Aktualne wydanie

ss 11 2018 okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG 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

 

 

 konferencja 2018 banner

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

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

 RODO

 

konferencja 2018 banner

 

 lisec SS FastLAne

 

 windoor tech550x120

 

 

Szkło w budownictwie
Data dodania: 06.03.09

Świat szkła w budownictwie to nie tylko okna i drzwi, czy elewacje - to również wiele innych elementów. Asortyment wyrobów szklanych stosowanych we współczesnym budownictwie jest znacznie szerszy. Dla optymalnego i efektywnego zastosowania jakiegoś tworzywa w praktyce codziennej, koniecznym warunkiem jest znajomość podstawowych cech i właściwości tego tworzywa. Z tego też powodu mówiąc o stosowaniu szkła w budownictwie należy uzmysłowić sobie jakie cechy posiada szkło jako tworzywo, które z nich mogą być efektywnie wykorzystane. Dlatego głównym zamiarem niniejszego artykułu jest przedstawienie w miarę pełnego przeglądu charakterystyk wyrobów i półproduktów szklanych, możliwości współczesnego stosowania szkła w budownictwie (często w skrócie określanym jako "szkło budowlane") jak również cech szkła jako tworzywa.

Szkło stosowane w budownictwie nie jest klasycznym materiałem budowlanym, z którego na placu budowy wykonuje się konkretne elementy budowli. Najczęściej szkło jest dostarczane na plac budowy w postaci gotowych wyrobów szklanych i następnie montowanych (zabudowywanych) w odpowiednich miejscach budowli. Jedynie niektóre wyroby szklane poddawane są operacjom na placu budowy przed ostatecznym ich zabudowaniem, np. płyty okładzinowe, szkło płaskie, szkło profilowe.

Dotychczas nie ma jednolitego podziału wyrobów szklanych stosowanych w budownictwie. Najczęściej jako kryterium podziału szkła budowlanego przyjmuje się kryterium uwzględniające technologię wytwarzania. Można jednak przyjąć jako główne kryterium podziału przeznaczenie wyrobów szklanych. W takim przypadku wyroby ze szkła budowlanego można podzielić na następujące grupy.

• Szkło do wykonywania przegród budowlanych.

• Szklane wyroby okładzinowe.

• Dachówki szklane.

• Szkło do izolacji termicznej.

• Inne produkty szklane.

Takiego podziału nie można uznać za domknięty i ostry, gdyż niektóre wyroby (np. szyby zespolone, szyby emaliowane) mogą być użyte do wykonywania przegród budowlanych jak również jako materiał okładzinowy do wystroju elewacji. Na następnych stopniach podziału przedstawiony system jest nierównomierny. Mimo pewnych niedociągnięć taki podział ma swoje zalety.

Wyroby szklane stosowane w przegrodach budowlanych

Funkcje szkła w przegrodzie budowlanej można sprowadzić do przepuszczenia światła

do pomieszczenia przy jego jednoczesnym odgrodzeniu od warunków panujących poza tym pomieszczeniem. Wymagania takie spełniają następujące wyroby szklane.

Szyby szklane stosuje się do szklenia otworów w budynkach o najróżniejszych przeznaczeniach. Szyby mogą być pojedyncze, przezroczyste lub przeświecające, proste lub gięte, bezbarwne lub kolorowe, wzorzyste lub gładkie albo z naniesionymi emaliami. Te przymiotniki nie wymagają bliższego wyjaśnienia. Szyby szklane mogą być bezpieczne o różnym stopniu bezpieczeństwa, tj. takie które po rozbiciu pękają w taki sposób, że do minimum ograniczają zagrożenie dla zdrowia osób przebywających w pobliżu oszklenia i w pomieszczeniu oszklonym. Szkło tych szyb nie rozpada się na fragmenty i w dalszym ciągu przesłania otwór. Do szyb bezpiecznych zalicza się szyby ze szkła zbrojonego siatką metalową lub szyby klejone, albo szyby o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej (szyby hartowane). Do tej grupy szyb bezpiecznych zalicza się także szyby ochronne budowlane utrudniające włamania (często zwane antywłamaniowymi). Rozróżnia się 8 klas wytrzymałości takich szyb, od takich, które chronią przed zranieniem przy rozbiciu i mogą stanowić czasową ochronę przy próbie włamania bez przygotowania, poprzez szyby utrudniające włamanie, i mogące zastępować kraty wykonane z drutu lub prętów stalowych, do szyb o wysokiej odporności na włamanie i szyb kuloodpornych.

