Admin
Szkło znane jest ludzkości od zawsze. Kultury żyjące w pobliżu wulkanów miały dostęp do szkła występującego naturalnie w rozmaitych rodzajach i zabarwieniach. Dzisiaj szkło jest wszędzie. Lista jego codziennych zastosowań jest po prostu gigantyczna. Szyby okienne, lustra, lampy, szklane wazony, butelki, szklanki i inne szklane pojemniki. Ale szkło może znacznie więcej - a ludzie mogą teraz zrobić jeszcze więcej za pomocą materiału, jakim jest szkło, które towarzyszyło ludzkości od samego początku. Szkło może tworzyć się naturalnie, gdy wysoka temperatura - uderzenia pioruna, erupcje wulkanów - topi piasek kwarcowy. Piasek kwarcowy, wapno, soda i potaż oraz dolomit i skaleń to do dziś podstawowe surowce do produkcji szkła. Skład jest nieznacznie zróżnicowany w zależności od pożądanego produktu końcowego i wymagań dotyczących dalszych zastosowań. Szkło powstaje z niego w tzw. hutach szkła poprzez stapianie w „piecu szklarskim” przy wysokiej temperaturze. Struktura szkła zostaje zachowana po ostygnięciu, szkło nie krystalizuje.
Szkło jest produkowane od 5000 lat
Według współczesnych danych szkło zostało po raz pierwszy wyprodukowane przez człowieka około 3000 lat p.n.e, czyli około 5000 lat temu, w Mezopotamii i Egipcie i było używane głównie do wyrobu biżuterii i małych naczyń. Od około 1500 r. p.n.e. wykonano pierwsze puste naczynia ze szkła. Sztuka wytwarzania szkła znacząco przyczyniła się do popularyzacji i późniejszego rozwoju technicznego szkła. Na przykład w XIII wieku Wenecja była uważana za źródło środkowoeuropejskiej sztuki wytwarzania szkła – w całym mieście istniały huty szkła, a na pobliskiej wyspie Murano produkowano znane na całym świecie szkło Murano. Przeszklenia okienne pojawiły się około 1000 r.n.e. jako pierwsze zastosowanie w budownictwie, wówczas grube, faliste i zawierające pęcherzyki powietrza. Nowoczesna technologia produkcji szkła była wciąż w odległej przyszłości.
Dodatkowo materiał, który dziś wydaje nam się tak przyziemny, jest daleki od wyczerpania granic swoich możliwości. Dotyczy to nie tylko wymagań statycznych/mechanicznych, ale także, co jest szczególnie ważne, jeśli chodzi o kwestie projektowe. Ponieważ ze szkłem jako materiałem budowlanym prawie wszystkie projekty budowlane nie są ograniczone pod podstawowymi dla materiałów budowalnych wymaganiami . Więc dokąd zmierza podróż? Czas na przegląd tego, co warto i trzeba o szkle wiedzieć!
Czym właściwie jest szkło?
Szkło dowolnego rodzaju oraz to, używane obecnie w branży budowlanej w rzeczywistości nosi bardziej profesjonalnie poprawną nazwę szkło krzemianowe sodowo-wapniowe, zgodnie z jego technologią produkcji. W rzeczywistym sensie fizycznym szkło jest bezpostaciowym ciałem stałym, bez uporządkowanej struktury wewnętrznej, bo bardzo wysoka lepkość cieczy w stanie stopionym uniemożliwia wytworzenie struktur wewnętrznych. Ponieważ – w bardzo dobrym przybliżeniu – szkło po ostygnięciu ma wewnętrzną strukturę jak w postaci płynnej, nazywa się je również zestaloną/przechłodzoną cieczą. Nie jest to prawdą, jako że Termin ciecz przechłodzona oznacza, że dana substancja poniżej temperatury krystalizacji znajduje się w stanie ciekłym ze wszystkimi tego konsekwencjami, tj. nadal jest płynna.
Głównymi surowcami do produkcji są odpowiednio piasek kwarcowy (60 procent), wapno i/lub Dolomit (15 procent) i soda (19 procent) to wszystkie składniki, które występują obficie w naturze i nie powodują poważnych problemów z utylizacją. Obejmuje to, w zależności od wybranego przepisu, około 6 procent wypełniaczy, a także 20 procent czystego potłuczonego szkła.
Właściwości szkła
Proces produkcyjny zachodzący w wysokich temperaturach (średnio 1550 °C) jest technicznie bardzo złożony, ale dzisiaj zasadniczo – monitorowany i sterowany przez kamery i czujniki – odbywa się niejako sam, automatycznie. Niektóre z głównych ogólnych właściwości materiału szklanego to:
-
nie jest łatwopalny ani palny
-
gładka i jednolita powierzchnia, łatwa do utrzymania w czystości (doskonałe właściwości higieniczne)
-
wysoka odporność na większość zasad i kwasów, nierozpuszczalny w wodzie i w ogromnym stopniu odporny na korozję
-
prawie idealnie niezmienny w kształcie i kolorze
-
niewrażliwy na mróz i ciepło (temperatury wewnętrzne i zewnętrzne), bezwonny
-
nie ma stałej temperatury topnienia, ale ta jest zawsze wysoka, specjalne szkła ceramiczne mogą bez problemu pracować w temperaturze do 750oC
-
to materiał izotropowy, czyli jego właściwości mechaniczne i termiczne są takie same we wszystkich kierunkach.
