Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 05 okladka

 5/2019

wydanie dwujezyczne (pol-ang)

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

gpd2019 480x100  

 LiSEC SS Konfig 480x120

PlotComplex baner

 

 

Wpływ starzenia na właściwości pękniętego szkła laminowanego
Data dodania: 17.05.19

Stan szkła laminowanego ulega pogorszeniu z upływem czasu w wyniku działania różnych warunków środowiskowych.

 

W niniejszym artykule podjęto próbę zbadania wpływu szeregu warunków klimatycznych na uszkodzony materiał, poddając pęknięte szkło próbom rozciągania.

 

Badanie przeprowadzono na niewielkiej próbie szyb laminowanych z międzywarstwą z folii PVB.

 

 

Wstęp
Z upływem czasu pogorszeniu ulega stan szkła laminowanego: jego wygląd, przepuszczalność światła, właściwości mechaniczne, a nawet skład chemiczny mogą ulec zmianie w wyniku działania różnych czynników środowiskowych.

 

Wpływ takiego pogorszenia stanu szkła na jego parametry po uszkodzeniu (pęknięciu) jest trudny do określenia, a co za tym idzie, warunki klimatyczne nie są wyszczególnione w czynnikach wpływających na bezpieczeństwo użycia materiałów w przypadku projektów uwzględniających resztkową wytrzymałość szkła po pęknięciu.

 

Wpływ warunków klimatycznych na szkło laminowane nie jest nowym przedmiotem badań.

 

Część eksperymentów wykonano na zlecenie producentów materiałów międzywarstwowych, którzy przede wszystkim byli zainteresowani zapobieganiem powstawaniu widocznych wad.

 

W ostatnim czasie przeprowadzono badanie wpływu warunków klimatycznych na pogorszenie się właściwości mechanicznych głównie szkła nieuszkodzonego.

 

Warunki klimatyczne mają inny wpływ na szkło uszkodzone niż na szkło nieuszkodzone. Przed uszkodzeniem międzywarstwa ma jedynie za zadanie przenoszenie sił ścinających.

 

Po naruszeniu struktury szklanej międzywarstwa musi wytrzymywać zarówno siły rozciągające, jak i ścinające, a jednocześnie niezmiennie przylegać do szkła.

 

W związku z tym badania wychodzące poza zachowanie się materiału przed uszkodzeniem są w pełni uzasadnione.

 

Warunki klimatyczne mogą oddziaływać na materiał zarówno przed uszkodzeniem, to znaczy w trakcie użytkowania szkła, jak i po uszkodzeniu, na przykład uszkodzenie szkła w środowisku wilgotnym lub mokrym.

 

Warunki klimatyczne po uszkodzeniu to oddzielny temat niebędący przedmiotem niniejszego artykułu, który został opracowany w ramach innego badania [1].

 

Niniejszy artykuł na ma celu przedstawienie wpływu różnych warunków środowiskowych na parametry szkła po uszkodzeniu z zastosowaniem prób rozciągania w miejscu pęknięcia.

 

Badanie przeprowadzono na niewielkiej próbie szyb laminowanych z międzywarstwą z folii PVB. 

 

Sprawdzono zmiany w sztywności, przyczepności oraz wytrzymałości na rozdarcie międzywarstwy, a następnie porównano wyniki z nowo wyprodukowanymi próbkami.

 

Okazało się, że każdy z warunków środowiskowych w inny sposób wpłynął na wyniki otrzymane w przypadku szkła uszkodzonego, jednak we wszystkich przypadkach skutkował istotnym pogorszeniem stanu szkła, a co za tym idzie uzasadnione staje się prowadzenie dalszych badań na większą skalę.

 

Badania opisane w literaturze
Dotychczasowe badania można podzielić na trzy kategorie:
1) badania skupiające się na widocznym pogorszeniu stanu materiału;


2) badania mające na celu sprawdzenie zmian w wytrzymałości mechanicznej szkła nieuszkodzonego;

 

3) badania spoiw, które mają na celu sprawdzenie stopnia pogorszenia przyczepności w różnych warunkach środowiskowych.

