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

Ŝ

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

Ŝ

ej 

temperatury krzepni

ę

cia.

Przezroczysta, bezpostaciowa substancja otrzymywana 

ze stopionych surowców mineralnych, które zostaj

ą

 

przechłodzone w taki sposób, 

Ŝ

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

Ŝ

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

Ŝ

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

ęŜ

enia  od 30 do 100 MPa)

- wytrzymało

ść

 na rozci

ą

ganie

30 do 70 MPa

..

(du

Ŝ

a niejednorodno

ść

 cechy, materiał kruchy)

- wytrzymało

ść

 na zginanie: 

- zwykłe  

30 do 60 MPa

- hartowane

150 do 250 MPa

- moduł spr

ęŜ

ysto

ś

ci                           

50 do 80 GPa

..

(zale

Ŝ

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

Ŝ

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/