Szyby ognioodporne zabezpieczają przed przedostawaniem się ognia (ciepła, temperatury) przez daną przegrodę budowlaną. Wykonane są najczęściej z kilku szyb pojedynczych, między którymi znajdują się warstwy substancji, zmieniających pod wpływem temperatury swoje właściwości przepuszczania ciepła. Szyby składowe w takich wyrobach mogą być wykonane ze szkieł o specjalnym składzie chemicznym i mieć wysoką odporność termiczną i podwyższoną temperaturę mięknięcia.

Szyby zespolone w ostatnich latach zdominowały rynek szkła okiennego. Takie szyby składają się co najmniej z dwóch szyb pojedynczych (szyby jednokomorowe), lub kilku szyb (szyby wielokomorowe), między którymi znajduje się ramka dystansowa. Szyby składowe połączone są ze sobą na obrzeżach w sposób trwały i gazoszczelny, przy czym połączenia te mogą być sztywne albo elastyczne. Komory powstałe między połączonymi szybami szklanymi są wypełniane osuszonym powietrzem lub specjalnymi gazami o małej przewodności cieplnej, albo innymi substancjami o specyficznych właściwościach. Szyby składowe w szybach zespolonych mogą być wykonane ze szkła płaskiego gładkiego lub ze szkła walcowanego (w tym wzorzystego). Niektóre szyby składowe mogą być pokryte specjalnymi powłokami nadającymi szybie specyficzne właściwości spektralne. Mogą to być powłoki refleksyjne, odbijające pewne określone zakresy promieniowania (np. ultrafioletu, podczerwieni) lub pochłaniające odpowiednie promieniowanie. Mogą być także naniesione na szyby powłoki elektroprzewodzące lub elektro-chromowe. W zależności od rodzaju szyb składowych i naniesionych na nie powłok oraz od rodzaju gazu wypełniającego przestrzeń mię-dzyszybową, szyby zespolone mogą mieć współczynnik przenikania ciepła U w przedziale od 0,3 do 3,0 W/m2K. Izolacyjność akustyczna szyb zespolonych, charakteryzowana współczynnikiem Rw, mieści się w przedziale od 30 dB (zwykłe) do 50 dB (szyby dźwiękochłonne).

Szklane drzwi, stanowiące element składowy przegrody budowlanej, są wytwarzane ze szkła bezpiecznego hartowanego lub klejonego, o odpowiedniej grubości i wytrzymałości mechanicznej.

Szkło profilowe służy do wykonywania przegród budowlanych, najczęściej wewnętrznych. Przekrój poprzeczny takich szkieł może mieć kształt korytka zbliżony do litery U lub C, fali (sinusoidy), zdeformowanej leżącej litery S lub Z, półkola, lub kształt zamkniętego czworoboku (skrzynkowe). Szkło profilowe bardzo często jest zbrojone drutami stalowymi ułożonymi w kierunku długości wyrobu (rzadziej siatką metalową). Obecnie najczęściej spotyka się na rynku szkło profilowe o kształcie litery U, o czym świadczy wydanie odpowiedniej normy dla takiego szkła.

Szklane kształtki budowlane są to mało-wymiarowe bloki szklane, które mogą być stosowane do wykonywania przegród budowlanych zewnętrznych i wewnętrznych oraz świetlików stropowych lub posadzkowych. Najczęściej spotykanym asortymentem kształtek budowlanych są pustaki i luksfery. Rzadziej spotyka się cegły szklane, kształtki stropowe i kształtki posadzkowe. Kształtki pełne mogą mieć powierzchnię czołową gładką lub wzorzystą, a pustaki - wzór zdobniczy na wewnętrznej powierzchni ścianki czołowej. Szklane kształtki mogą być wytwarzane ze szkła bezbarwnego lub barwnego, mogą być barwione powierzchniowo zewnętrznie, lub w przypadku pustaków - wewnętrznie. Pustaki szklane powinny mieć wytrzymałość na ściskanie powyżej 1,96 MPa i odporność na nagłe zmiany temperatury co najmniej 30 K.