 

Poniżej pokrótce odniesiono się do każdego ze wskazanych rodzajów badań. 

 

Najwięcej badań w zakresie wpływu warunków klimatycznych przeprowadzonych zostało przez producentów międzywarstw (folii laminujących). 

 

Ich głównym celem było opracowanie takich międzywarstw oraz technik laminowania, które byłyby odporne na uszkodzenia prowadzące do powstania widocznych wad.

 

W 1998 r. w Europie poddano normalizacji w ramach normy EN ISO 12543-4 przyspieszone procedury badające wpływ warunków klimatycznych na ocenę wizualną [2, 3].

 

Zalecane są trzy przyspieszone procedury badające wpływ warunków klimatycznych: wysoka temperatura, wysoka wilgotność oraz wystawienie na działanie promieniowania UV.

 

Pozytywny wynik otrzymują szyby laminowane, w przypadku których nie wystąpią żadne widoczne wady w rezultacie przeprowadzenia tych procedur.

 

Nie ma natomiast po przeprowadzeniu tych procedur wymogu oceny właściwości mechanicznych sprawdzających wpływ warunków klimatycznych.

 

Didier Delincé [4] zbadał zmiany w sztywności ścinania folii PVB oraz folii SG po sztucznej (testowej) ekspozycji na działanie promieniowania UV oraz wysokiej wilgotności.

 

Próbki poddano sztucznie symulowanym testom badającym wpływ warunków klimatycznych wymienionych w EN ISO 12543-4.

 

Po poddaniu ich działaniu warunków klimatycznych, próbki zostały zbadane pod kątem wytrzymałości na ścinanie i czteropunktowe zginanie.

 

Wyniki porównano z danymi otrzymanymi dla próbek niepoddanych działaniu warunków klimatycznych.

 

Badania wykazały, że ekspozycja na promieniowanie UV oraz wilgotność minimalnie zwiększyły sztywność folii PVB w próbkach, poddawanych działaniu sił ścinających, ale zmniejszyły sztywność w przypadku próbek poddawanych czteropunktowemu zginaniu.

 

Vincent Sackmann [5] także przeprowadził testy na laminatach z międzywarstwą z folii PVB, które poddano działaniu wilgoci i promieniowaniu UV.

 

Uzyskane wyniki wykazały obniżenie wartości modułu sprężystości poprzecznej o 10% w przypadku promieniowania UV, podczas gdy wilgotność spowodowała obniżenie wartości modułu sprężystości poprzecznej aż o 50%.

 

Warto również zapoznać się ze szczegółowymi badaniami przeprowadzonymi przez Franka Ensslena [6], który wykonał badania działania sił ścinających zarówno na próbkach poddawanych naturalnym, jak i sztucznie symulowanym warunkom klimatycznym.

 

A także Tomasa Serafinaviciusa [7], który przeprowadził testy czteropunktowego zginania na próbkach poddanych sztucznie symulowanym procedurom badającym wpływ warunków klimatycznych zalecanych w normie EN 12543-3; oraz Michaela Kothego [8, 9], który analizował zmiany w temperaturze zeszklenia w wyniku przeprowadzenia różnych procedur badających wpływ warunków klimatycznych.

 

W ostatnim czasie miały miejsce prace nad trwałością przyczepności międzyfazowej.

 

Ponadto, literaturę tą w istotny sposób uzupełniają badania przeprowadzone na spoiwach przeznaczonych dla szkła. 

 

Christian Louter [10] wykonał analizę zmian przyczepności w kompozytowych dźwigarach ze stali i szkła z międzywarstwą z folii SG, po poddaniu ich działaniu takich warunków klimatycznych, jak wilgotność oraz zmienne cykle temperatury.

