Podstawowymi surowcami do produkcji szkła są: piasek kwarcowy, soda, wapń oraz dodatki wpływające na właściwości szkła; temp. Topnienia składników-1300-1500^oC.

Skład chemiczny szkła stosowanego w budownictwie:

SiO₂ ok. 70-72% (dwutlenek krzemu),

Na₂O ok. 15% (tlenek sodowy),

CaO ok.10% (tlenek wapniowy)

oraz MgO + Al₂O₃ + Fe₂O₃

Właściwości techniczne szkła:

ρ=2.5-2.6 Mg/m³,

twardość wg skali Mohsa ok. 6,

wytrzymałość na zginanie ok. 30MPa,

wytrzymałość na ściskanie 800-1100MPa,

λ=1.0 -1.45 W/mK,

U=6.16 W/m²K - dla szyby o gr. 5mm.

Właściwości optyczne: wynikają z jego przeźroczystości - przepuszczalności promieniowania widzialnego. Wynosi ona przeciętnie 90% i zależy min. od rodzaje szkła. Przepuszczalność światła zmniejsza się w wyniku absorpcji (ok. 2%) i odbicia (3,5-4%), tak więc pojedyncza szyba zmniejsza ilość światła o ok. 7-8%, a podwójna o ok. 15%. Ilość przechodzącego światła zależy także od kąta padania promieni

Właściwości chemiczne: szkło budowlane jest w zasadzie odporne na działanie wody, kwasów i zasad. Całkowicie jest odporne na działanie czynników atmosferycznych i procesów gnilnych. Nie jest odporne na działanie kwasów: fluorowodorowego i fosforowego.

Wyroby z masy szklanej:

• Szkło płaskie okienne ciągnione

• Szkło płaskie walcowane (barwne i wzorzyste)

• Szkło płaskie wylewane float (wysokiej jakości - masa szklana wylewana jest na warstwę ciekłej cyny, w ten sposób uzyskuje się bardzo gładkie powierzchnie tafli szkła)

• Szkło bezpieczne: zbrojone siatką stalową, hartowane, klejone

- szkło zbrojone siatką stalową - w masę szklaną zatapia się siatkę stalową tak aby jej odległość od powierzchni zewnętrznych wynosiła min. 1.5mm.; szkło przy uszkodzeniu nie rozsypuje się.

- szkło hartowane - uzyskuje się przez termiczną obróbkę elementu o nadanym kształcie, wymiarach i ze wszystkimi otworami jakie ma ono posiadać (podgrzanie do temp. 630-650^oC i schłodzenie powietrzem z wentylatora o temp. Ok. 20^oC); szkło po zniszczeniu nie rani.

- szkło klejone (wielowarstwowe) - składa się z dwu lub większej ilości szyb, połączonych trwale w jedną całość sprężysto-ciągliwą folią PVB (poliwinylo-butyralową) o wysokiej odporności na rozciąganie. Szkło klejone może być: bezpieczne (z jedną warstwą folii PVB między taflami szkła), antywłamaniowe (odporne na ataki tępymi i ostrymi narzędziami przy dostępie z jednej strony - ilość warstw folii zależy od klasy odporności na przebicie i rozbicie oraz odporności na włamanie) oraz kuloodporne - chroni obiekty przed pociskami z broni krótkiej oraz pociskami karabinowymi, poszczególne warstwy szkła spłaszczają pocisk i pochłaniają jego energię. Warstwy folii PVB utrzymują „zespół” szkła w całości i również pochłaniają energię uderzenia pocisku. Grubość laminatu (utworzonego z warstw folii) zależy od przewidywanych wymagań bezpieczeństwa.

- szkło ognioodporne - może być zbrojone siatką stalową a także kształtki szklane i szkło klejone; szkło takie nie może przepuszczać gazów i płomieni przez minimum 30 minut.

• Szkło z powłokami

- szkło niskoemisyjne (ciepłochronne) - obniżające straty ciepła, jedna powierzchnia pokryta jest w procesie produkcyjnym specjalną powłoką tlenków metali; warstwa ta przepuszcza energię słoneczną do budynku ale jako element zestawu termoizolacyjnego, znacznie redukuje straty ciepła.

