋁通中加入鋼鐵及力骨,能加強承載力。至於多大窗戶的鋁通才要加鐵,以及加多少,均要經過工程師計算,例如是否高層單位、風壓是多少等。高層單位比低層單位受風,使用的鋁料或較厚。

陳教授補充,「窗戶大小與玻璃厚度比例有一定規範,若玻璃質料和安裝方式符合規格,安裝後未見有破損,一般應能抵受強風。不過,若樓宇興建或單位裝修時,施工不理想,導致鋁窗安裝時有瑕疵,或用料有問題,以致日後遇上颱風時抗壓力不足,有可能導致玻璃破裂」。

■護窗4招抗10號風球

一般家居鋁窗使用的普通玻璃,視乎玻璃大小及風壓,厚度為6至12毫米,除非大風吹起硬物擊撞玻璃,或玻璃有裂痕,否則能抵受強風。陳教授解釋,「結構計算應確保玻璃的厚度和強度,足以抵受10號風球甚至更強的颱風」。玻璃愈厚,抵受強風及撞擊能力愈高,但鋁窗的玻璃溝槽限制了玻璃的厚度,所以更換玻璃時要考慮玻璃槽的寬度。陳教授表示,市民若想加強玻璃抵受能力,可把普通玻璃換作強化玻璃;颱風時,使用膠紙或玻璃貼膜,也能稍為增加玻璃的抵受能力。

1、 換強化玻璃 留意有無「熱浸」

強化玻璃(Tempered Glass,或稱鋼化玻璃)的抗衝擊力強度,是普通玻璃的3至5倍,即使爆裂,也會變成無銳角的小碎片;另一種「半強化玻璃」的強度則在兩者之間。

要注意的是,強化玻璃或含硫化鎳(nickel sulfide)物質,若高溫狀態的硫化鎳在強化過程中留在強化玻璃中,會隨時間逐漸膨脹,當玻璃壓力過大便有可能自動爆裂。強化玻璃出廠前如經過「熱浸處理」(Heat Soak Test),將玻璃置於熱浸爐內,含高溫狀態的硫化鎳的玻璃會因體積擴張而爆裂,而餘下通過處理的玻璃則有較低的自爆風險。陳教授提醒,市民委託鋁窗公司更換強化玻璃時,要了解玻璃有否經過「熱浸處理」。

強化玻璃可用於幕牆、大型玻璃窗及玻璃牆系統,註冊工程師及承建商應確保玻璃已經過熱浸處理。

2、緊閉不留縫

有人認為開窗留縫,能減低玻璃窗承受強風吹襲的壓力。這想法並不正確,當風吹向建築物時,會在建築物表面產生風壓,室外所受的風壓為正風壓,室內所受的為負風壓。若颱風期間門窗沒關好,室內的風量增強,負風壓增加,反而增加爆玻璃風險。

3、玻璃貼膜

「坊間有售的玻璃貼膜,若可貼合整塊玻璃及鋁窗框,便可稍為加強玻璃的抵受能力,破裂後亦減少玻璃四濺的傷害。」

4、貼「米」字膠紙

美國常受風暴侵襲,當地民眾也慣常在玻璃窗貼上強力膠紙,以防被吹爆。可是,美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration)在官網中指出,此舉「嘥心機」,因為貼膠紙提供的抵抗力很細,亦無法防止玻璃碎飛濺。

不過,香港天文台早前的《氣象冷知識》節目,邀請了工程師盧覺強測試,則證明貼「米」字形膠紙可減低玻璃窗碎裂的風險。盧認為風速大可令玻璃震盪,如產生的震盪頻率與玻璃的自然震盪頻率相同,會產生共鳴效應令之震碎,而膠紙可干擾玻璃的自然頻率,減低共鳴效應出現。

而陳教授認為,「遇強風時,玻璃或會變形彎曲,玻璃變形愈厲害,壓力愈大便愈有破裂風險。在普通或強化玻璃上貼米字形膠紙,能稍為減輕玻璃變形,增加其抵受能力,但不能保證有效」。他又認為,使用較厚的膠紙效果較佳,例如黃色封箱膠紙便比透明薄膠紙好。

■今期專家

陳紹禮(香港理工大學土木及環境工程學系講座教授)

文:李佩雯

圖:資料圖片

編輯:梁小玲

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