 

W wyniku badania wykazano, że przyczepność zmniejszyła się w próbkach wystawionych na działanie wilgotności, jednak nie określono jednoznacznie, czy zmienne cykle temperatur miały wpływ na ten parametr.

 

Zarówno Didier Delincé [4], jak i Vincent Sackmann [5] odkryli, że wilgotne środowisko, podobnie jak wysokie promieniowanie UV, prowadzą do zmniejszenia przyczepności laminatu z folii PVB, podczas gdy w badaniu przeprowadzonym przez Horsta Goebela [11] nie zanotowano zmniejszenia się przyczepności w przypadku laminatów z folii EVA po wystawieniu ich na działanie rozpylonej solanki (mgły solnej) przez okres 28 dni.

 

 

Procedury badające wpływ warunków klimatycznych
W niniejszym artykule zbadano wpływ trzech różnych warunków środowiskowych. Otrzymane wyniki porównano z danymi dla nowo wyprodukowanych próbek materiałów.

 

W tabeli 1 znajduje się podsumowanie czterech kategorii testów.

 


Przeprowadzono dwie przyspieszone procedury badające wpływ sztucznie symulowanych warunków klimatycznych, jak również jedną procedurę badającą wpływ naturalnych warunków klimatycznych.

 

Wyniki porównano z testami przeprowadzonymi na nominalnie identycznych nowo wyprodukowanych próbkach.

 

Dwie przyspieszone procedury badające wpływ warunków klimatycznych były odpowiednio symulacją długotrwałego wystawienia na działanie wysokiej temperatury oraz wysokiej wilgotności (czynniki badane oddzielnie) w celu sprawdzenia skutków, jakie takie środowiska mają na badany materiał.

 

W testach badających wpływ obu warunków klimatycznych zastosowano procedury przedstawione w EN 12543-4.

 

Norma ta zaleca stosowanie przyspieszonych procedur badających wpływ warunków klimatycznych, które zostały specjalnie opracowane dla szkła laminowanego folią PVB.

 

Wysoka temperatura
Próbki zostały rozgrzane w ciągu 30 minut w piecu konwekcyjnym od temperatury pokojowej do temperatury 100°C.

 

Następnie, pozostały w temperaturze 100°C przed kolejnych 16 godzin przed ochłodzeniem do temperatury pokojowej.

 

Testy na próbkach przeprowadzono w ciągu 24 godzin po ich całkowitym wystudzeniu.

 

Wysoka wilgotność
Próbki były umieszczone nad powierzchnią wody, w szczelnie zamkniętej komorze podgrzanej do temperatury 50°C przez okres dwóch tygodni.

 

Takie warunki doprowadziły do powstania w komorze wilgotności względnej równej 100%.

 

Następnie na próbkach zostały przeprowadzone testy w warunkach otoczenia (21°C; 45% RH) w ciągu 3 godzin od wyjęcia ich z komory.

 

Naturalne warunki klimatyczne
Próbki umieszczono na zewnątrz w Cambridge w Wielkiej Brytanii. Przebywały w tym otoczeniu przez rok (od 10 marca 2013 r. do 10 marca 2014 r.) Umieszczono je na niczym nie zacienionej powierzchni o ekspozycji zachodniej, nachylonej pod kątem 20° od poziomu.

 

Do badania wybrano stok, aby uchronić próbki przed nasiąkaniem w trakcie intensywnych opadów deszczu.

 

Warunki te w żadnym wypadku nie odzwierciedlają najbardziej pesymistycznego scenariusza, jednak umożliwiają wykazanie, czy warunki klimatyczne powinny być brane pod uwagę w przypadku powierzchni szklanych, czy też są istotne jedynie dla skrajnych warunków środowiskowych. 

 

 

Tabela 1 Szczegóły dotyczące badania

2019 05 38 1

 

 

Eksperyment
Próby rozciągania w miejscu pęknięć (testy TCT) przeprowadzono na próbkach szkła laminowanego o powierzchni 200x50 mm, jak przedstawiono na rysunku 1.