Szklane wyroby okładzinowe

Szkło walcowane mącone lub intensywnie zabarwione (czasami określane jako marblit) w postaci szyb o dużych wymiarach może być używane jako materiał okładzinowy ścian wewnętrznych. Jeżeli szkło takie jest pokrojone na małe płytki (np. o wymiarach 150x150 mm) stosuje się je podobnie jak klasyczne płytki okładzinowe ceramiczne. Osobny asortyment szklanych wyrobów okładzinowych stanowią płytki mozaikowe. Produkowane są one w postaci barwnych nieprzezroczystych płytek o wymiarach 20x20x4 mm, które nakleja się na arkusze papieru (np. o wymiarach 314x x314 mm) lub na papier w postaci taśmy (o wymiarach 314x6000 mm). W takiej postaci przykleja się je na ścianie, a następnie papier usuwa się.

Do swoistych wyrobów okładzinowych można zaliczyć lustra szklane lub szyby zespolone stosowane do tzw. szklenia strukturalnego, pokrywającego całe elewacje budynków.

Dachówki szklane

Ten rodzaj szkła budowlanego jest coraz rzadziej stosowany, tym niemniej wypada o nim wspomnieć. Szklane dachówki mają kształt skoordynowany z kształtem dachówek ceramicznych i są one wmontowywane między dachówkami ceramicznymi, w pewnych odstępach, dla naturalnego oświetlenia strychów.

Wyroby szklane dla Izolacji termicznej

Jednym z podstawowych asortymentów szkła do izolacji termicznej jest szkło piankowe otrzymywane z proszku szklanego zmieszanego z odpowiednimi środkami spieniającymi, który ulega spienieniu przy podgrzewaniu do odpowiednich temperatur. W wyniku takiego procesu otrzymuje się materiał stanowiący strukturę komórkową (pianę) wypełnioną gazami, w której szkielet jest zbudowany ze szkła. Wyroby ze szkła piankowego mają postać płyt, bloczków, granul lub grysu.
Gęstość objętościowa szkła piankowego zawiera się w przedziale 0,09-0,40 g/cm3 - najczęściej 0,13-0,20 g/cm3. Wytrzymałość na ściskanie wynosi 0,8-3,0 MPa.

Następnym rodzajem szkła izolacyjnego jest krótkie włókno szklane, lub ciągłe włókno szklane w postaci tkanin. Do najważniejszych wyrobów wytwarzanych z krótkich włókien szklanych należą:

• welon szklany (czasami zwany watą szklaną) - taśma z włókien szklanych o grubości 10-18 (m ułożonych w sposób nieuporządkowany, zaimpregnowana lepiszczem,

• płyty miękkie, o gęstości objętościowej 15-40 kg/m3, impregnowane żywicami,

• płyty twarde, o gęstości objętościowej 40-120 kg/m3,

• maty i filce z włókien o grubości 5-8 mm, o gęstości objętościowej 20-25 kg/m3,

• elementy specjalne (np. półcylindry do izolacji rur).

Welon szklany jest stosowany bądź samodzielnie, bądź jako osnowa przy produkcji papy bitumicznej.

Inne produkty szklane stosowane w budownictwie

Wśród innych produktów szklanych stosowanych w budownictwie należy wymienić


szkliste krzemiany alkaliczne (sodu i potasu) stosowane w wielu technologiach budowlanych w postaci wodnego roztworu powszechnie zwanego „szkłem wodnym". Jest to materiał wykorzystywany, np. przy wytwarzaniu cementów kwasoodpornych, porowatych materiałów krzemianowych, do zapraw i tynków jako środek klejący, dla wzmacniania podłoży (gruntów), jako środek antykorozyjny itd.

Do produktów szklanych wykorzystywanych w budownictwie należą także klasyczne włókna szklane wykorzystywane do wytwarzania różnych wyrobów z laminatów szklanych (włókno szklane + żywice organiczne) stosowanych w budownictwie. Włókno szklane o specjalnym składzie chemicznym i dużej odporności na działanie alkaliów stosowane jest (stosunkowo rzadko) do zbrojenia betonu.

