Ограждающие конструкции со светопропускающей возможностью широко применяются в промышленном и гражданском строительстве. Рост этажности зданий и сооружений ужесточает требования к безопасности, свойствам и кондиционности элементов остекления. Это вызвано потенциальной опасностью для людей в случае падения больших фрагментов стёкол со значительной высоты.
В связи с этим постоянно внедряются новые типы стёкол, отличающиеся высокими показателями, как по прочности, так и по безопасной эксплуатации. Основным материалом, удовлетворяющим таким требованиям, является закалённое стекло . Его сопротивление динамическим нагрузкам в 5…6 раз превышает аналогичный показатель у обычного стекла. В нём заложена высокая термическая стойкость, а при разбивании – образуются маленькие куски, что представляет собой меньшую опасность. Согласно действующим стандартам, если разбить закалённое стекло молотком, весом 75 гр, то должно получиться как минимум 40 фрагментов 50х50 мм либо 160 с габаритами 100х100мм.
Процесс создания закаленного стекла
Получают закалённое стекло из всевозможных типов листового стекла (полированное, узорчатое и т.д.), путём специфической термообработки. Вследствие этого, материал приобретает сопротивление изгибающим нагрузкам до 250 МПа, что значительно выше, чем у простых оконных стёкол. Сопротивление удару так же на порядок повышается. Такое стекло, при толщине всего 4 мм, выдерживает удар мешка с дробью, весом 45 кг, при его падении с высоты 1,2 м. Обычное же стекло разрушается уже при броске груза с высоты 0,3 м. Автоматически, с возрастанием прочности закалённых стёкол, повышается их термическая устойчивость. Его нормальная эксплуатация может проходить при термических перепадах в 250ºС, что в 6 раз выше, чем у обычного стекла.
Характеристики
Закалённое стекло подразделяется на четыре класса : СМ1…СМ4. С повышением класса растёт прочность стекла. Так, закалённое стекло СМ4, с мощностью полотна 8 мм эффективно противостоит падению металлического шарика весом 227 гр с 3-х метров. Непосредственно для России требования к этому стеклу регулирует ГОСТ 30698-2000. Немаловажным является тот факт, что с приобретением стеклом высоких характеристик, практически не снижаются его оптические параметры. Так, показатель светопропускания остаётся в пределах 84%.
Производственный цикл достаточно прост и включает в себя разогрев стекла до стадии размягчения в закалочных агрегатах, с последующим резким охлаждением, струями холодного воздуха. Такая технология позволяет предельно быстро затвердеть поверхности стекла, в то время как внутренний объём охлаждается медленнее, с образованием остаточных напряжений. Такой симбиоз и сообщает материалу отличные показатели по механической прочности и термической устойчивости.
Особенности обработки
Конечно, и закалённое стекло не лишено недостатков, что связано именно с его большой механической устойчивостью. Все проблемы лежат в области механического воздействия на стекло (его нельзя подвергать ни резке, ни сверлению). В связи с этим, все необходимые манипуляции производятся до закалки . Работа с закалённым стеклом требует особой осторожности и внимания, т.к. его слабым местом являются области кромок. При установке их нужно оберегать от повреждений и царапания . До начала закалки, на заготовку можно нанести изображения или узоры (шелкографию).
Сфера применения закалённого стекла достаточно широка:
- установка в алюминиевых дверях и пластиковых окнах;
- заполнение витрин, фасадов светоаэрационных фонарей;
- изготовление перегородок и мебели;
- строительство зимних садов.
Необходимость применения закаленного стекла
Исключением являются лишь легкосбрасываемые конструкции, где по определению должно применяться стекло, способное к лёгкому разрушению. Обычно закалённым стеклом пользуются в таких условиях, где возможно возникновение внештатных ситуаций. Это не значит, что оно применяется только в промышленном строительстве, напротив – гражданское строительство предусматривает установку закалённого стекла, как самостоятельного элемента, так и в составе стеклопакетов. Частное строительство широко использует это стекло в конструкциях с большими габаритами проёмов (зимние сады, террасы) и в светопрозрачных элементах кровли . Таким образом, достигается высокая степень эксплуатационной безопасности, при сохранении требований к комфорту.