 

Próbki zostały wykonane ze szkla laminowanego składających się z dwóch warstw odprężonego szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego o gr. 6 mm, z 0,76 mm międzywarstwą z folii Saflex RB41 PVB.

 

Na jednej stronie międzywarstwy wykonano nadruk w formie kropkowanej siatki (rastra).

 

W procesie laminowania wykorzystano standardowe techniki produkcyjne.

 

Test TCT został pierwotnie opracowany przez Y. Sha [12] i od samego początku miał szerokie zastosowanie jako prosta i kontrolowana metoda oceny wytrzymałości po uszkodzeniu szkła.

2019 05 38 2

Rys. 1. Próbki do badań

 

 2019 05 38 3

Rys. 2 Schematyczne urządzenie testujące oraz zdjęcie wykonane w trakcie testów.

 

Na rys. 2 przedstawiono stanowisko badawcze: szkło zostało sztywno utwierdzone w maszynie wytrzymałościowej Instron 5500R.

 

Dwuwarstwowy laminat, w którym każda ze szklanych tafli miała jedno takie samo pęknięcie, poddano działaniu sił rozciągających.

 

Naprężenie zostało przeniesione na całą powierzchnię pęknięcia dzięki polimerowej międzywarstwie, która rozciąga się i odrywa od szklanych powierzchni.

 

Próbki nie przeszły pozytywnie testów ze względu na to, że międzywarstwa uległa rozerwaniu i doszło do nadmiernego rozwarstwienia pomiędzy taflami szklanymi a międzywarstwą.

 

Wstępne pęknięcie utworzono poprzez wyszlifowanie wgłębienia o szerokości 5 mm i głębokości ≈ 5 mm w poprzek linii środkowej każdej ze szklanych powłok przy użyciu tarczy z powłoką diamentową (patrz rys. 1).

 

W rezultacie pozostawiono nienaruszoną warstwę szkła o grubości 1 mm z każdej strony polimerowej międzywarstwy.

 

Wstępne pęknięcie zostało utworzone po tym, jak próbki zostały poddane procedurze badania wpływu warunków klimatycznych, w celu zapewnienia, aby test rzeczywiście odzwierciedlał warunki klimatyczne oddziałujące przed uszkodzeniem szkła.

 

Wyeliminowano możliwość przesunięć na złączeniu pomiędzy szkłem a urządzeniem testującym poprzez zespolenie płytek z czystego aluminium ze szkłem w miejscu mocowania szczęk.

 

Na umieszczone w ten sposób próbki testowe oddziaływało niewielkie lecz stałe naprężenie.

 

Zapobiegło to wyboczeniu delikatnego, wstępnego pęknięcia przez siły ściskające.

 

Po zabezpieczeniu pozostający 1 mm szkła pękł pod wpływem naprężenia tuż przez testem.

 

Dzięki temu znacznie obniżono prawdopodobieństwo uszkodzenia międzywarstwy.

 

Zastosowano tempo przesunięcia 2δ=0.264 mm/s w poprzek pęknięcia, w efekcie czego międzywarstwa uległa rozciągnięciu i rozwarstwieniu.

 

Analogiczną prędkość zastosowano w poprzednim badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie Cambridge. 

 

Wartość siły czynnej odnotowano przy użyciu maszyny wytrzymałościowej.

 

Odkształcenie nadruku w formie kropkowanej siatki (rastra) uchwycono przy użyciu kamery wideo o wysokiej rozdzielczości, zapisującej z prędkością 25 klatek/s.

 

Obrazy analizowano wykorzystując do tego otwarte oprogramowanie cyfrowej korelacji obrazu (DIC) firmy Eberl [13]. Na koniec, w całym procesie zarejestrowano front rozwarstwienia przy użyciu przenośnego mikroskopu cyfrowego.

