2010-12-27
Szkło w budownictwie
Szkło w budownictwie
(materiał i wyroby)
(materiał i wyroby)
Ogólna definicja szkła
Przezroczysta, bezpostaciowa substancja otrzymywana
ze stopionych surowców mineralnych, które zostają
przechłodzone w taki sposób, \
e nie następuje
krystalizacja składników.
Proces zeszklenia
Przy przechłodzeniu przejście w sposób ciągły ze stanu
ciekłego w stan cieczy przechłodzonej o du\
ej lepkości
tj. w stan ciała stałego o strukturze bezpostaciowej.
(Z tego wynika izotropowy charakter materiału)
Ciecz przechłodzona
Ciało istniejące w stanie ciekłym poni\
ej
temperatury krzepnięcia.
1
2010-12-27
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
- poczÄ…tki wytwarzania od XII w.
- w XVI w. istnieje 30 hut szkła,
- koniec XIX w. produkcja przemysłowa
y
ródło: Schittich C.: Glass Construction Manual, Basel: Birkhauser, Berlin 1999.
Rodzaje szkła
Szkła naturalne
obsydian
skała magmowa wylewna powstała w wyniku
gwałtownego stygnięcia magmy pod wodą
tektyt
bogate w krzemionkÄ™ (SiO2) naturalne
szkliwo wulkaniczne
2
2010-12-27
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 wysokÄ… temperaturÄ™)
- borowo-krzemowe
& (odporne chemicznie, odporne na nagłe zmiany)
- krzemowe
& (sama krzemionka SiO2, odporne chemicznie w wysokiej temperaturze)
- fotochromowe
& (o zmiennej przepuszczalności optycznej, zmienia barwę 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 SiO2 (piasek kwarcowy) 68 do 74%
(ciało szkliste)
- węglan wapniowy CaCO3 7 do 14%
(utwardza szkło, nadaje odporność chemiczną i połysk)
- soda Na2CO3 12 do 16%
(obni\
a temperaturÄ™ topnienia piasku z ok. 1700 do 1400oC )
Składniki dodatkowe
- tlenki Al2O3, MgO
(ułatwiają obróbkę na gorąco, podwy\
szają odp. chem. i wytrzymałość)
- tlenki arsenu, antymonu, zwiÄ…zki fluoru
(ułatwiają klarownie szkła  usunięcie pęcherzyków powietrza
i ujednorodnienie  temperatura ok. 1700oC)
- stłuczka szklana
(przyspiesza topienie masy)
3
2010-12-27
Wymagany skład tlenkowy szkła
sodowo-wapniowo-krzemianowego
(PN-EN 572.1 Szkło w budownictwie)
- SiO2 69 do 74%
- CaO 5 do 12%
- NaO 12 do 16%
- MgO 0 do 6%
- Al2O3 0 do 3%
Mikrostruktura szkła (budowa molekularna)
Tetraedryczna jednostka budujÄ…ca (SiO4)
y
ródło: Holloway D. G., The Physical Properties of Glass, Wykeham Publications, London 1973.
4
2010-12-27
Mikrostruktura szkła wg Zachariasena Warrena i Biscoe
budowa czystego budowa szkła krzemionka
krystalicznego SiO2 krzemowego z dodatkiem sodu
y
rodło: http://www.chemistry.ohio-state.edu/~grandinetti/research/InorganicGlass.html
Mikrostruktura szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego
5
2010-12-27
Podstawowe właściwości szkła
- gęstość 2,4 do 2, 6 g/cm3
- wytrzymałość na ściskanie 300 do 1000 MPa
(uwaga: mikrodefekty wewnętrzne i makroskopowe wady powierzchni
w praktyce ograniczajÄ… naprÄ™\
enia od 30 do 100 MPa)
- wytrzymałość na rozciąganie 30 do 70 MPa
..(du\
a niejednorodność cechy, materiał kruchy)
- wytrzymałość na zginanie:
- zwykłe 30 do 60 MPa
- hartowane 150 do 250 MPa
- moduł sprę\
ystości 50 do 80 GPa
..(zale\
y od składu chemicznego)
Podstawowe właściwości szkła
- twardość wg skali Mohsa 5 do 7
d
wg Vickers a 6 do 10 GPa
6
2010-12-27
Podstawowe właściwości szkła
- materiał bardzo kruchy
(du\
a wytrzymałość na ściskanie, mała na rozciąganie)
- mała odporność na uderzenia
- przewodność 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 CiÄ…gnione Walcowane Warstwowe
- pustaki
- luksfery
- kopułki
- zwykłe
- szyby zespolone
- itp.
- polerowane
- szkło laminowane
- hartowane
(bezpieczne,
- matowe
ochronne)
- mleczne
- podłogowe
- wzorzyste
- itp.
- refleksyjne
- itp.
4/ Włókna 5/ Szkło piankowe
3/ Profile
- białe
- tkaniny
- czarne
- ceowniki - włókniny
- faliste - maty
- prostokÄ…tne - welon
- itp. - itp.
7
2010-12-27
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
PÅ‚askie
Zwykłe ciągnione Wzorzyste Refleksyjne
Zbrojone
Barwne
Wielowarstwowe
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
1/ Szkło płaskie ciągnione
2/ Szkło płaskie typu FLOAT ( spławiane )
3/ Szkło lane walcowane surowe, wzorzyste,
zbrojone siatkÄ… stalowÄ…
8
2010-12-27
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
Szkło płaskie ciągnione (metoda Fourcaulta)
śródło: Klindt L. B., Klein W.: Szkło jako materiał budowlany, Arkady, Warszawa 1982.
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
Szkło płaskie typu FLOAT (metoda Pinkiltona)
Wylewanie masy szklanej na powierzchni cyny.
y
ródło: http://www.samnet.com.pl/technologia.htm
9
2010-12-27
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Metody produkcji szkła płaskiego
Szkło płaskie typu FLOAT (metoda Pilkingtona)
y
ródło: http://www.samnet.com.pl/technologia.htm
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Kształtki: pustaki, luksfery, dachówki, kopuły doświetlające, itp.
10
2010-12-27
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Profile szklane
Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów
Średnice włókien:
Włókna szklane
5 do 30 µm  weÅ‚ny
5 do 13 µm  przÄ™dza
1 d 3 µm - termoizolacja
11
2010-12-27
Ciekawsze zastosowania szkła w budownictwie
Szklana Piramida - Louvre
(arch. I.M. Pei)
y
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/
12