- szkło refleksyjne (przeciwsłoneczne) - odbijające promieniowanie słoneczne oraz przeciwsłoneczne, jedna powierzchnia pokryta jest w procesie produkcyjnym specjalną powłoką tlenków metali mających właściwości odbijania, powłoka może być zwrócona zarówno do wewnątrz jak i na zewnątrz przestrzeni między szybami.

-Szkło samoczyszczące - Tak została nazwana reakcja chemiczna, w której naturalne promienie ultrafioletowe światła dziennego, tlen i powłoka rozbijają i uwalniają ze szkła pojawiające się na nim zanieczyszczenia organiczne.

• Szkło barwione absorbujące promieniowanie słoneczne - szkło barwione w masie na kolor zielony, szary, brązowy i niebieski; posiada niskie i średnie możliwości regulacji promieniowania słonecznego.

• Szyby zespolone - układ dwu lub więcej tafli szkła połączonych w sposób szczelny na obwodzie a rozdzielonych przekładką dystansową; przestrzeń między szybami wypełniona jest tzw. suchym gazem np.: argonem, kryptonem czy też ksenonem; w przekładce dystansowej znajduje się granulat pochłaniający wilgoć.

• Kształtki szklane i szkło profilowane

- kopułki szklane - jest to szkło o gr. 5mm, hartowane, mają kształt podstawy: koła o ∅ 80 cm; kwadratu 80*80 cm, 80*120 cm, 80*150 cm; zastosowanie - świetliki dachowe

- pustaki szklane - wykonywane ze szkła walcowanego, posiadają zdolność rozproszenia światła,

R_c = min. 1,4MPa; zastosowanie - ściany osłonowe, działowe, elementy dekoracyjne wnętrz

- luksfery - wykonywane ze szkła walcowanego, posiadają zdolność rozproszenia światła, R_c = min. 1,4MPa; zastosowanie - ściany działowe, elementy dekoracyjne wnętrz

- szkło profilowane Vitrolit - wykonywane ze szkła walcowanego, typ 250 i 500 odpowiadający szerokości elementu w mm; produkowane o długości od 900 do 5000 mm; zastosowanie - ściany osłonowe, działowe, świetliki, daszki nadrampowe

- dachówki szklane stosowane jako świetliki dachowe.

• Materiały pozostałe - termoizolacyjne szkło piankowe, wyroby włókniste z włókien uzyskiwanych z topionego piasku kwarcowego; tkaniny z włókien szklanych o wysokiej odporności ogniowej (do 500^oC), cięte włókno szklane jako mikrozbrojenie używane do betonów i tworzyw sztucznych.

Szyby bezpieczne znajdują zastosowanie tam, gdzie zachodzi niebezpieczeństwo stłuczenia szkła w wyniku czego może dojść do obrażeń i okaleczeń człowieka. Szkło zbrojone siatką drucianą przy stłuczeniu nie rozbryzguje się, ponieważ zapobiega temu zatopiona w masę siatka druciana. W przypadku szkła hartowanego przy jego zniszczeniu odłamki nie ranią jednak przegroda przestaje istnieć. Dzisiaj można uniknąć takiej sytuacji stosując szkło klejone (laminowane lub żywicowane). Szkło takie ulega zniszczeniu przy uderzeniu ale nadal zachowuje swój kształt i przejrzystość. Spękane szkło trwale połączone z warstwą spajającą zapobiega zranieniu osób znajdujących się w pobliżu.

Wytwarzanie szkła klejonego jest możliwe dzięki produkcji szkła metodą float, szkła „idealnie płaskiego”. Do sklejania szyb używa się folii PVB (poliwinylobutyralowe) o gr. 0,38 mm lub 0,76 mm oraz żywic pochodzenia organicznego. Folia PVB charakteryzuje się bardzo dobrą przyczepnością do szkła oraz wysoką wytrzymałością na rozciąganie. W zastosowaniach specjalnych posiada właściwości pochłaniające lub odbijające promieniowanie w określonych zakresach widma czy też właściwości elektroprzewodzące. Żywice stosowane do sklejania to najczęściej poliuretany jedno lub wieloskładnikowe. Mogą być bezbarwne, zabarwiane lub z zatopionymi w nich elementami dekoracyjnymi, korzystnie wpływają na izolację akustyczną. Szkło klejone nie posiada wyższej wytrzymałości w stosunku do szkła zwykłego przed sklejeniem. Dla podniesienia wytrzymałości należy zastosować szkło hartowane lub zbrojone.