 

(...)
 

 

(...)

 

2019 05 38 4

Rys. 3. Reakcja w postaci siły przemieszczania w próbkach nowo wyprodukowanych

 

 

2019 05 38 5

Rys. 4. Reakcja w postaci siły przemieszczania w próbkach poddanych działaniu wysokiej temperatury

 

 

 Wyniki

Reakcja nowych próbek
Na rys. 3 przedstawiono reakcję nowo wyprodukowanych próbek.

 

Można w niej wyróżnić trzy różne fazy:
(i) Faza liniowa, w której siły rosną do średniej wartości 275 N. Na rys. 3 oznaczono ją (i). Reakcja została zakłócona brakiem ciągłości w momencie działania siły 160 N wywołanym poruszeniem urządzenia do prób. W tej fazie długość początkowo niepowią- zanej międzywarstwy się zwiększa; nie dochodzi do rozwarstwienia lub jest ono niewielkie.

(ii) Faza w stanie ustalonym, w trakcie której dochodzi do rozwarstwienia postępującego w relatywnie stałym tempie. Siła również pozostaje na stałym poziomie. Faza ta, oznaczona na rys. 3 (ii), trwa aż do momentu wystąpienia całkowitego przesunięcia długości 3 mm.

(iii) Faza pęknięcia – gdy przesunięcie osiągnie poziom 2δ=3 mm reakcja próbek jest różna. Wcześniej analogicznych obserwacji dokonał Daniele Ferretti [14].

 

Zarejestrowanowo trzy różne rodzaje uszkodzeń: w próbkach nr 2 i 4 doszło do uszkodzenia na skutek naprężenia w poprzek rozwarstwionej międzywarstwy, w próbkach nr 1 i 5 doszło do uszkodzenia poprzez przesunięcie pomiędzy szybą a szczękami, a przed uszkodzeniem w obu próbkach zanotowaniu duże odkształcenie międzywarstwy. W próbce nr 3 doszło do rozerwania międzywarstwy. Rozerwanie pojawiło się dość wcześnie w trakcie próby, zanim jeszcze doszło do znacznego rozwarstwienia. Przypisuje się to uszkodzeniu międzywarstwy w trakcie przygotowywania tafli szklanych do testów.

 

 

Reakcja po wstępnym kondycjonowaniu w wysokiej temperaturze
Reakcja w postaci sił przemieszczania w próbkach, które były kondycjonowane wstępnie przez poddanie ich działaniu wysokiej temperatury w przyspieszonej procedurze badania wpływu warunków klimatycznych, została zilustrowana na rys. 4.

 

Przedmiotowe próbki pokazują również początkową, linearną reakcję, ze szczytową wielkością siły wynoszącą 340 N. Poza fazą linearną, reakcja każdej z próbek była inna. Jak wcześniej zostało zanotowane przez Daniele Ferrettiego [14], reakcje w testach TCT bardzo często są niejednorodne, nawet w przypadku próbek nowych.

 

W porównaniu do próbek nowo wyprodukowanych, materiały poddane działaniu wysokiej temperatury, charakteryzowały się intensywniejszą reakcją, notowane siły były wyższe, a długość rozwarstwienia krótsza.

 

Farba drukarska z rastra przeniosła się z folii PVB na szkło, co spowodowało, że trudno było przeprowadzić cyfrową korelację obrazu. W próbkach nr 1 i 2 uszkodzenia miały formę miejscowego rozdarcia; w próbce nr 3 doszło do przesunięcia na połączeniu między szkłem a szczękami; w próbce nr 4 zanotowano rozwarstwienie; a w próbce nr 5 całościowe naprężenie.

Mechanizmy uszkodzeń nie różniły się znacząco od tych odnotowanych w materiałach nowo wyprodukowanych.