Каждый взрослый человек не один раз видел каленые стекла, даже если он не догадывался, что это они. Технический прогресс не стоит на месте. Он совершенствуется год от года. Тоже самое можно сказать и про стекло.
Современные дома больших городов отличаются от своих предшественников наличием более сложных архитектурных форм, а светопропускающие конструкции занимают все больше площади фасада здания – проектировщики стремятся создавать проекты домов для обеспеченных людей, в которых бы в максимальной степени сочетались уют, комфорт и современные технические решения.
Каленые стекла применяют при возведении витрин магазинов, крыш из стекла, ограждения балконов и в ряде других, на первый взгляд не заметных повседневных конструкциях. Даже в каждом автомобиле тоже стоят закаленные стекла.
Достоинства.
Главное преимущество такого материала состоит в его особой прочности. По сравнению с обычным стеклом, каленое прочнее вплоть до 500%! Такие свойства стекла стали возможны благодаря применению технологии, связанной с его специальной термической обработкой. Суть ее состоит в следующем.
Стекло нагревается до жидкого состояния (температура плавления в большинстве случаев составляет порядка 900 градусов Цельсия), затем направленной струей охлажденного воздуха происходит его обработка, которая приводит к нарастанию внутренних напряжений в материале. Применяемая технология получения такого рода стекла, в конечном счете, увеличивает первоначальную стойкость материала к механическим повреждениям и создает свою, особую структуру его разрушения.
За счет прохождения всех процедур закалки стекло становится трудноразбиваемым. Если, все-таки, его и удается разбить, то оно не разлетается во все стороны как обычное, а рассыпается на мелкие кусочки, причем без острых краев. Поэтому сочетание «безопасное стекло» относят к именно закаленному виду материала, обладающему перечисленными выше свойствами.
Еще одно немаловажное достоинство закаленного стекла заключается в его устойчивости к большим перепадам температуры. По сравнению с обычным, выше практически в пять раз!
Важно!
При всех приобретаемых свойствах, показатели закаленного стекла по прозрачности и по светопропусканию остаются на уровне обычного, неподверженного закалке материала.
Недостатки.
Стоимость. Цена закаленных стекол при аналогичных размерах больше, чем стоимость стандартных. Поэтому, при ограниченном бюджете на остекление помещения , либо современными , установка закаленных стекол в эти конструкции окажется неоправданной.
Невозможность дальнейшей доработки. Это скорее минус для завода, где данный вид стекла подгоняется под необходимый размер. Каленое стекло невозможно дополнительно обработать (отрезать, вырезать дополнительные отверстия и т.д.), так как сделать это не позволяет сама структура закаленного стекла.
Виды.
Узорчатые, матовые, тонированные, – заказать каленое стекло можно практически любого вида, все будет упираться в финансовую составляющую вопроса.
Важно!
При заказе двойного стеклопакета, для обеспечения безопасности находящихся внутри помещения людей, достаточно будет установить в него только одно каленое стекло, причем располагаться оно, согласно технологии, должно со стороны улицы.
Итог.
Фраза одного из героев культового российского фильма «Бумер» - «не мы такие, жизнь такая» - вполне соответствует суровым реалиям сегодняшнего жизненного уклада. Поэтому в настоящее время, особенно у жильцов квартир, расположенных на первых этажах, остро встает вопрос об обеспечении безопасности жилища. Помимо монтажа и установки двери с видеонаблюдением, необходимо позаботиться и о защите оконного проема.
Чтобы увеличить прочность стекол и их степень безопасности их подвергают специальным видам термической обработки. Различают два типа термически обработанных стекол:
- закаленные стекла и
- термически упрочненные стекла.