Szyby o zwiększonej odporności na włamanie są wytwarzane jako laminowane lub żywicowane. Kombinacja szkła i folii zapewnia określone bezpieczeństwo. Szyby takie chronią obiekty przed aktami wandalizmu oraz przed włamaniem. Należy tu jednak zauważyć, że nie same szyby stanowią barierę ochronną przed atakiem ale odpowiedni projekt i sposób zamocowania szkła. Spełniając te warunki można uzyskać solidne zabezpieczenie i jednocześnie ciekawą architektonicznie formę budowli.

Rodzaj badań oraz klasyfikację szyb ochronnych mających zdolność stawiania oporu działającej sile przez krótki czas, opóźniając dostęp obiektów czy też osób do przestrzeni chronionej podaje norma PN-EN 356:2000. Badana próbka jest umieszczona poziomo w ramie mocującej. Szyby ochronne o klasie P1 do P5 sklasyfikowano stosownie do wysokości i liczby uderzeń spadającej kulki stalowej o średnicy 1000,2 mm i masie 4,110,06kg. Kulka powinna być wykonana z polerowanej stali o twardości od 60 HRC do 65 HRC w skali C Rockwella, zgodnie z ISO 6508. Klasę P1 do P4 określa się przez trzykrotne uderzenie kulką stalową tak aby miejsca uderzenia utworzyły trójkąt równoboczny o bokach 13020 mm znajdujących się wokół środka geometrycznego próbki oraz aby jeden z boków trójkąta był równoległy do krótszego boku próbki. Miejsce uderzenia naprzeciwko tego boku powinno być pierwszym miejscem uderzenia. Przy klasie P5 opisana powyżej procedura badania musi być powtórzona trzykrotnie na każdej próbce co w rezultacie daje dziewięć uderzeń, po trzy w każdym trójkącie. Natomiast szyby ochronne o klasie P6 do P8 badane są przez uderzenie siekierą. Badanie to polega na wykonaniu kwadratowego otworu o boku 400  10mm w taki sposób, aby jego środek pokrywał się ze środkiem próbki, a otwór był wycięty przy minimalnej łącznej liczbie uderzeń młota i siekiery.

Szyby kuloodporne stanowią ochronę przed ostrzałem z broni palnej. Odporność na rodzaj broni i odległość ostrzału jest regulowana przez ilość tafli szkła oraz warstw folii PVB, która to ma szczególne znaczenie. Jej zadaniem jest przejęcie energii uderzenia oraz spłaszczenie toru lotu pocisku. Szkło ulega zniszczeniu ale pocisk nie przebije się na drugą stronę. Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje szyb kuloodpornych ze względu na zachowanie podczas ostrzału:

1. Odpryskowe, oznaczane przez S - po stronie przeciwnej do ostrzału pociskami mogą tworzyć się odpryski szkła; szyba taka powinna zapewniać użytkownikowi osłonę ciała przed zranieniem pociskami oraz ich fragmentami; dopuszcza się zranienie odłamkami szkła.

2. Bezodpryskowe, oznaczane przez NS - po stronie przeciwnej do ostrzału pociskami nie mogą tworzyć się żadne odpryski szkła; szyba taka powinna zapewniać użytkownikowi osłonę ciała przed zranieniem pociskami, ich fragmentami oraz odłamkami szkła.

Szyby odporne na siłę eksplozji podobnie jak w powyższych przykładach same w sobie nie stanowią elementu ochronnego - niezbędny jest odpowiedni projekt uwzględniający czynniki zagrożenia oraz zamocowanie szkła. W badaniach normowych nie da się uwzględnić każdej sytuacji zagrożenia stąd przyjęto warunki wyjściowe do sklasyfikowania tego typu oszklenia. W sytuacjach innych niż normowe bierze się pod uwagę projekty indywidualne uzgodnione przez użytkownika z ekspertami z dziedziny eksplozji, którzy to w większości przypadków są w stanie określić poziom i czas trwania fali uderzeniowej na podstawie rodzaju eksplozji i odległości od centrum wybuchu. W normie PN-EN 13541:2002 podstawą klasyfikacji odporności na siłę wybuchu jest dodatnie maksymalne nadciśnienie odbitej fali uderzeniowej i czas trwania dodatniej fazy nadciśnienia. Metoda badania polega na wytworzeniu fali podmuchowej powstającej przy zastosowaniu rury wytwarzającej fale uderzeniową lub podobnego urządzenia ułatwiającego symulację detonacji materiału wybuchowego. Próbka szkła do badania ma wymiar ok. 1m² jednak bazując na teorii i doświadczeniu, uzyskane wyniki można zastosować do przybliżonych obliczeń odporności na siłę eksplozji szkła o innych wymiarach. Szyba podczas badania nie może zostać przebita lub wyciągnięta z ramy