 

 

Reakcja po wstępnym kondycjonowaniu wysoką wilgotnością
Reakcja w postaci siły przemieszczenia w próbkach, które zostały przygotowane wstępnie poprzez poddanie ich działaniu wysokiej wilgotności w przyspieszonej procedurze badania wpływu warunków klimatycznych została zilustrowana na rys. 5.

Reakcja wyraźne różni się zarówno od próbek nowych, jak i tych poddanych działaniu wysokiej temperatury. Po wstępnej fazie rozciągania, miała miejsce faza rozwarstwiania w stanie ustalonym, obserwowana, gdy próbki zostały poddane działaniu siły około 115 N.

 

Faza rozwarstwienia trwała dłużej niż w przypadku próbek nowych oraz próbek poddawanych działaniu wysokiej temperatury: próbki nr 1 i 5 pozostały w fazie rozwarstwiania w stanie ustalonym przez cały czas trwania testu.

 


Reakcja po wystawieniu na działanie naturalnych warunków klimatycznych
Próbki poddane działaniu naturalnych warunków klimatycznych wykazały się niższą nośnością niż próbki nowe (niepoddawane żadnym czynnikom).

 

Rozwarstwienie w stanie ustalonym miało miejsce pod wpływem działania siły delikatnie poniżej 200 N (w porównaniu do testów sprawdzających wpływ wysokiej wilgotności, w przypadku których była to siła o wartości115 N, oraz próbek nowych, gdzie miało to miejsce w warunkach działania siły 275 N). Opisana reakcja została przedstawiona na rys. 6.

 

W przypadku próbek nr 2-5 zanotowano nierównomierne rozwarstwienie a następnie rozdarcie. We wcześniej opisanych kategoriach warunków klimatycznych rozdarcie miało miejsce jedynie w sytuacji braku rozwarstwienia i zostało przypisane uszkodzeniu międzywarstwy. We wszystkich próbkach od nr 2 do nr 5 po rozwarstwieniu doszło do rozdarcia, co wskazuje na znaczne obniżenie wytrzymałości międzywarstwy na rozdarcia.

 

 2019 05 38 6

Rys. 5. Reakcja w postaci siły przemieszczania w próbkach poddanych działaniu wysokiej wilgotności

 

2019 05 38 7

Rys. 6. Reakcja w postaci siły przemieszczania w próbkach poddanych działaniu naturalnych warunków klimatycznych

 

2019 05 38 8

2019 05 38 9

Rys. 7 (a do e) Podsumowanie danych testowych dla wszystkich warunków klimatycznych, średnich danych oraz przedziałów danych.
a) Działanie sił w stanie ustalonym,
b) Sztywność wyjściowa,
c) Odkształcenie w wyniku dekohezji,
d) Tempo rozwarstwienia przed rozpoczęciem etapu rozdzierania,

e) Długość materiału uwzględniona do wyliczenia odkształcenia w wyniku dekohezji

 


Porównanie wyników
Na rys. 7 zaprezentowano porównanie danych uzyskanych w testach w każdej z analizowanych kategorii warunków klimatycznych. Na ilustracji (a) przedstawiono działanie sił w stanie ustalonym zgodnie z danymi uzyskanymi w drugiej fazie testów. Nie ulega wątpliwości, że wysoka wilgotność obniża wielkość (próg) siły potrzebnej do rozwarstwienia międzywarstwy z folii PVB.

 

Jest to spójne z wcześniej opublikowanymi wynikami [1]. Na rys. 7(b) zaprezentowano średnią wyjściową sztywność dla każdej z kategorii warunków klimatycznych. Sztywność wyliczono jedynie dla fazy linearnej (pierwszej fazy z rys. 3). Sztywność została zanotowana przed znaczącym rozwarstwieniem i z tego względu jest miarą wpływu warunków klimatycznych na moduł sprężystości materiału wypełniającego międzywarstwę. Ponownie wilgotne środowisko miało bardzo negatywny wpływ na wyniki.