Cechy szkła istotne dla stosowania w budownictwie

Najważniejsze cechy szkła, rozpatrywane z punktu widzenia zastosowania w budownictwie i ważne dla eksploatacji zawierają następujące grupy właściwości: cechy optyczne, cechy mechaniczne, cechy chemiczne, cechy termiczne.

Cechy optyczne

Te cechy są ważne przy stosowaniu szkła do wykonywania przegród budowlanych, zarówno zewnętrznych jak i wewnętrznych, gdy zachodzi potrzeba oddzielenia przestrzeni od siebie z jednoczesnym przepuszczeniem światła do wnętrza pomieszczeń. Przegroda budowlana, której elementem jest okno, wykorzystuje podstawową właściwość szkła tj. jego przezroczystość (przepuszczalność światła). Szkło, przepuszczając światło, jednocześnie odgradza wnętrze budynku od warunków zewnętrznych.

Pojęcie przepuszczalności światła przez szkło jest cząstkowym przypadkiem zjawisk obejmujących przepuszczalność (przechodzenie przez szkło) promieniowania elektromagnetycznego od promieni X poczynając, poprzez zakres ultrafioletowego promieniowania, światła widzialnego, na promieniowaniu podczerwonym (nawet w zakresie dalekiej podczerwieni) kończąc. Strumień promieniowania padającego na szkło częściowo ulega odbiciu, częściowo jest absorbowany (pochłaniany) a reszta przechodzi na drugą stronę. Konwencjonalne szkło sodowo-wapniowo-krzemia-nowe, bez specjalnych dodatkowych składników, jest bezbarwne i przepuszcza

• w zakresie ultrafioletu zaledwie kilka procent promieniowania,

• w zakresie widzialnym - 80-90%,

• a w zakresie podczerwonym - kilkanaście lub nieco więcej procent padającego promieniowania.

Jeżeli do składu szkła wprowadzone będą składniki selektywnie pochłaniające światło, to

otrzymuje się wtedy szkło barwne o różnym natężeniu barwy. Szkła o selektywnym pochłanianiu promieniowania lub o selektywnej przepuszczalności (naogół są to szkła o specyficznym składzie chemicznym) są stosowane do wykonywania przegród budowlanych o szczególnym znaczeniu. Szkła takie między innymi znajdują następujące zastosowania.

• Szkła przepuszczające w dużym stopniu promieniowanie ultrafioletowe (tzw. szkła uwiolowe) stosuje się do szklenia sal operacyjnych, sanatoriów, żłobków, pomieszczeń aseptycznych itd.

• Szkła pochłaniające całkowicie promieniowanie ultrafioletowe używa się do szklenia pomieszczeń bibliotecznych, archiwalnych, galerii, muzeów itp.

• Szkła pochłaniające promieniowanie X stosuje się do budowy przegród budowlanych w pomieszczeniach, gdzie pracują aparaty rentgenowskie lub inne przyrządy tego typu wydzielające promieniowanie jonizujące.

• Szkła barwne w budownictwie stosuje się głównie dla uzyskania odpowiednich efektów estetycznych.

Do cech optycznych szkła zalicza się także zdolność odbijania światła uwidoczniająca się w postaci połysku. Konwencjonalne szkło ma ograniczone zakresy odbicia (4-8%) i ich połyskliwość nie jest zbyt duża. Dla uzyskania pożądanych, zwiększonych efektów odbicia światła, powierzchnię szkła poddaje się specjalnej obróbce (trawienie, nanoszenie specjalnych powłok na powierzchnię). Połysk szkła bierze się głównie pod uwagę przy stosowaniu szkła jako okładziny przegród budowlanych lub elewacji budynków.