-
słaby przewodnik dla elektryczności
Przegląd materiałów budowlanych ze szkła
Właściwości fizyczne szkła istotne dla zastosowania w budownictwie zostały udokumentowane w europejskiej normie PN EN 572-1. Wśród nich można również znaleźć następujące sześć podstawowych definicji i różne procesy produkcyjne:
-
Szkło float: przezroczyste, przezroczyste lub barwione szkło sodowe, uważane za szczególnie wysokiej jakości z równoległą i ognistą polerowaną powierzchnią do użytku wewnątrz i na zewnątrz budynków
-
szkło płaskie ciągnione: szkło płaskie, przezroczyste i przezroczyste (możliwe jest również barwienie) wytwarzane podczas początkowego pionowego i ciągłego procesu ciągnienia o zwykłej grubości i ognioodpornej powierzchni po obu stronach
-
Szkło dekoracyjne: przezroczyste, półprzezroczyste lub barwione szkło sodowe wytwarzane przez ciągłe Odlewanie i końcowe walcowanie podczas produkcji
-
Szkło dekoracyjne z drutem: produkcja jest identyczna ze szkłem dekoracyjnym, ponadto spawane siatki stalowe są wkładane we wszystkie punkty przecięcia; powierzchnia może być ostatecznie ozdobiona lub gładko walcowana, w zależności od późniejszego użycia
-
polerowane szkło druciane: płaskie, przezroczyste i przezroczyste szkło wapniowo-sodowe z równoległymi polerowanymi powierzchniami, wykonane przez szlifowanie powierzchni i polerowanie szkła ozdobnego z drutu
-
Szkło profilowane z wkładkami drucianymi lub bez: półprzezroczyste przezroczyste lub barwione szkło sodowe, które jest najpierw odlewane lub walcowane, a następnie (z wkładką drucianą lub bez) wygięte w kształt litery U
Różne możliwości zastosowań szkła
Możliwości wykorzystania szkła znacznie się rozszerzyły wraz z postępem technologii produkcji, a konstrukcja ze szkła staje się coraz bardziej złożona. Na przykład rozmiary dużych elementów konstrukcyjnych ze szkła w budynkach mieszkalnych i komercyjnych osiągnęły teraz rozmiary, które jeszcze kilka lat temu były nie do pomyślenia nawet dla najbardziej wymagających profesjonalistów. Dzięki temu szkło może nawet pełnić typowe funkcje statyczne we wcześniej całkowicie nieznanych zastosowaniach, takich jak klejone szyby w ramach okien.
Zastosowanie szkła, szczególnie interesujące dla prywatnych budowniczych wewnątrz i na zewnątrz, obejmuje (oprócz starych znanych okien):
-
Ścianki działowe w szerokiej gamie opcji dekoracyjnych, formatów szkła i kolorów, które pozwalają oddzielić pomieszczenia i całkowicie je zrestrukturyzować
-
Dachy tarasowe i ogrody zimowe jako szczególnie indywidualne i stylowe rozwiązania chroniące przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi przez cały rok
-
Systemy przesuwnych ścian i drzwi przesuwnych, które tworzą przytulną atmosferę salonu nawet na zewnątrz
-
Zastosowanie szyb izolacyjnych do cieniowania, izolacji akustycznej oraz jako szkła przeciwsłonecznego i izolacji termicznej
Ciekawostki zastosowań
Oto kilka specyficznych, wybranych z dziesiątków istniejących rozwiązań, zastosowań szkła w budownictwie:
-
Szkło dźwiękoszczelne składa się z dwóch paneli o różnej grubości, z których jeden ma zwykle grubość 4 mm, a drugi do 14 mm, aby zmniejszyć rezonans. Szczelina powietrzna wynosi od 12 do 24 mm i jest częściowo wypełniona gazem szlachetnym, takim jak argon lub Krypton, w celu dalszej poprawy izolacji akustycznej. Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących izolacji akustycznej rosną wymagania dotyczące szczelności połączeń ram okiennych.
-
W przypadku szkła termoizolacyjnego i przeciwsłonecznego stosuje się tafle szkła, które posiadają powłokę z metali szlachetnych. Odbijają one promieniowanie cieplne w szczególności w celu zmniejszenia strat energii grzewczej. Szkło solarne dodatkowo ogranicza przedostawanie się energii słonecznej do budynku poprzez odbijanie promieniowania UV i podczerwonego. Jednak te właściwości odbijające wpływają również na fale telefonów komórkowych. Efektem tego jest słaby odbiór telefonów komórkowych w budynku.
-
Coraz popularniejsze są szklane okna, które dzięki foto katalitycznej powłoce "aktywna powłoka" na wewnętrznym panelu szklanym może zmniejszyć zanieczyszczenie pyłem w pomieszczeniach nawet o 60%. Aktywna powłoka została zaprojektowana tak, aby cząsteczki kurzu były przyciągane do okna w sposób niemal magnetyczny i utrzymywane na powierzchni szkła, aż w końcu opadną na podłogę lub parapet, skąd można je zetrzeć lub odkurzyć. Wszystko, czego wymaga ten proces, to światło dzienne lub sztuczne o mocy ponad 1000 luksów. Powłoka powinna trwać wiecznie i nie będzie miało na nią wpływu mycie okien
Można by o szkle napisać jeszcze wiele interesujących rzeczy, ale ze względu na to, że to jest tylko niezbyt długa opowiastka, zakończę ją informacją, że włókno szklane i powiązana z nim wełna szklana to bardzo rozpowszechnione materiały. Wełna szklana to doskonały materiał izolacyjny, ale o tym będzie oddzielny tekst – o wełnie mineralnej, której wełna szklana jest częścią.
Zdjęcie autorstwa: Mp, CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, via Wikimedia Commons