玻璃的基本性质
出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第519页（3000字）
玻璃的基本性质主要包括玻璃密度、光学性质、热工性质、力学性质和化学性质，它们对于玻璃的质量和功能均有密切关系。
(一)玻璃密度
玻璃的密度是其非常重要的一个物理性质。在一般情况下，可以认为玻璃是绝对密实的材料，其孔隙率约等于零。玻璃的密度大小与其化学成分有关，不同种类的玻璃密度差别很大，含有重金属离子时密度较大。普通玻璃的密度为2450～2600kg／m3，含大量氧化铅的玻璃密度可达6500kg／m3。
温度对玻璃密度的影响比较大，密度会随着温度的变化而改变。
(二)光学性质
玻璃具有特别优秀的光学性质，它既能很好地通过光线，还能反射光线和吸收光线。但如果玻璃的厚度过大或将多层玻璃重叠在一起，则会大大降低其透光性。由于玻璃具有优良的光学性质，所以可广泛应用于建筑采光和装饰，也可用于光学仪器和日用器皿等，并且越来越受到建筑设计师和室内设计师的重视。
光线入射玻璃后，玻璃表现出有透射、反射和吸收的性质。当光线能透过玻璃时的性质称为透射；光线被玻璃阻挡，按一定角度折回的性质称为反射；光线通过玻璃后，一部分会损失掉，这种现象称为吸收。一些具有特殊功能的玻璃，如热反射玻璃、吸热玻璃、光致变色玻璃等，就是在充分利用玻璃的这些特殊光学性质的基础上研制的。
反射系数是玻璃的反射光能与入射光能之比，这是评价热反射玻璃的一项重要指标。反射系数的大小决定于反射面的光滑程度及入射光线入射角的大小。透过玻璃的光能与入射光能的比值，称为玻璃的透过率或透光率，透光率高低是玻璃的一个重要属性，一般清洁的普通玻璃，其透光率为85%～90%。
光线在通过玻璃时均会发生衰减，衰减是光的反射和吸收两个因素的综合表现，玻璃的透过率随着玻璃的厚度增加而减小。玻璃的颜色同样影响其透光性，深色玻璃的透过率明显低于无色和浅色的玻璃。由于玻璃中的杂质会使玻璃增加色泽，因此杂质的存在会明显降低玻璃的采光效果，影响玻璃的品质。
玻璃吸收光能与入射光能的比值，称为玻璃的吸收率。吸收率是评价吸热玻璃的一项重要的技术指标。玻璃对光线的吸收能力，将随着其化学组成和颜色而变化。无色玻璃可透过各种颜色的光线，但吸收红外线和紫外线；各种带颜色玻璃能透过同色光线而吸收其他颜色的光线。
(三)热工性质
玻璃的热工性质主要包括导热性、热膨胀性和热稳定性。
1．导热性
玻璃的导热性很差，在常温下其热导率仅为铜的1／400，是一种热的不良导体。玻璃的导热性受其颜色和化学成分的影响，并随着温度的升高而增大，尤其在700℃以上时，导热性上升十分显着。不同类型玻璃的热导率，如表17－5所示。
表17－5 不同类型玻璃的热导率
2．热膨胀性
玻璃的热膨胀性能比较明显。玻璃的热膨胀系数大小，主要取决于组成玻璃的化学成分和纯度，玻璃的纯度越高，其热膨胀系数越小。
3．热稳定性
玻璃的热稳定性决定了在温度急剧变化时，玻璃抵抗破坏的能力。由于玻璃的导热性能很差，当部分玻璃受热时，热量不能被迅速传递到其他部分，从而会导致玻璃受热部位产生膨胀，内部产生过大的应力，很容易造成玻璃的破裂。由此可见，玻璃的破裂，主要是其内部拉应力的作用造成的。
玻璃具有热胀冷缩性，急热时受热部位产生膨胀，使玻璃表面产生压应力；而急冷时受冷部位产生收缩，使玻璃表面产生拉应力。由于玻璃的抗压强度远远高于其抗拉强度，所以玻璃对急冷的稳定性比急热的稳定性差得多。
(四)力学性质
玻璃的力学性质是其非常重要的应用性能，主要包括抗压强度、抗拉强度和其他力学性质。玻璃的化学成分、产品形态、表面形状和制造工艺，在很大程度上决定着玻璃的力学性质。此外，玻璃制品中如含有未熔杂质、结石、节瘤等瑕疵或具有细微裂纹，都会造成应力集中，从而会大大降低玻璃的机械强度。
1．玻璃的抗压强度
玻璃的抗压强度较高，并随着化学成分的不同而有很大变化，二氧化硅(SiO2)含量高的玻璃有较高的抗压强度，而氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)等是降低抗压强度的重要因素之一。玻璃的抗压强度一般为600～1600MPa。
载荷的时间长短对玻璃的抗压强度影响很小，但受高温影响很大。玻璃承受荷载后，表面可能发生很细微的裂痕，裂痕随着载荷的次数加多而逐渐明显和加深，因此长期使用的玻璃需要注意用氢氟酸进行处理，以保证玻璃具有适当高的强度。
2．玻璃的抗拉强度
玻璃的抗拉强度是决定玻璃品质的一项主要指标。玻璃的抗拉强度很小，一般仅为其抗压强度的1／15～1／14，约40～120MPa。因此，玻璃在冲击力的作用下极易破碎，是一种非常典型的脆性材料。
3．其他力学性质
玻璃在常温情况下具有一定的弹性，普通玻璃的弹性模量为(6．0～7．5)×104MPa，为钢弹性模量的1／3左右，和铝的弹性模量相接近。玻璃的硬度较高，一般玻璃的莫氏硬度为6～7。
(五)化学性质
玻璃具有较高的化学稳定性，这是玻璃组成物质所决定的。如果玻璃的组成成分中含有较多的易蚀物质，在长期受到侵蚀的情况下，化学稳定性也会变差，从而导致玻璃产生腐蚀。在通常情况下玻璃对水、酸、碱、化学试剂或气体等都具有较强的抵抗能力，能抵抗氢氟酸以外的各种酸类的侵蚀。
硅酸盐类玻璃在水汽的作用下，会出现风化现象。随着风化程度的加深，风化所形成的硅酸被玻璃表面吸附，从而形成一层薄膜，这层薄膜能阻止风化继续进行，也就强化了玻璃的化学稳定性。铝酸盐类和硼酸盐类玻璃的化学稳定性，比硅酸盐类玻璃更好。