2010-12-27
1
Szkło w budownictwie
Szkło w budownictwie
(materiał i wyroby)
(materiał i wyroby)
Proces zeszklenia
Przy przechłodzeniu przej
ś
cie w sposób ci
ą
gły ze stanu
ciekłego w stan cieczy przechłodzonej o du
ż
ej lepko
ś
ci
tj. w stan ciała stałego o strukturze bezpostaciowej.
(Z tego wynika izotropowy charakter materiału)
Ogólna definicja szkła
Ciecz przechłodzona
Ciało istniej
ą
ce w stanie ciekłym poni
ż
ej
temperatury krzepni
ę
cia.
Przezroczysta, bezpostaciowa substancja otrzymywana
ze stopionych surowców mineralnych, które zostaj
ą
przechłodzone w taki sposób,
ż
e nie nast
ę
puje
krystalizacja składników.
2010-12-27
2
Historia
- materiał znany od ok. 5000 lat
(Babilon, Egipt, Fenicja, potem Rzym i Bizancjum)
- rok 1241 Wenecja
..
(uruchomienie huty szkła, produkcja luster)
- na terenach Polski
- pocz
ą
tki wytwarzania od XII w.
- w XVI w. istnieje 30 hut szkła,
- koniec XIX w. produkcja przemysłowa
Ź
ródło: Schittich C.: Glass Construction Manual, Basel: Birkhauser, Berlin 1999.
Rodzaje szkła
Szkła naturalne
obsydian
tektyt
skała magmowa wylewna powstała w wyniku
gwałtownego stygni
ę
cia magmy pod wod
ą
bogate w krzemionk
ę
(SiO
2
) naturalne
szkliwo wulkaniczne
2010-12-27
3
Rodzaje szkła
Szkło sztucznie wytwarzane:
-
zwykłe sodowo-wapniowo-krzemianowe
..
(najszersze zastosowanie, w tym w budownictwie)
- ołowiowe (kryształowe)
..
(szkła optyczne, osłona przed promieniowaniem rtg, rury neonowe)
- glinowo-krzemowe
...
(odporne na wysok
ą
temperatur
ę
)
- borowo-krzemowe
…
(odporne chemicznie, odporne na nagłe zmiany)
- krzemowe
…
(sama krzemionka SiO
2
, odporne chemicznie w wysokiej temperaturze)
- fotochromowe
…
(o zmiennej przepuszczalno
ś
ci optycznej, zmienia barw
ę
pod wpływem UV)
- krzemowo-sodowe, krzemowo-potasowe
…
(rozpuszczalne w wodzie [spoiwa krzemianowe – szkła wodne])
Surowce do produkcji zwykłego szkła sodowo-wapniowo-
krzemianowego
Składniki podstawowe
-
krzemionka SiO
2
(piasek kwarcowy)
68 do 74%
(ciało szkliste)
- w
ę
glan wapniowy CaCO
3
7 do 14%
(utwardza szkło, nadaje odporno
ść
chemiczn
ą
i połysk)
- soda Na
2
CO
3
12 do 16%
(obni
ż
a temperatur
ę
topnienia piasku z ok. 1700 do 1400
o
C )
Składniki dodatkowe
-
tlenki Al
2
O
3
, MgO
(ułatwiaj
ą
obróbk
ę
na gor
ą
co, podwy
ż
szaj
ą
odp. chem. i wytrzymało
ść
)
- tlenki arsenu, antymonu, zwi
ą
zki fluoru
(ułatwiaj
ą
klarownie szkła – usuni
ę
cie p
ę
cherzyków powietrza
i ujednorodnienie – temperatura ok. 1700
o
C)
- stłuczka szklana
(przyspiesza topienie masy)
2010-12-27
4
Wymagany skład tlenkowy szkła
sodowo-wapniowo-krzemianowego
(PN-EN 572.1 Szkło w budownictwie)
- SiO
2
69 do 74%
- CaO
5 do 12%
- NaO
12 do 16%
- MgO
0 do 6%
- Al
2
O
3
0 do 3%
Mikrostruktura szkła (budowa molekularna)
Tetraedryczna jednostka buduj
ą
ca (SiO
4
)
Ź
ródło: Holloway D. G., The Physical Properties of Glass, Wykeham Publications, London 1973.