Cechy mechaniczne

Mechaniczne właściwości szkła odgrywają istotną rolę przy praktycznym stosowaniu tego tworzywa. Mechaniczna wytrzymałość szkła zależy w dużym stopniu od stanu jego powierzchni, składu chemicznego, stopnia odprężenia, jednorodności, rodzaju środowiska, temperatury i wymiaru badanych próbek. Teoretyczna wytrzymałość na rozciąganie szkła doskonałego, wyliczona na podstawie siły wiązań między elementami struktury wewnętrznej, powinna wynosić 10000-30000 MPa. Wady struktury w szkłach rzeczywistych obniżają tę wytrzymałość do poziomu wartości rzędu 4000 MPa osiąganej przez pojedyncze próbki włókien szklanych. Mikrowady na powierzchni szkła powodują dalsze obniżenie wytrzymałości do wartości rzędu mniej niż 1000 MPa osiąganej przez świeże powierzchnie szkła z politurą ogniową lub kwasową, lecz w krótkim stosunkowo czasie szkła takie obniżają swoją wytrzymałość do około 100 MPa. Makroskopowe wady powierzchni szkła powstające w toku zwykłego użytkowania obniżają wytrzymałość szkła do poziomu kilkudziesięciu MPa.

Szkło ma zróżnicowaną wytrzymałość mechaniczną w zależności od kierunku działania siły. Ma ono w miarę wysoką wytrzymałość na ściskanie rzędu 500-2000 MPa, oraz stosunkowo niską wytrzymałość na rozciąganie rzędu 30-90 MPa i na zginanie 25-85 MPa.

Twardość szkła jest względnie wysoka co sprzyja dużej odporności szkła na zarysowanie i ścieranie. Mikrotwardość szkieł zawiera się w przedziale 4000-12 000 MPa.

Sprężystość szkła jest wysoka i zależy w dużym stopniu od składu chemicznego. Cechę tę charakteryzują następujące wielkości:

• wartość modułu sprężystości Younga E zawiera się w przedziale 50-120 GPa,

• wartość modułu sprężystości przy ścinaniu G w granicach 20-45 GPa.

• współczynnik deformacji poprzecznej (liczba Poissona) zawiera się w granicach 0,18-0,30.

Szkło jest tworzywem kruchym i odkształcenia plastyczne są znikome w porównaniu z odkształceniami sprężystymi, pomimo że odkształcenia sprężyste są również niezbyt duże. Za miarę kruchości szkieł przyjęto uważać odporność na dynamiczne obciążenia (uderzenie). Wytrzymałość szkła na uderzenie zginające jest również niezbyt wysoka i wynosi 1500-2000 J/m2. Kruchość jest stanem zależnym od temperatury, szybkości obciążania, stanu powierzchni, zmęczenia materiału, niejednorodności, naprężeń wewnętrznych, agresywności chemicznej otoczenia i składu chemicznego szkła.

Cechy chemiczne

Szkło samo w sobie uważane jest za neutralne chemicznie. Z punktu widzenia chemicznego istotną cechą szkła jest jego odporność chemiczna tj. zdolność przeciwstawiania się niszczącemu działaniu środków chemicznych. Dla szkła stosowanego w budownictwie najważniejszą cechąjest odporność chemiczna na działanie wody. Należy rozróżniać dwa sposoby oddziaływania wody na szkło: - w postaci ciekłej wody i wilgotnej atmosfery. Ciekła woda oddziaływuje na szkło przede wszystkim w wyniku wyługowywania rozpuszczalnych we wodzie krzemianów alkalicznych. Po wyługowaniu krzemianów pozostaje na powierzchni szkła blonka krzemionki (SiO2), która hamuje proces działania wody na szkło. Gdy objętość wody odziaływującej na szkło jest dostatecznie duża i są odprowadzane z miejsca reakcji produkty powstające przy niszczeniu szkła wygląd szkła zmienia się nieznacznie i takie działanie można uważać za mało szkodliwe. Natomiast gdy na szkło działa ograniczona ilość wody i produkty reakcji pozostają na miejscu ich powstawania, to wzrasta ich stężenie w miarę upływu czasu i to powoduje wtórne oddziaływanie na szkło produktów powstających przy niszczeniu szkła. Oddziaływanie takich

roztworów zbliżone jest do oddziaływania zasad na szkło.