Стандарты и термины
Для закаленных стекол европейский стандарт EN 12150 применяет термин «thermally toughened glass», а американский стандарт ASTM C1048 - «full tempered glass». Разработанный на основе EN 12150 российский стандарт ГОСТ Р 54162-2010 применяет в английской версии названия сокращенное американское название: «tempered glass». Действует также межгосударственный стандарт на закаленные стекла ГОСТ 30698-2014, который также разработан на основе EN 12150, и, по существу, дублирует ГОСТ Р 54162-2010.
Термически упрочненные стекла европейский стандарт EN 1863 называет «heat strengthened glass», а американский стандарт ASTM C1048 - «heat-strengthened glass» (через дефис). Российский стандарт на термически упрочненные стекла ГОСТ 33087-2014 разработан на основе EN 1863.
Закаленные стекла
Закаленные стекла имеют более высокую прочность и сопротивление термическим нагрузкам, чем термически упрочненные стекла. Их стойкость к ударным нагрузкам в 4-5 раз выше, чем у обычных стекол без термической обработки. В случае разрушения закаленные стекла разрушаются с освобождением большого количества энергии в виде мелких округлых кусочков (рисунок 1). Такой характер разрушения снижает риск тех, кто находится в это время рядом. Поэтому эти стекла считаются безопасными.
Рисунок 1 - Характер разрушения закаленных стекол
Термически упрочненные стекла
Термически упрочненные стекла также обеспечивают более высокое сопротивление термическим и механическим нагрузкам по сравнению с обычными стеклами. Эти стекла приблизительно в два раза прочнее по сравнению с термически необработанными стеклами. В случае разрушения термически упрочненные стекла разбиваются на большие куски, так как при этом выделяется намного меньше механической энергии (рисунок 2). Это связано с тем, что в ходе термической обработки эти стекла подвергаются меньшим напряжениям по сравнению с закаленными стеклами. Когда термически упрочненное стекло разбивается, оно, как правило, остается на своем месте в раме окна или в герметике по периметру фасадного проема. Термически упрочненные стекла сами по себе не являются безопасными, но широко применяются в безопасных многослойных стеклах.
Рисунок 2 - Характер разрушения термически упрочненных стекол
Термическая обработка стекол в закалочной печи
Термическая обработка стекол происходит следующим образом:
- Резка стекол на заданные размеры на специальных компьютизированных столах.
- Обработка кромок, мойка и сушка стекол. Обработка кромок заключается, например, в их притуплении или шлифовке. Это снижает риск разрушения стекол в закалочной печи. На этом этапе еще возможно выполнять различные отверстия, вырезы и выемки. Затем стекла моют, чтобы удалить все посторонние загрязнения, которые могут еще оставаться на них.
- Повышение температуры стекла в закалочной печи до около 600 ºС и выдержке при этой температуре определенное время в зависимости от толщины стекла, его отражательных свойств и других характеристик.
- Быстрое охлаждение стекла. На этом этапе стекло быстро охлаждается с помощью нескольких воздушных форсунок, которые расположены сверху и снизу стекла. В результате этого процесса в стекле создаются сжимающие остаточные напряжения вблизи его поверхности и растягивающие остаточные напряжения в центральных слоях стекла. На этом этапе в зависимости от скорости охлаждения стекла оно становится или закаленным, или термически упрочненным стеклом.
- Стекла подвергают приемке, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям, которые установлены в соответствующих стандартах.
Термическая обработка стекол и искривление изображений
Обычно стекло, установленное в строительной конструкции, подвергается различного рода нагрузкам, которые могут вызывать искажения объекта, которые мы видим сквозь стекло или отображения этого объекта с стекле. Эти искажения определяются как изменение формы, ориентации или расположения исходного объекта. Факторы, которые могут вызывать эти искажения, включают следующие:
- разность высоты над уровнем моря места изготовления стеклопакетов и места их установки;
- изменения атмосферного давления;
- изменение температуры наружного воздуха;
- давление рамы на кромку стекла или стеклопакета.