Szyby ognioochronne produkowane są w różnych wariantach, uzależnionych od stopnia ochrony przed zagrożeniem pożarowym. Klasyfikacja ochrony przed działaniem ognia zgodnie z normą EN 357:2002 dotyczy kompletnych systemów przegród przeszklonych. Świadczy to o tym, że samo szkło nie może stanowić przegrody ochronnej ale osadzone w określony sposób w ramie z odpowiedniego materiału - rozwiązania systemowe. Klasy odporności ogniowej oznaczone są literami: „E”, „I”, „W” oraz liczbowo co wskazuje na czas w minutach, w którym przegroda spełnia funkcje ochronną.

Szkło ognioochronne monolityczne ma postać pojedynczej tafli szkła. Najczęściej wykonywane jest ze szkła sodowo-wapniowego hartowanego, może być wzmocnione siatką drucianą. Do produkcji szkła ognioochronnego wykorzystywane jest także szkło boro-krzemowe wyróżniające się zwiększoną odpornością na temperaturę. Odznacza się ono odpornością na działanie promieniowania UV oraz posiada cechy szkła bezpiecznego. W czasie pożaru stanowi ochronną przegrodę nawet do 40 minut, jest odporne na działanie wody gaśniczej, zachowuje przejrzystość w czasie pożaru.

Szkło ognioochronne wielowarstwowe składa się z dwu lub większej ilości tafli szkła, między którymi znajduje się cienka (1 mm gr.) przekładka ognioochronna najczęściej z żelu zasadowo-krzemianowego. W czasie pożaru w temperaturze  120 ⁰C przekładka pieni się, pęcznieje i matowieje pochłaniając energię cieplną. Gdy ulegnie ona całkowitemu rozkładowi ciepło przekazywane jest do następnej warstwy i proces się powtarza. W wyniku badań szkła wielowarstwowego ustalono, że posiada ono zwiększoną izolacyjność akustyczną a także właściwości szkła bezpiecznego. Szkło ognioochronne może być poddawane laminowaniu, zespalaniu z wieloma rodzajami szkła, piaskowaniu oraz cięciu. Zakres temperaturowy stabilności tego typu szkła w czasie użytkowania wynosi od (-20)⁰C do 40⁰C, chociaż możliwy jest do zastosowania żel stabilny w (-50)⁰C i w 80⁰C. Ponadto żel powinien być chroniony przed promieniowaniem UV oraz wilgocią. Ze względu na żel szyby należy chronić przed działaniem kwasów i silnych rozpuszczalników. Szkło wielowarstwowe posiada przejrzystość zbliżoną do szkła float tej samej grubości natomiast przekładki żelowe poprawiają jego izolacyjność akustyczną i czynią szkło bezpiecznym.

Szkło warstwowe z żelem w grubej warstwie składa się z szyb oddzielonych od siebie komorami o szerokości ok. 5 mm, które wypełnione są przezroczystym żelem reagującym na wysoką temperaturę. Pozwala to na absorpcję energii cieplnej emitowanej przez ogień. W czasie pożaru żel pęcznieje tworząc nieprzepuszczalny ekran cieplny. Żel ten nie jest podatny na promieniowanie UV, działanie wilgoci i jest stabilny w zakresie temperatur od (-15)⁰C do 45⁰C. Szkło takie może być łączone w zestaw przez laminowanie lub zespalanie z różnymi gatunkami szkła. Oprócz ochrony przeciwpożarowej spełnia funkcję bezpieczeństwa, statyki, kontroli termicznej, odporności na atak, izolacji akustycznej itp.

---