2010-12-27
5
Mikrostruktura szkła wg Zachariasena Warrena i Biscoe
krzemionka
z dodatkiem sodu
budowa czystego
krystalicznego SiO2
budowa szkła
krzemowego
Ź
rodło: http://www.chemistry.ohio-state.edu/~grandinetti/research/InorganicGlass.html
Mikrostruktura szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego
2010-12-27
6
Podstawowe wła
ś
ciwo
ś
ci szkła
- g
ę
sto
ść
2,4 do 2, 6 g/cm
3
- wytrzymało
ść
na
ś
ciskanie
300 do 1000 MPa
(uwaga: mikrodefekty wewn
ę
trzne i makroskopowe wady powierzchni
w praktyce ograniczaj
ą
napr
ęż
enia od 30 do 100 MPa)
- wytrzymało
ść
na rozci
ą
ganie
30 do 70 MPa
..
(du
ż
a niejednorodno
ść
cechy, materiał kruchy)
- wytrzymało
ść
na zginanie:
- zwykłe
30 do 60 MPa
- hartowane
150 do 250 MPa
- moduł spr
ęż
ysto
ś
ci
50 do 80 GPa
..
(zale
ż
y od składu chemicznego)
Podstawowe wła
ś
ciwo
ś
ci szkła
- twardo
ść
wg skali Mohsa
5 do 7
wg Vickers’a
6 do 10 GPa
d
2010-12-27
7
Podstawowe wła
ś
ciwo
ś
ci szkła
- materiał bardzo kruchy
(du
ż
a wytrzymało
ść
na
ś
ciskanie, mała na rozci
ą
ganie)
- mała odporno
ść
na uderzenia
- przewodno
ść
cieplna
ok. 1 W/mK
(dla szkła płaskiego warstwowego ok. 0,5 W/mK)
- współczynnik całkowitej transmisji energii
słonecznej
- refleksyjne
ok. 30%
- zwykłe
ok. 85%
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
1/ Płaskie
2/ Kształtki
Float
Ci
ą
gnione
Walcowane
Warstwowe
- pustaki
- luksfery
- kopułki
- itp.
- zwykłe
- polerowane
- hartowane
- matowe
- mleczne
- wzorzyste
- refleksyjne
- itp.
- szyby zespolone
- szkło laminowane
(bezpieczne,
ochronne)
- podłogowe
- itp.
3/ Profile
4/ Włókna
5/ Szkło piankowe
- ceowniki
- faliste
- prostok
ą
tne
- itp.
- tkaniny
- włókniny
- maty
- welon
- itp.
- białe
- czarne
2010-12-27
8
Płaskie
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Wzorzyste
Wielowarstwowe
Refleksyjne
Zbrojone
Barwne
Zwykłe ci
ą
gnione
1/ Szkło płaskie
ci
ą
gnione
2/ Szkło płaskie typu
FLOAT
(„spławiane”)
3/ Szkło lane
walcowane
surowe, wzorzyste,
zbrojone siatk
ą
stalow
ą
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
2010-12-27
9
Szkło płaskie ci
ą
gnione
(metoda Fourcaulta)
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
ś
ródło: Klindt L. B., Klein W.: Szkło jako materiał budowlany, Arkady, Warszawa 1982.
Szkło płaskie typu FLOAT
(metoda Pinkiltona)
Wylewanie masy szklanej na powierzchni cyny.
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
Ź
ródło: http://www.samnet.com.pl/technologia.htm
2010-12-27
10
Szkło płaskie typu FLOAT
(metoda Pilkingtona)
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
Ź
ródło: http://www.samnet.com.pl/technologia.htm
Kształtki: pustaki, luksfery, dachówki, kopuły do
ś
wietlaj
ą
ce, itp.
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
2010-12-27
11
Profile szklane
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Włókna szklane
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Ś
rednice włókien:
5 do 30
µ
m – wełny
5 do 13
µ
m – prz
ę
dza
1 d 3
µ
m - termoizolacja
2010-12-27
12
Ciekawsze zastosowania szkła w budownictwie
Szklana Piramida - Louvre
(arch. I.M. Pei)
Ź
ródło:
http://www.greatbuildings.com/buildings/Pyramide_du_Louvre.html
Ciekawsze zastosowania szkła w budownictwie
Grand Canyon Skywalk
(szkło klejone 4- warstwowe)
http://www.grandcanyonskywalk.com/