Ниже будет рассмотрено влияние термической обработки стекол на искривление оптических объектов.
О влиянии изменения погодных условий - температуры воздуха и атмосферного давления - на оптические искажения стекол стеклопакетов
Следы от роликов печи
В печи для закалки стекол стекло размягчается до около 600 ºС. Во время обработки в печи, стекло находится в постоянном циклическом возратно-поступательном движении на керамических роликах. В результате, при проходе через печь стекло в той или иной мере принимает форму этих роликов, что и вызывает заметные волнистые искривления стекла на большинстве изделий из термически обработанного стекла, в том числе, на стеклопакетах (рисунок 3).
Рисунок 3 - Оптические искривления от следов роликов закалочной печи
на закаленных стеклах стеклопакетов
Локальное отклонение от прямолинейности закаленного стекла без покрытия на длине 300 мм не должно превышать (рисунок 4):
- для стекол с номинальной толщиной от 3 до 5 мм: 0,5 мм;
- для стекол с номинальной толщиной от 6 до 25 мм: 0,4 мм.
Производители стекол способны снижать эти локальные отклонения от воздействия роликов закалочной печи до 0,13 мм .
Требования по локальному отклонению от прямолинейности термически упрочненного стекла без покрытия на длине 300 мм более жесткие, чем для закаленных стекол: оно не должно превышать 0,3 мм;
Рисунок 4 - Общий и локальный прогибы стекла:
1 - общий прогиб листа стекла;
2 - ширина, высота или диагональ листа стекла;
3 - локальный прогиб (след ролика);
4 - длина 300 мм
Общий прогиб стекла
Термически обработанные стекла обычно имеют различного рода отклонения от плоскостности. В зависимости от размера, толщины и типа стекла, оно может иметь прогиб вдоль длины и ширины, а также иметь коробление в центре.
Общее отклонение от плоскостности закаленного стекла без покрытия не должно превышать (см. рисунок 4):
- для стекол с номинальной толщиной от 3 до 5 мм: 3 мм на 1 метр;
- для стекол с номинальной толщиной от 6 до 25 мм: 2 мм на 1 метр.
Требование по общему отклонению от плоскостности термически упрочненного стекла без покрытия независимо от толщины также составляет 3 мм на 1 метр.
Термически упрочненные стекла в многослойных стеклах
Многослойные стекла иногда называют ламинированными, а также триплексами. Их изготавливают из двух или более стекол с размещением между ними специальной пленки. Всю эту «конструкцию» склеивают вместе при повышенных температуре и давлении в специальном автоклаве.
Многослойные стекла являются безопасными, так как при их разрушении фрагменты стекла остаются приклеенными к пленке, что снижает риск повреждения для людей.
Многослойные стекла могут изготавливаться как из обычных отожженных стекол, так и из термически упрочненных стекол. Применение в многослойных стеклах термически упрочненных стекол имеет следующие преимущества:
- Термически упрочненные стекла в два раза прочнее отожженных стекол той же толщины. Эта повышенная прочность дает возможность большим стеклам выполнять требования по ветровой нагрузке без необходимости применения более толстых отожженных стекол.
- Термически упрочненные стекла снижают вероятность разрушения стекол под воздействием термических и механических нагрузок.
Термически упрочненные стекла привносят в многослойные стекла характерные для них оптические искажения, такие как следы от роликов закалочной печи. Однако эти искажения имеют намного менее заметный характер, чем для закаленных стекол. Особенность конструкции многослойных стекол может давать новый тип оптических искажений: эффект линзы в местах утолщения пленки или непараллельности двух стекол.
Полезная информация о применении термически обработанных стекол
- Оптические искажения более заметны на термически обработанных стеклах с повышенной отражательной способностью.