Odporność szkła na działanie wody,

zwana także odpornością hydrolityczną, jest wyrażana ilością wyługowanych alkaliów w określonych warunkach badania (temperatura i czas), odniesioną do jednostki masy (odporność objętościowa) lub do jednostki powierzchni (odporność powierzchniowa). Szkła pod względem odporności hydrolity-cznej dzieli się na 5 klas. Przyjmuje się, że szkło stosowane w budownictwie powinno posiadać III klasę odporności hydrolitycznej.

Odporność szkła na działanie ługów jest znacznie mniejsza niż odporność na działanie wody. Niszczenie szkła roztworami zasad polega na rozpuszczaniu krzemionki znajdującej się w szkle i tworzeniu krzemianów. Następuje przy tym rozpuszczanie warstw powierzchniowych szkła całkowicie i takie działanie zwykle wywołuje naruszenie gładkości powierzchni szkła i utratę przezroczystości. Rozróżnia się trzy klasy odporności na działanie ługów zależnie od ilościowego ubytku masy próbki po gotowaniu w określonych warunkach.

Odporność szkła na działanie kwasów jest dużo większa niż odporność na działanie wody (ze względu na zobojętnianie wydzielonych ze szkła alkaliów), z wyjątkiem roztworów kwasu fluorowodorowego, który na zimno rozkłada szkło, oraz kwasu fosforowego, który rozkłada szkło już w temperaturze 100oC. Miernikiem odporności szkła na działanie kwasów jest ilość wyługowanych alkaliów lub ubytek masy próbki gotowanej w określonych warunkach (czas, stężenie kwasu) odniesiona do powierzchni próbki.

Odporność szkła na działanie gazów jest bardzo wysoka. Wyjątek stanowi mieszanina gazów z parą wodną. Obserwuje się to przy tzw. wietrzeniu szkła, które jest powodowane procesami chemicznych zmian na szkle spowodowanych działaniem pary wodnej (lub wody), oraz gazów zawartych w atmosferze, głównie CO2 i SO2. Mechanizm niszczenia szkła przez wilgotną atmosferę zaczyna się od zaadsorbowania na powierzchni szkła cząsteczek wody. Zaadsorbo-wana woda wiąże się strukturalnie ze szkłem i w postaci grup OH pokrywa jego powierzchnię. Te grupy powodują dalszą sorpcję wody o grubości kilkudziesięciu cząsteczek. Alkalia zawarte w szkle łączą się z wodą i powstaje warstewka stężonego roztworu alkalicznego i produktów rozpuszczania szkła. Przy dalszym oddziaływaniu wilgotnej atmosfery może nastąpić takie zniszczenie powierzchni szkła, że wystąpi zmętnienie szkła (zwietrzenie) i co za tym idzie obniżenie jego istotnej cechy jaką jest przezroczystość. Skutki wietrzenia szkła występują początkowo w postaci cienkiej iryzu-jącej warstewki (powodującej tęczowe odblaski), później - opalescencji, białego nalotu, galaretowatego osadu na powierzchni szkła, a na koniec - łusek. Wietrzenie szkła jest złożonym procesem chemicznym zbliżonym do oddziaływania wody na szkło. Odporność szkła na wietrzenie należy uwzględniać przy transporcie, przechowywaniu i użytkowaniu szkła. Wietrzenie szkła zależy od zwilżalności szkła, na którą można oddziaływać czynnikami fizycznymi i chemicznymi. Jednym z wielu problemów związanych z metodami zabezpieczania szkła przed wietrzeniem jest obróbka szkła mająca na celu hydrofobizację powierzchni szkła, która może mieć duże znaczenie praktyczne ułatwiające zmywalność powierzchni szklanej.

Cechy termiczne

Wśród cech termicznych szkła, mających znaczenie przy stosowaniu tego tworzywa w budownictwie, należy wymienić przede wszystkim następujące:

Przewodność cieplna szkła jest stosunkowo niska. Miernikiem tej cechy jest współczynnik przewodności cieplnej l, który dla różnych szkieł zawiera się w przedziale od 0,7 do 1,35 W/mK. Szkło okienne ma wartość współczynnika przewodności cieplnej 0,97 W/m2K co wskazuje, że szkło jest około 400 razy gorszym przewodnikiem ciepła niż miedź (1Cu*393 W/m2K). Ta względnie dobra izolacyjność cieplna szkła z powodzeniem jest wykorzystywana w budownictwie. Izolacyjność cieplną wyrobów szklanych można znacznie zwiększyć nadając szkłu odpowiednią postać, np. formując bardzo cienkie włókna, lub spieniając szkło.

