Стекло в архитектуре
[
Объемы производства стекла на мировом рынке.
Без угрозы для здоровья.
Стекло считается едва ли не эталоном хрупкости. При разрушении стеклянного полотна образуются крупные и очень опасные осколки. Высокой хрупкость стекло обязано своему самому твердому компоненту – оксиду кремния, который не способен воспринимать пл
астическую деформацию изгиба. Попытки повысить ударную прочность стеклянных изделий предпринимались с древности. Так, методом проб и ошибок было обнаружено, что некоторого упрочнения стекла можно достичь благодаря введению в состав шихты специальных компонентов, в частности оксида магния.
В начале прошлого века стекольщики взяли на вооружение металлургический опыт. Был разработан метод термического предварительного напряжения (аналог закалки металла), который используется и в наши дни. Для повышения прочностных характеристик стекло помещают в печь, нагревают до температуры около 600˚С и затем быстро охлаждают. В результате внутренние растянутые слои стеклянного полотна оказываются заключенными в сжатой наружной оболочке. Позднее выяснилось, что такого же эффекта можно достичь и химическим способом. Верхние слои стекла подвергаются сжатию за счет ионного обмена. В процессе закаливания (термического или химического) оптические и другие показатели стеклянных изделий остаются в норме.
Термическая и ударная прочность закаленного стекла соответственно в три и шесть раз выше, чем у обычного стекла. При разрушении упрочненные листы рассыпаются на мелкие и вполне безобидные кусочки.
Подчеркнем, что тонированные стекла, характеризующиеся высоким коэффициентом поглощения солнечного света (более 25%), нуждаются в упрочнении посредством закалки. В процессе эксплуатации окрашенное остекление подвергается неравномерному нагреву, что приводит к возникновению значительных внутренних напряжений и, как следствие, разрушению стекла.
Вместе с тем закаленному стеклу присущ один существенный недостаток – табу на механическую обработку. Его нельзя резать, сверлить, шлифовать (эти операции следует производить до закалки стекла). Еще один минус – спонтанное саморазрушение, которое происходит по вине остаточных напряжений.
Важно, чтобы разбитое стекло не разлеталось во все стороны, а удерживалось некой стабильной основой. С этой задачей хорошо справляются стекла, упрочненные стальной сеткой. К тому же такая продукция обладает повышенной огнестойкостью. Однако применение армированных стекол ограниченно, прежде всего, из-за низких оптических свойств.
В 1910 году был изобретен способ производства многослойного высокопрочного стекла, которое даже назвали пуленепробиваемым. Продукт представлял собой композитный материал, в котором между стеклами (двумя и более) помещалась целлулоидная пленка. Подобное стекло получило широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности, особенно в их военных отраслях.
Метод получил дальнейшее развитие. В компании Pilkington была разработана технология производства безопасного трехслойного стекла (триплекс). Стекла в таких изделиях соединяются посредством поливинилбутиральной пленки. Собранный комплекс подвергают автоклавной обработке при температуре 140 – 160˚С и давлении 12 атм. Слоенная структура не только придает триплексу высокую ударопрочность, но и обеспечивает безосколочный характер разрушения. При сильном ударе мелкие осколки не разлетаются, а удерживаются пленкой. Многослойное стекло производится также методом заливки, при котором зазор между стеклами заполняется специальной полимерной смолой. Под действием ультрафиолетового излучения смола отверждается и прочно скрепляет стекла. Такая технология не требует предварительной подготовки листов. В состав полимерной смеси можно вводить пигменты, что позволяет получать тонированные изделия. Правда, заливной триплекс более подвержен расслоению и, следовательно, менее долговечен, нежели его пленочный «собрат».
В триплекс объединяют ударопрочные (закаленные и химически упрочненные методом травления), низкоэмиссионные, художественные (рельефные, узорчатые) и другие стекла. Кроме того, на рынке представлены ламинированные изделия, в состав которых входит особая акустическая пленка: Pilkington Optilamтм Phon, Stratophone (Glaverbel), SGG Stadip Silence® (Saint-Gobian). Благодаря высокой звукоизоляционной способности такие стекла отлично защищают здание от низкочастотного уличного шума. К тому же в отличие от монолитного стекла большой толщины (или сочетания стекол разной толщины), традиционно используемого в звукоизоляционных целях, акустическая ламинированная продукция не имеет критической частоты (т.е. частоты, при которой резко снижается уровень звукоизоляции). Помимо триплексов производят и комплексы из пяти (пентаплексы) и более (полиплексы) слоев. Последние обладают исключительной прочностью. Достаточно сказать, что малериал толщиной 6 см является пуленепробиваемым и способен отразить выстрел в упор из боевой винтовки. В многослойную композицию включают даже высокопрочный поликарбонат. Особая тема – безопасный стеклопакет. Долгие годы в таких изделиях с наружной стороны устанавливались закаленные стекла, а с внутренней – триплекс. Появление закаленных продуктов с селективным покрытием изменило ситуацию. Специалисты компании Glaverbel предложили «перевернуть» стеклопакет. Очевидно, что триплекс более уместен снаружи. Во-первых, многослойное стекло не осыпается при разрушении, что особенно важно для высотных зданий. Осколки закаленного стекла при падении с высоты представляют реальную опасность для прохожих. Во-вторых, высококачественный триплекс не имеет оптических искажений, свойственных закаленному стеклу (угловое смещение вторичного изображения, возникающее в силу напряжения поверхностных слоев). Между тем самые незначительные дефекты (до 1%) стеклоизделий могут нарушить визуальную плоскость прозрачных или зеркальных фасадов.
Комментарий специалиста
Вячеслав Коломиец, генеральный директор компании TGE
Философская идея изменения характеристик остекления в зависимости от окружающей среды стара, как стекольный мир. В наши дни выпускается множество специальных стекол: тонированные, солнцеотражающие, низкоэмиссионные и так далее. Однако все они обладают заданными при производстве абсолютно статичными свойствами. Между тем условия внутри и снаружи здания постоянно меняются. Скажем, естественное освещение зависит от времени суток, сезона, погоды. Обитателям застекольного пространства подчас требуется приватная и комфортная атмосфера.
Наша компания предлагает электрохромные стекла, прозрачность которых можно регулировать одним нажатием кнопки переносного пульта. Под воздействием электрического ток (напряжение 2 В) активная полимерная прослойка триплекса приобретает насыщенную окраску. При отключении электричества полимерная композиция возвращается в исходное прозрачное состояние. Наша технология позволяет производить электрохромное стекло различного цвета (синее, бронзовое, серое).
Скачать реферат