- Применение более толстых стекол и применения для всего проекта стекол одной толщины поможет снизить степень оптических искажений термически обработанных стекол. Оптические искажения на более толстых стеклах обычно менее заметны.
- В документации на светопрозрачные конструкции с применением термически обработанных стекол целесообразно указывать, что все стекла должны быть изготовлены одним и тем же производителем и на одном и том же оборудовании.
- Чтобы минимизировать локальные отклонения стекол от плоскостности (следы роликов) на закаленных или термически упрочненных стеклах необходимо указывать в заказе на такие стекла направление их движения через закалочную печь: снизу вверх, а не слева направо (рисунок 5). Это сделает волны от роликов закалочной печи менее заметными для глаз людей, которые двигаются мимо этих стекол.
Рисунок 5 - Рекомендуемая ориентация стекол в закалочной печи
Источники:
1. Glass Heat Treatment - Материалы фирмы MULTIVER Ltd, 2017
2. Roller Wave Distortion - Definition, Causes and a Novel Approach to Accurate,
On-line Measurement / Mark Abbott & John Madocks, Applied Process Technologies, Inc., 2017
3. Standard Guidelines and Tolerances - MKH-001 REV. L, материалы фирмы Cristacurva, 2017
Подробнее узнать о навесных вентилируемых фасадах вы можете .
Закаленное стекло: в чем его особенности и преимущества?
1 2 3 4 5 Нравится: 472 Статья описывает характерные особенности закаленного стекла, преимущества его использования, преимущества и положительные свойства закаленного стекла, технологию его производства, сферы его применения Glass-Store
Для обычного человека стекло - это хрупкий материал, который можно легко разбить. При этом он образует множество мелких осколков, способных нанести серьезные повреждения. В свое время ученые учли эти недостатки и начали работать над созданием такого стекла, которое было бы максимально безопасным и одновременно эстетически привлекательным. Как результат, на строительном рынке появился более элегантный, легкий и безопасный материал под названием закаленное стекло.
Основные характеристики закаленного стекла
Такое стекло существенно превосходит обычное стекло по многим техническим и эксплуатационным параметрам, что позволило ему быстро стать популярным во всем мире. Сегодня без закаленного стекла невозможно представить себе ни одну отрасль народного хозяйства, которое с его помощью сделало большой шаг вперед в своем развитии.
Процесс закалки стекла в некоторой степени напоминает закалку стали. Стекло сначала нагревается до достижения им пластичного состояния, после чего быстро охлаждается. Его внутренние слои остывают значительно медленнее, чем внешние, что приводит к возникновению остаточных напряжений сжатия. Именно они придают стеклу более высокую термостойкость и прочность.
Если ударить закаленное стекло, то оно разбивается так же, как и обычное, но его осколки гораздо более безопасны. Кроме того, количество мелких кусочков материала строго соответствует действующим стандартам. К примеру, если молоточком весом 75 грамм ударить лист закаленного стекла, то оно должно образовать не менее чем 40 осколков размером 100x100 миллиметров или как минимум 160 кусочков с параметрами 50x50 миллиметров. Самую большую опасность, как известно, несут кромки стекла, поэтому следует всячески избегать ударов по нему.
Преимущества
К основным достоинствам закаленного стекла относятся:
1) высокая степень термостойкости - с помощью такого стекла можно остеклять фасады;
2) способность противостоять случайным ударам;
3) безопасность - при ударе такое стекло разбивается на мелкие, но абсолютно безопасные осколки, неспособные нанести какие-либо повреждения человеку;
4) высокая прочность - имеется в виду способность закаленного стекла противостоять значительным нагрузкам на изгиб, что обеспечивает ему превосходство над обычным стеклом;
5) ударопрочность - четырехмиллиметровое по толщине закаленное стекло прекрасно противостоит, например, падению с высоты 1200 метров мешка массой 45 килограмм, содержащего свинцовую дробь, что позволяет этому материалу по степени прочности существенно превосходить его обычный аналог.
Please enable JavaScript to view the