Rozszerzalność cieplna szkła jest kolejną cechą ważną dla zastosowań w budownictwie. Miarą rozszerzalności cieplnej szkła jest liniowy współczynnik rozszerzalności cieplnej a. Dla ogółu szkieł konwencjonalnych zawiera się on w bardzo szerokim zakresie od 510-7 K-1 dla szkła krzemionkowego do 15010-7 K-1 dla szkieł o dużej zawartości alkaliów. Szkło budowlane ma współczynnik rozszerzalności cieplnej a w granicach (90-100)-10"7-K"1. Rozszerzalność cieplna szkła ma bardzo duże znaczenie przemysłowe w technologii wytwarzania szkła. Jednak i przy stosowaniu szkła w budownictwie wielkość ta musi być brana pod uwagę, gdyż związana jest ona w dużym stopniu z inną cechą termiczną szkła, jaką jest odporność termiczna.

Odporność termiczna szkła jest zdefiniowana jako zdolność szkła do wytrzymywania nagłych zmian temperatury bez zniszczenia. Określa się ją przez pomiar największej różnicy temperatury jaką mogą wytrzymywać, nie pękając, próbki szkła lub wyroby szklane studzone raptownie w określonych warunkach. W odróżnieniu od innych cech termicznych szkła, odporność termiczna jest charakterystyką szkła zależną od

intensywności przekazywania ciepła na powierzchni szkła, jakości tej powierzchni oraz od wymiarów geometrycznych próbki lub wyrobu. Dlatego też rozróżnia się odporność termiczną szkła jako tworzywa, określaną na znormalizowanych próbkach oraz odporność termiczną wyrobu szklanego, określaną na gotowych wyrobach. Ta cecha szkła jest skomplikowanym zespołem podstawowych właściwości szkła, z których najważniejszymi są: rozszerzalność cieplna, przewodność cieplna, stan powierzchni, oraz wytrzymałość na rozciąganie w warstwach powierzchniowych. Odporność na nagłe zmiany temperatury, mierzona różnicą temperatur DT, kształtuje się dla różnych szkieł od około 35 K dla opakowań szklanych, poprzez około 70 K dla szkieł płaskich i 150 K dla szkieł technicznych do 250 K dla szkła boro-krzemowego i 800 K dla szkła krzemionkowego. Podejmując decyzję o zastosowaniu szkła należy także uwzględniać fakt, że szkło wytrzymuje około 8 razy większe zmiany temperatury przy nagłych nieskupionych ogrzaniach niż przy nagłych oziębieniach, Szkło hartowane ma około 2-4 krotnie wyższą odporność na nagłe zmiany temperatury niż szkło dobrze odprężone. Miejscowe (skupione) zmrożenie jest 1,5 razy mniej szkodliwe niż nagłe ochłodzenie całego przedmiotu szklanego, a miejscowe nagrzanie jest 3 razy mniej szkodliwe niż nagłe ochłodzenie całego przedmiotu szklanego.

Do ważnych cech cieplnych szkła zalicza się także niepalność tego tworzywa, oraz jego dostatecznie duża ognioodpor-ność. Konwencjonalne szkło stosowane w budownictwie nie zmienia swojej postaci do temperatur 500-600oC. Dopiero powyżej tych temperatur ulega deformacji, ale praktycznie nie wydziela żadnych substancji przy ogrzewaniu nawet do wyższych temperatur.

* * *

Zaprezentowany tutaj przegląd wyrobów szklanych stosowanych w budownictwie oraz cech szkła jako tworzywa ważnych z punktu widzenia tych zastosowań wskazują, że szkło jest tworzywem, bez którego nie można sobie wyobrazić żadnej współczesnej budowli. Uwzględnienie tych danych przy projektowaniu i wykonawstwie umożliwi efektywniejsze wykorzystanie szkła w obiektach budowlanych.

Prof. dr hab. inż. Bolesław Ziemba Warszawa
więcej informacji: Świat Szkla 3/2005

 

 

 

01 chik
01 chik