 

Na rys. 7(c) zilustrowano odkształcenie międzywarstwy skutkujące rozwarstwieniem. Przy wykorzystaniu oprogramowania do cyfrowej korelacji obrazu dokonano pomiaru odkształcenia pierwszego szeregu rozwarstwienia (rys. 7(e)). Pokazuje to odkształcenie międzywarstwy przed wystąpieniem znaczącego efektu pełzania i może zostać wykorzystane do oceny wytrzymałości spoiwa po poddaniu go działaniu warunków klimatycznych.

 

Na rys. 7(d) przedstawiono tempo rozwarstwienia przed rozpoczęciem się etapu rozdzierania. We wszystkich kategoriach zauważono analogiczną reakcję. Wskazuje to jasno, że przyczepność jest uzależniona od odkształceń a nie od naprężenia. Na koniec zastosowano cyfrową korelację obrazu w celu określenia profilu odkształcenia międzywarstwy w momencie uszkodzenia.

 

Wyniki przedstawiono na rys. 8. Zaprezentowany na nim profil odkształceń odzwierciedla sytuację w momencie uszkodzenia próbki w teście TCT. Odległość x to długość mierzona pionowo od linii środkowej próbki. W tabeli 2 znajduje się podsumowanie wyników wszystkich testów.

 

Tabela 2 Podsumowanie wyników

 2019 05 38 10

 

2019 05 38 11

Rys. 8a

 

2019 05 38 12

Rys. 8b

 

2019 05 38 13
Rys. 8c

 

2019 05 38 14

Rys. 8d

 

Dyskusja
Na podstawie uzyskanych danych można stwierdzić, że wyniki po uszkodzeniu różnią się w zależności od warunków klimatycznych poddawanych analizie. Każdy z warunków klimatycznych ma inny wpływ na zachowanie materiału wypełniającego międzywarstwę, przyczepność międzyfazową oraz wytrzymałość na rozdarcia.

 

Działanie wysokiej temperatury:
Wysoka temperatura doprowadziła do wzrostu siły w stanie ustalonym bez jednoczesnego zwiększenia sztywności materiału zastosowanego w międzywarstwie. Wynika z tego, że temperatura nie ma wpływu na materiał wypełniający międzywarstwy, jednak zwiększa ona przyczepność międzyfazową. Niestety, jak wiadomo, zwiększona przyczepność prowadzi do zwiększenia podatności na rozdarcia.

 


Działanie wysokiej wilgotności:
Wysoka wilgotność doprowadziła do znacznego zmniejszenia sztywności międzywarstwy.

Jest to zgodne z obserwowanym obniżeniem siły w stanie ustalonym. Wydaje się, że nie miała miejsca zmiana przyczepności skutkująca odkształceniem.

Nie pozostaje to w zgodzie z wcześniej opublikowanymi wynikami badań [1] i wskazuje, że zmniejszenie sztywności jest na tyle znaczące, by mieć decydujący wpływ na zachowanie się materiału po uszkodzeniu.

 

Działanie naturalnych warunków klimatycznych:
W przypadku próbek wystawionych na działanie naturalnych warunków klimatycznych zanotowano niższe wartości sił niż w przypadku próbek nowo wyprodukowanych materiałów.

 

Z drugiej strony, zarówno sztywność, jak i międzyfazowa przyczepność okazały się wyższe niż w przypadku nowych materiałów. Pozwala to wysunąć wniosek, że energia została rozproszona przy udziale innych środków – prawdopodobnie silnych, lokalnych mechanizmów odkształcających – które w konsekwencji doprowadziły do wcześniejszego rozdarcia zaobserwowanego w tej kategorii czynników.

 

Uzyskane wyniki mają swoje odzwierciedlenie w profilu odkształceń w momencie uszkodzenia (rys. 8). Pole pod krzywą profilu odkształceń, jak i działanie siły w stanie ustalonym wskazują, że energia została rozproszona poprzez odkształcenie międzywarstwy. Punkt przecięcia z osią OX wskazuje wartość całkowitego rozwarstwienia w momencie uszkodzenia.

 

Więcej energii zostało rozproszone w postaci odkształcenia w przypadku próbek, które poddano działaniu wysokiej temperatury. Zarówno pole pod krzywą, jak i siła w stanie ustalonym są wyższe niż w przypadku próbek nowych.

 

Obserwowana wysoka wytrzymałość na rozwarstwienie zmniejsza energię rozproszoną spożytkowaną na rozwarstwienie. Natomiast całkowita długość rozwarstwienia była większa. Wskazuje to na wzrost wytrzymałości na rozdarcie. Próbki wystawione na działanie wysokiej temperatury charakteryzowały się również bardziej symetrycznym i równomiernym rozwarstwieniem; mogło to także wiązać się z powiększeniem całkowitego rozwarstwienia.

 

Zauważa się powiększenie pola pod krzywą w przypadku testów badających wysoką wilgotność. Jednak jest to związane z redukcją siły w stanie ustalonym oraz wydłużeniem czasu trwania testu.

 

Na podstawie samego profilu odkształceń trudno rozłożyć zachowanie całego środowiska na składowe elementy tj. wypełnienie i spoiwo.

 

Profil odkształceń próbek poddanych działaniu naturalnych warunków klimatycznych pokazuje, że niewiele energii jest rozpraszana, tak w formie ogólnej deformacji jak i rozwarstwienia międzywarstwy.

 

Zamiast tego energia jest rozproszona w formie silnych, lokalnych mechanizmów powodujących odkształcenia, co w konsekwencji prowadzi do rozdarć.

 


Wnioski
Wszystkie zbadane tutaj procedury starzenia (wpływu warunków klimatycznych) spowodowały zmiany właściwości szyby laminowanej po pęknięciu.


Stwierdzono, że działanie podwyższonej wilgotności zmniejsza sztywność międzywarstwy. Oddziaływanie wysokiej temperatury zwiększa przyczepność, co może prowadzić do przedwczesnego rozdarcia. Naturalnie starzejące się próbki wykazały znaczny spadek odporności na rozdarcie.

 

Autorzy artykułu podkreślają potrzebę dalszych badań, w szczególności potrzeby zbadania wytrzymałości po pęknięciu pełnowymiarowych, naturalnie starzejących się laminatów umieszczonych w różnych rzeczywistych środowiskach. Niemożliwe jest przeprowadzenie ilościowej oceny wpływu starzenia z badań laboratoryjnych na próbkach na małą skalę.

 

Przedstawione tutaj wyniki jakościowe wymagają danych z rzeczywistych zastosowań, aby określić:
1) wpływ wielkości próbki,
2) związek między przyspieszonymi procedurami starzenia określonymi w normie EN 12543 a środowiskami „rzeczywistymi”. 

 

(...) 


Podziękowanie
Autorzy chcieliby podziękować firmie INTERPANE za dostarczenie próbek do badań, a także podziękować Eckersley O’Callaghan za poświęcony czas i wskazówki.

 

Artykuł opiera się na wykładzie prezentowanym Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2017, która odbyła się 28-30.06.2017 w Tampere, Finlandia

 


Literatura
[1] C. Butchart and M. Overend, “Influence of Moisture on the Post-Fracture Performance of Laminated Glass,” Glass Performance Days, Finland, June 2013.
[2] CEN. BE EN ISO 12543-4:2011 Glass in building - Laminated glass and laminated safety glass - Part 4: Test methods for durability, 2011.
[3] Norbert Wruk. A New ISO Standard for Laminated Glass. Glass Processing Days 1999

 

 

Caroline Butchart
Eckersley O’Callaghan

 

Mauro Overend
Uniwersytet Cambridge

 

2019 05 38 15

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 5/2019
  

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik