Стекло как архитектурно строительный материал

Архитектор В. Гропиус

В 1911 г. архитектор В. Гропиус в Альфельде-на-Лейне строит фабрику «Фагус» — каркасное здание, в котором стены впервые освободились от функции несущего элемента и выполняли роль защиты внутренних помещений от внешних воздействий. Это было прямым результатом растущего преобладания прозрачной части объема над массивом, причем структурная роль стекла приобрета­ет всевозрастающее значение. Разделение конструкций на несу­щие и ограждающие позволило расширить выбор материалов для строительства. Стало возможным применить для ограждающих конструкций листовые материалы, изготовленные в заводских условиях. Листовое стекло заняло среди них одно из ведущих мест. Каркас из железобетона и металла позволил получить просторные, светлые интерьеры, ширина окна практически стала неограничен­ной, высота этажа — независимой от ширины проемов. Сочетание огромных остекленных плоскостей с несущим ажурным остовом создавало интересный художественный эффект. К этому времени уже стала очевидной утрата связи архитектуры с ее прежней конструктивной основой. Необходимо было создать архитектуру;, основанную на новых материалах и конструкциях.

Во Франции из металла и стекла в 1829 — 1833 гг. был сооружен купол Палаты депутатов, в 1829—1930 гг. построена Орлеанская га­лерея (архит. Фонтэн), возведены Северный вокзал, здания рынков. В Англии строятся крупные вокзалы: в 1850 г — Кинг-Кросс (архит. Л. Кьюбитт), в 1854 г. — Паддингтонский (архит. Брюнель—младший), в 1860 г. — Сент-Панкрас. Выстроенное в 1851 г. на Лондонской вы­ставке по проекту Д. Пэкстона выставочное здание Кристалл-Палас из стекла и металла открывало новые пути в архитектуре того вре­мени. В этом здании стекло впервые явилось элементом конструк­ции наружных ограждений и определило архитектурный облик всего сооружения.

Где применяется

В строительстве стекло применяется для:

  • осветления проемов (листовое);
  • отделки (цветные листы, плитки);
  • изготовление стекловолокна (компонент для стеклопластиков, теплоизоляторов и т.п.);
  • устройства светопрозрачных конструкций (перегородки и т.п.).


Блоки выпускаю квадратной (194*194*98 или 244*244*98мм) или прямоугольной (294*198*98мм) формы. Кладку блоков ведут с соблюдением специально разработанной технологии.

Производство стекла

Начальной стадией всех методов изготовления стекла является процесс плавления. Смесь исходных материалов засыпается на вход плавильной ванны, а на выходе их нее выходит вязкая стеклянная масса, из которой далее различными методами формуют листы стекла.

До 1950-х годов все листовое стекло изготавливали путем непрерывных автоматизированных процессов прокатки или вытяжки, которые были аналогами древних ручных методов. Для получения листового стекла с высокими оптическими свойствами его подвергали длительному, трудоемкому и дорогому процессу шлифования и полировки.

ПРОИЗВОДСТВО АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА

Архитектурно-строительное стекло включает широкий ассортимент изделий, разнообразных по виду и назначению: листовое специальное, витринное и декоративное стекло; конструктивностроительные элементы из стекла (блоки, профильное стекло, стеклопакеты и пр.); облицовочное стекло (цветные коврово-мозаичные плитки, стемалит и др.); тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло и др.). В зависимости от вида изделий может существенно меняться состав стекла, режим варки стекломассы, способы формования и др.

Выпускается целая серия листовых стекол, которым за счет изменения их состава придают дополнительные специальные свойства. Такие стекла способны пропускать большую долю ультрафиолетовых лучей или, наоборот, ограничивать их проникновение, либо обладают тепло- и солнцезащитным действием, либо могут быть полупрозрачными, т.е. ограничивать видимость с внешней стороны помещения. У каждого из указанных видов стекол свои области применения.

Стекло теплозащитное обладает способностью частично или полностью поглощать или отражать тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны от 700 нм и более. При этом оно остается прозрачным для видимого цвета. Изготовляют его на основе промышленного листового стекла путем окрашивания в массе оксидами железа (0,4—1,5%) или нанесения на поверхность оксиднометаллических или металлических пленок. Светопропускание теплозащитного стекла толщиной 3—6 мм, окрашенного по массе, составляет в инфракрасной области спектра 20—45%, а в видимой — 65—80%. Применяют такое стекло для остекления промышленных и гражданских зданий, сельскохозяйственной техники (тракторы, комбайны и др.) и других объектов с целью уменьшения их нагрева от солнечного излучения или тепловой радиации.

Стекла для солнцезащитного остекления снижают до необходимого уровня поступление тепловых лучей солнечного спектра, обладая в то же время достаточно высоким пропусканием в видимой области солнечного спектра. В зависимости от толщины стекло пропускает не менее 70—75% видимых и не более 40—60% инфракрасных лучей.

Стекла с полупрозрачными зеркальными покрытиями — один из наиболее востребованных строительных материалов, формирующих облик современного города. Выбор материала, напыляемого на стекло, определяет его декоративность, цветность и светопропуска- емость. Их используют как во внутренних перегородках, так и в тех случаях, когда нежелателен просмотр помещений со стороны улицы. В последние годы особенно при реконструкции практикуется их использование в качестве декоративного облицовочного материала.

Витринное стекло представляет собой бесцветное прозрачное листовое стекло с гладкими плоскостями больших размеров. Производят его по традиционной технологии в основном способом термической полировки. Толщина витринного стекла 6—12 мм, площадь полотен 4—12 м 2 , для него необходимы высокие значения механической прочности. Применяют для остекления внутренних и наружных витрин и проемов в магазинах, ресторанах, аэропортах и т.д.

Витринное стекло, вырабатываемое способом вытягивания или проката, нуждается в дополнительной обработке — шлифовке и полировке. Шлифованием изделие доводят до заданной геометрической формы.

Различают шлифовку грубую (обдирку), при которой происходит основной съем материала, и тонкую, при которой осуществляется окончательная доводка геометрии изделий и подготовка поверхностей к процессу полировки, когда достигается гладкая (зеркальная) поверхность и стеклоизделия приобретают прозрачность и характерный для стекла блеск.

На первой стадии шлифовки стекло обрабатывают крупными зернами абразива (песок, электрокорунд, естественный корунд, карбид кремния и наждак), постепенно переходя на второй стадии к тонким зернам. Шлифовка и полировка — сложные физико-химические процессы. Сущность процесса шлифовки состоит в том, что зерна абразивного материала под давлением шлифоваль- ника внедряются в стекло, создавая на его поверхности надрезы и трещины. При взаимодействии влаги со «свежей поверхностью» образуются продукты гидролиза, объем которых больше объема стекла. В результате расклинивающего эффекта поверхность становится шероховатой. Кроме того, под верхним рельефным слоем формируется трещиноватый слой, толщина которого значительно больше рельефного. Для получения хорошей поверхности нужно снять слой в 2,3—2,6 раза превышающей глубину выколок.

В процессе полировки сглаживаются микронеровности за счет того, что на поверхности стекла образуется пленка геля кремниевой кислоты, которая срывается полировальником. Зерна полирующего материала, с одной стороны, прочно сцепляются с гелем кремнекислоты, а с другой, — плотно пристают к поверхности полировальника. Пленка срывается, обнажая свежие поверхности, и процесс повторяется до тех пор, пока стекло не станет совершенно прозрачным. В качестве полирующих материалов используют крокус (тонкодисперсный оксид железа) и полярит (смесь тонкодисперсных оксидов редкоземельных элементов с преобладанием диоксида церия — до 40%).

Листовое декоративное стекло включает широкую группу изделий, отличающихся как по составу, так и способами дополнительной обработки поверхности листа стекла: цветные стекла, узорчатые стекла, тонированные стекла и стекла с полупрозрачными зеркальными покрытиями.

Светопрозрачные цветные стекла получают за счет введения в шихту специальных добавок-красителей. Различают молекулярное (ионное) и коллоидное окрашивание стекла. В первом случае эффект окрашивания достигается за счет наличия в стекле равномерно распределенных молекул красителя (оксидов марганца, железа меди и др.), поглощающих кванты света с определенной длиной волны.

Коллоидное окрашивание обусловлено избирательным поглощением световых квантов благодаря эффекту внутреннего рассеивания. К числу наиболее распространенных коллоидных красителей относятся металлическое золото, серебро, медь и др.

Цветное стекло используют для декоративного остекления световых проемов, устройства перегородок, изготовления витражей.

Учитывая высокую стоимость красителей, перспективно использование цветного накладного стекла, получаемого наложением в процессе формования на слой обычного оконного стекла прозрачного или глушеного цветного слоя.

Наряду с традиционным узорчатым стеклом, формуемом способом проката, получили широкую известность матово-узорчатое стекло «мороз», имитирующее рисунок замерзшего стекла, — стекло «метелица» с рельефным рисунком из произвольно чередующихся участков с матовой и обычной поверхностью. Первое получают специальной обработкой поверхности обычного листового стекла, второе можно получать при специальных режимах работы флоат-ванны.

Один из новых видов листового стекла, во многом определивший облик современной архитектуры, — стекла с полупрозрачными зеркальными покрытиями, наносимыми электрохимическим методом непосредственно в процессе формования. Зеркальные пленки могут быть бесцветными и тонированными, что существенно расширяет ассортимент стекла для строительства. Такие стекла используют во внутренних перегородках и в наружном остеклении или стеклянных стенах-экранах.

На первой стадии шлифовки стекло обрабатывают крупными зернами абразива (песок, электрокорунд, естественный корунд, карбид кремния и наждак), постепенно переходя на второй стадии к тонким зернам. Шлифовка и полировка — сложные физико-химические процессы. Сущность процесса шлифовки состоит в том, что зерна абразивного материала под давлением шлифоваль- ника внедряются в стекло, создавая на его поверхности надрезы и трещины. При взаимодействии влаги со «свежей поверхностью» образуются продукты гидролиза, объем которых больше объема стекла. В результате расклинивающего эффекта поверхность становится шероховатой. Кроме того, под верхним рельефным слоем формируется трещиноватый слой, толщина которого значительно больше рельефного. Для получения хорошей поверхности нужно снять слой в 2,3—2,6 раза превышающей глубину выколок.

Архитектурно-строительные материалы и изделия на основе стекол

1. Свойства стекол строительного назначения: механические, термические, оптические, химические.

2. Сырьевые материалы для производства стекол и технологический процесс приготовления шихты.

3. Технологические схемы производства стекла: стекловарение и способы выработки. Выбор и обоснование основного технологического оборудования для производства стекла.

4. Классификация и ассортимент стекла и стеклоизделий. Модифицированные стекла.

  1. Св-ва стекл строит-го назначения: мех-е, терм-е, оптич-е, хим-е.

Мех-е св-ва стекл: 1)прочность Rраст = 10 4 МПа, Rизг = 30-100МПа, Rсж = 500-2000МПа. На проч-ть влияют поверх-е дефекты – микротерщины, царапины, т.к. они явл-ся концентраторами напряжений и с них нач-ся разруш-е. Также, на R влияют кач-ва отжига, однород-ть стекла, наличие в стекле включений (камни, свили). Возд-е влажной атморсферы снижает проч-ть стекла на 20-25%(раклинивающее дей-е влаги в микротерщ-х поверх-ти). 2)Упругость. Стекла облад-т упругими св-ми, кот-е хар-ся модулем уруг-ти Е, модулем сдвига G и коэф-ом пуансона μ. Е= 2G (1+μ), Е = 68-69*10 3 МПа. 3) Хрупкость.При низких темпер-х стекло явл-ся очень хрупким. Оно практ-ки не способно к пластич-ой деформ-и и после области упругих деформ-й по достиж-и пред-й нагрузки сразу разруш-ся. Степень хруп-ти стекл обычно оценив-т ударной вязк-ю, кот-я измер-ся работой отнес-й к попре-му сечению образца, затрач-й на однократ-й ударный излом образца. Термич-е св-ва стекол.1) Удельная теплоемк-ть. В интервале 10-100 0 С, в завис-ти от сос-ва 0,3-1,05 кДж/кг* 0 С. С увел-ем темпер-ры теплоемк-ть возрастает, при 500 0 С = 1,09, при 700 0 С = 1,27.2)Теполпроводность. Это св-во имеет важное знач-е для эксплуат-х св-в и для технологии произв-ва, где процессы теплопередачи явл-ся определяющими. Qх=λ(dT/dx)→λ. Qx – плот-ть тепл-го потока в направл-и х. dT – градиент темпер-р тела. Наибольшая теплопров-ть у кварц-го стекла 1,34 Вт/м* 0 С, строит-е сткло – 0,87 Вт/м* 0 С. 3)Температуропроводность. α(м 2 / 0 С). Опред-т скорость измен-я темпер-ры тела в нестацион-м тепловом потоке, она равна: α=λ/c*d, с – удельная теплоемк-ть, d – плот-ть. Температуропров-ть необх-ма для расчета скор-ти выравнив-я темпер-ры стеклоизделий при их перемещ-и из одной зоны тепл-х режимов в другую. Температуропров-ть зависит от сос-ва стекла и для силик-х стекл измен-ся в интервалах 2-6*10 -7 м 2 / 0 С. 4) Тепловое расширение стекол. Это св-во стекол расшир-ся при нагрев-и оказ-т влияние на его термост-ть и имеет опред-е знач-е при произв-ве ряда стеклоизд-й: накладных стекол, спаев и т.д. Тепловое расширение хар-ка темпер-ым коэф-ом линейного расширения α. И α = (1/l)*(dl/dT). 5) Термостойк-ть. Способ-ть стекла выдерж-ть без разруш-я резкие перепады темпер-р. Коэф-т Винкельмона-Шотта: к = (σраст/α*Е)*√(х/cd), х/cd – температуропров-ть.Оптические св-ва стекл. Прозрач-ть скела, т.е. его способ-ть пропуск-ть свет, делает его незаменимым мат-ом. Часть светового потока отраж-ся, а часть пропуск-ся. Отражающая способность: ρ = Фρ/Фо. Фρ – отраж-й световой поток, Фо – падающий световой поток. Поглощение свотового потока хар-ся коэф-ом поглощ-я: α = Фα/Фо, Фα – световой поток, поглощ-й стеклом. Коэф-т пропускания: τ = Фτ/Фо. ρ + α + τ=1. Поглощ-е опред-ся прозрач-ю стекла, зависит от содерж-я красящих комп-в, сос-ва стекла и толщины. Химическая стойкость. Высокая стойк-ть к возд-ю разл-х агрессив-х сред явл-ся выжным св-ом. Зависит от сос-ва и сост-я поверх-ти самого стекла и природы возд-х на него реагентов. Делится на 2 группы: 1)Вода, растворы кислот, влажная атмосфера (при воздействии с поверх-го слоя удал-ся щелочные комп-ты, кот-е переходят в р-р. В рез-те гидролиза щелочных силикатов на поверх-ти стекла образ-ся кремнеземистая пленка, кот-я тормозит дальнейшую коррозию). 2) Растворы гидрооксидов, карбонатов, фосфатов и т.д. Под возд-ем этих реагентов происх-т разруш-е кремнекислородного каркаса стекла, а следов-но полностью стравлив-ся поверх-е слои. Хим-я стойк-ть зависит от состава: введением Al значит-но повыш-ся хим-я стойк-ть; повыш-е темпер-ры усиливает коррозию; хорошо отожженные стекла имеют лучшую хим-ю стойк-ть.

Раздел-ся на осн-е и вспомог-е. Осн-е: песок, сода, доломит, полевой шпат, сульфат, известняк (мел). Вспомогат-е: восстановит-ли, окислит-ли, красит-ли, осветлители, ускорители. В стекольной промышл-ти прим-ся минер-ое сырье (кварц, пески, доломит, мел) и промышл-е продукты других отраслей (поташ, сода, глинозем). Минеральное сырье имеет много примесей и непостоянный состав. Компоненты, ухудшающие кач-во стекломассы: FeO, CuO, TiO и др. – первая группа. Вторая группа: соответ-е осн-е комп-ты состава стекла – Al2O3, CaO, MgO. Примеси, относ-ся к первой группе придают стеклу нежелат-ю окраску, а также образ-ют в стекле пороки. Важнейшими требов-ми предъявл-ми к сырью явл-ся постоянство хим-го сос-ва и хим-яоднород-ть партий сырья (ГОСТ). Осн-е мин-е сырье – кварцевые пески – только на единичных месторожд-х соот-т требов-м. В больш-ве случаев их прих-ся обогащать. Обраб-ка сырьевых мат-в включает: дробление, помол – известняки, доломит, уголь. →Сушка влаж-х мат-в (песок, доломит). Просеивание через сита.→ Бункера хранения (контроль состава)→Дозирование. Приготовление шихты. Примен-т в механизир-х составных цехах. Включает: приемный силосный склад, участок обработки и дозиров-я – смесит-е отдел-е. Дозирование – смесит-е отделение: бункера, помещение распредел-я мат-в из силосов в бункера и дозирование- смесит-е линии. Смесители, транспор-е устр-ва, бункеры хранения шихты. В завис-ти от конструк-и смес-ля и объема перемеш-й шихты длит-ть процесса = 2-5 мин. Увлаж-е шихты произв-ся на стадии перемешив-я.

  1. Технолог-е приемы произв-ва стекла: стекловарение и способы выработки. Выбор и обоснование основного технолог-го оборуд-я для произв-ва стекла.

Стекловарение. Примен-ю ванные печи непрер-го дей-я, отаплив-е газообраз-м или жидким топливом. Электрич-е печи применяют ограниченно. Особенность процесса стекловарения – необход-мо плавления больших объемов шихты за относ-но короткое время. Шихта имеет небольшую теплопровод-ть в процессе прогревания массы шихты в ней возник-т градиент темпер-ры от 300 0 С ( во внутр-х слоях) до 1250 0 С(на поверх-ти). В результате в различ-х слоях шихты возник-т одноврем-но все стадии стекловарения. При этом слой расплава толщиной 4-5 мм стекает с кучи, обнажая лежащий под ним слой плавящейся шихты. Тот же процесс протекает в нижней части кучи, соприкас-ся со стекломассой, только с меньшей интенсив-ю (т.к. более низкая темпер-ра). В процессе стеклообраз-я ионы Na и Ca диффундируют к поверх-ти остаточ-х зерен песка. Образ-ся при этом силикаты Na и Са переходят в расплав. Осветление –п роцесс наслоения 2-х фазной дисперсной системы стекломасса-газ, в кот-й все изнутри движ-ся к поверх-ти расплава. Тварки = 1400 0 С. Способы выработки. 1) Горизонтальное формование листового стекла на поверх-ти расплавленного металла(олово). Флоат-способ. Плюсы: высокое кач-во поверх-ти. Из выраб. Части печи по каналу смесь поступают в ванну с расплавом олова, где происходит формование ленты стекла. Ванна футерована огнеупорами. Тсмеси = 1080-1100 0 С, а на выходе из ванны = 600 0 С. Толщина ленты = 6,4-6,5 мм (обусловлено гравитац-ми силами и силами поверх-го натяжения). Отжиг – в гориз-м электрообогрев-м …..l = 100-125 м. Раскрой стекла – на автомат-х линиях. 2) Вертикальное вытягивание листового стекла. А) лодочный, б) валковый, в) безлодочный. С примен-ем керамич-й лодочки. Огнеупор-й брус помещ-т в смесь под влиянием гидростатич-го напора стекломасса выдавл-ся ч/з щель в «луковицу» на «лук». Опуск-ся стальная рама, зтем оттягив-ся вверх с помощью валиков, за рамой тянется непрерывная лента. Валковый способ аналогичен, только вместо лодочки – валики. В верхней части устанав-т утр-во для нарезки стекол. 3) Непрерывны прокат.Этим способом выраб-ся разл-е виды арх-стр-го стекла: узорчатое, армир-е, профильное. Примен-ся специф-е оборудо-е для каждого вида и прокатные машины. Стекломасса из выраб. Части поступает на сливной брус лотка и далее на сливную линейку, располож-ю м/ду сливным бруосм и прокатным валом. Слой стекломассы регулир-ся шибером. Выход-я лента из прокатных станов поступ-т на приемную чугунную плиту, валик сводобного вращ-я, затем на применый роликовый конвейер, далее на валы отжига. Узорчатое стекло – валик имеет рисунок, армир-е стекло – сетка подается в ленту стекла. 4) Прессование. Для изд-й сложной конфигур-и и большой толщины. 5)Дутьевой способ (стекловата)

Отжиг – нагревают уже готовое изделие до тмпер-ры близкой к темпер-ре размягчения стекла (450-500 0 С), выдерж-т и медленно охлаждают. Нужно для предотвращения внутр-х напряжений………..Печью явл-ся поддерж-е постоянства важнейших параметров технол-го процесса варки (уровня стекломассы, съемов стекломассы, соотношения шихта-стеклобой, расход топлива, давление в полости печи, темпер-ра стекломассы). Для обеспеч-я процесса формов-я стекломасса должна быть подана к выработочному устр-ву в заданной темпер-й. Процесс охладжения – студка. Как происходит – ограничение конвективного обмена стекломассы путем изменения геометр-х параметров перешейка и заградительного устройства. Стекловаренная печь. Сост-т из 3-х частей: бассейн, заполненный стекломассой, верхнее строение (стены, свод), нижнее строение (регенераторы, шиберы).

По технолог-м функ-м: варочная часть; студочная часть; выработочные котлы.

Описание рисунка: 1 – бассейн, 2 – стекломасса, 3 – проток, 4 – выработочная часть печи, 5 – вырочная часть, 6 – свод, 7 – загрузочный карман, 8 – горелки, 9 – регенераторы. Топливо – природный газ, произв-ть: 400-750 т/сут. Горелок – 7 шт., Тмакс = 1570-1600 0 С.

  1. Классификация и ассортимент стекла и стелоизделий. Модифицированные стекла.

1.Листовое светопрозр-е стекло: а) оконное стекло (вертик-го лодочного и безлодочного формов-я и горизон-го термич-го формов-я), б) витринное полированное (горизон-е терми-е фор-е на олове) в) витринное неполиров-е стекло (выртик-е вытяги-е) – крупногабаритные листы, г) армированное стекло (листовое прокатное стекло, в закат-й металлической сеткой, цветное). Отличается повыш-й огнестойкостью, примен-ся для остекления фонарей, балконов, окон. Д) узорчатое (прокатное неокрашенное), примен-ся как светорассеивающее и декорат-е. Е) теплопоглощающее. Изгот-ся из окраш-й стекломассы с уменьшенным светопропуск-ем в инфракрасной области спектра.

Ж) стекло «Мороз» – имеет узор(исключит-но сквозную в…)2. Конструкционные изделия.

А) стеклоболки. Пустотелые изд-я с гермет-й возд-й полостью. Изгот-ся методом прессования блоков. Выоская тепло-, звукоизоляция, огнестойкость. Б) стеклопакеты. Сост-т из 2 или более листов стекла, соед-ся друг с другом, м/ду ними гермет-е полости, заполненные осушенным газом. Темпер-ра примен-я –40 0 С. в) профильное стекло. Изделия изгот-ся способом непрерывного проката. Неокраш-е или цветное, замкнутого или швеллерного сечения. Прим-ся для устр-ва наруж-х светопрозр-х огражд-х констр-й зданий и сооруж-й. г) дверные полотна. Изделия из листов подверхнутых закалке (быстрое нагревание до 540-560 0 С и резкое охлаждение). 3. Облицовочные: а) шлакоситалл – светлокристал-й материал на основе шлакового стекла, повыш-й проч-ти, хим-й стойкости. Метод непрер-го проката или прессование с послед-й кристал-ей. Облиц-е стекло, покрытие полов, футеровка оборудования. Б) Коврово-мозаичная плита. Плитки наклеивают в виде ковров на бумажную основу. Произ-ся метдом проката с использ-ем рифленых валков. В) Стемалит. – лист стекла, покрытый с одной стороны эмалью, подвергнутый термообраб-ке для урочнения и закрепл-я керам-й краски; – облицовка стен зданий.

  1. Технолог-е приемы произв-ва стекла: стекловарение и способы выработки. Выбор и обоснование основного технолог-го оборуд-я для произв-ва стекла.

Мнение экспертов

Юрий Катс, архитектурное бюро Eller+Eller (Дюссельдорф):
— На сегодняшний день фасады несут в себе не только защитную и энергосберегающую функции, но и являются важным эстетическим элементом, формирующим окружающее пространство. С одной стороны, набирают силу тенденции «зеленого» строительства, с другой стороны, растут эстетические запросы и претензии на неповторимость и уникальность. Изменение социальной структуры и увеличение темпа жизни преобразуют архитектуру современных городов. Если ранее фасады были продиктованы традиционными материалами, такими как кирпич, натуральный камень и стекло, то в наше время все больше встречаются вентилируемые фасады, состоящие из разноформатных керамических панелей, металлических и синтетических кассет, сложных трехдименсиональных элементов. Стекло играет очень важную роль во всех проектах компании, поскольку не только является проводником солнечного света, но и создает визуальный контакт с окружающим миром.

Читайте также:  Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного, принцип работы двухтактного двигателя

В наше время спектр стекла и его энергосберегающие характеристики достигли неведомых высот. Современные технологии позволяют выпускать химически просветленное, так называемое белое стекло, которое, несмотря на солнцезащитное напыление, передает цвета окружающего мира практически на 100%. Стирая грань между внутренним и внешним, оно расширяет границы жилого пространства и «затягивает» окружающий ландшафт в интерьер. Современные фасадные системы с применением новых видов стекла позволяют оптимизировать теплозащиту, предотвращать перегрев внутренних помещений, обеспечивать естественную вентиляцию, максимально использовать солнечный свет и таким образом свести искусственную климатизацию помещений до минимума.

Карлстен Бергхойзер, компания по проектированию и монтажу фасадных систем Priedemann Ltd. (Берлин):
— Стекло широко применяется в различных фасадных конструкциях благодаря своей многофункциональности. Применение двух- и трехкамерных стеклопакетов является нормой на протяжении последних десятилетий. Сегодня проводятся исследования четырехкамерного остекления с еще более высокими изоляционными свойствами. Уменьшение веса конструкции и улучшение прозрачности окна достигается за счет применения более тонкого стекла. Кроме того, важным качеством современного остекления становится максимальное естественное освещение помещений. В дополнение к своим тепло- и звукоизоляционным свойствам стекло может воплотить любой творческий замысел. Современные технологии обработки стекла предоставляют неограниченный цветовой диапазон для различных архитектурных решений. В настоящее время успешно возводятся как прозрачные (транспарентные), так и непроницаемые стеклянные фасады.

Стекло восхищает, прежде всего, своей многогранностью. Это удивительный материал, не похожий на остальные. Потенциал стекла огромен. Это материал будущего

Стекло может быть изготовлено в очень больших форматах (джамбо стекло), изогнуто с двух или трехмерной деформацией (такое стекло обладает высокой прочностью и легко очищается). Стекло – негорючий материал, следовательно, отлично подходит для исполнения фасадов высотных зданий. Стекло можно сочетать практически со всеми материалами. Температурные коэффициенты линейного расширения стекла, стали, дерева и бетона близки по своим значениям. Это обеспечивает их отличную комбинацию на фасаде и долговечность таких конструкций. Едва ли есть такой полимерный искусственный материал, который мог бы заменить стекло. Статическая прочность, твердость поверхности, огнестойкость – лишь некоторые из свойств, в которых стекло не имеет себе равных. Развитие и улучшение его качественных характеристик продолжается. Это относительно недорогой строительный материал. Сырья, необходимого для его производства, на Земле в изобилии, поэтому стекло не потеряет своей роли и в будущем.

Марк Эртриш, дизайнерская студия MH&NA (Париж):
— С витражным остеклением окружающий ландшафт стал неотъемлемой частью внутреннего интерьера. Панорамный вид на город или сельскую местность дает ни с чем несравнимое ощущение свободы. К тому же современная облицовка стеклянными панелями создает больше комфорта по сравнению с классическими окнами благодаря лучшей изоляции от жары и холода. Мне нравится чистота стекла, его прозрачность. Я люблю и цветное стекло. Оно прекрасно подходит для того, чтобы добавить яркости в особых местах жилых пространств: коридорах, лестницах, зимнем саду, дверях или перегородках ванных комнат. В нем магия и таинственность витража. Иногда мы используем цветное стекло в комнатах с классической атмосферой, чтобы привнести нотку современности.

Как минеральный материал, стекло прекрасно сочетается с благородным деревом (напольные покрытия, панельная облицовка стен), что, несомненно, дает самый теплый эффект, который можно получить только при сочетании природных материалов. Комбинация стекла с кожей, натуральным камнем помогает достичь прекрасного баланса для создания уютной атмосферы. Эти материалы потрясающе сочетаются с металлом, современной алюминиевой рамой. Естественный свет привносит в дом больше счастья, создает настроение: он оживляет интерьер, добавляет теплоты. Солнечные лучи, проходящие сквозь окна, прекрасно создают во внутреннем пространстве ощущение уюта.

Как за последние годы изменилось потребление стекла в Европе?
Сегодня потребление листового стекла только растет. В Германии и Центральной Европе спрос на него велик. Стекло не так востребовано в южной части Европы, но это обусловлено только экономическим положением стран. Любой кризис – явление временное. Так или иначе, сегодня стекло открывает новые перспективы не только для строительного рынка, но и для энергетики.

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

От авторов
Введение

Архитектурные элементы из стекла

Не менее важную роль при создании фасадных конструкций наряду с конструктивными элементами из стали, алюминия, пластика играет и прозрачный материал – стекло.
В настоящее время в объеме выпускаемого материала значительно возрастает доля функционального (с особыми свойствами) и декоративного стекла. Это прежде всего связано с тем, что обычное стекло не отвечает современным требованиям по механической прочности, теплосбережению, пропускаемому излучению и т. д.

Выбор стекла наряду с эстетическими требованиями определяется оптико-энергетическими характеристиками остекления и его биологическим воздействием. Чтобы выбрать стекло для конкретного объекта, необходимо учитывать природу взаимодействия солнечного излучения со стеклом и механизм теплопотерь через него.

Спектр излучения солнца охватывает ближний УФ-диапазон, где содержится примерно 1% энергии, видимый диапазон – 53% энергии и ИК-диапазон – 46% солнечной энергии. Потери тепла через стекло составляют 2/3 за счет теплового излучения и 1/3 за счет теплопроводности и конвекции. Придавая стеклу определенные свойства, можно влиять на проникание в помещение того или иного вида солнечной энергии и потери тепла из помещения.

В силу климатических особенностей России теплоизоляция является наиболее важной деталью при больших поверхностях остекления. Для уменьшения теплопотерь разработаны энергосберегающие стекла с селективными оптическими свойствами, которые в значительной степени отражают энергию длинноволнового инфракрасного диапазона. Эти свойства придают стеклу некоторые полупрозрачные металлические и окиснометаллические покрытия. Они обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения.

В настоящее время во всем мире для этих целей используются два типа покрытий: К-стекло – “твердое” покрытие и i-стекло – “мягкое” покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания стеклу теплосберегающих свойств при его изготовлении на поверхность методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) наносится тонкий слой из окислов металлов, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью.

Такое теплозащитное стекло устанавливается во внутреннем ряду остекления и обращено покрытием в межстекольное пространство; наружным стеклом может быть обычное или солнцезащитное. При использовании теплозащитного стекла сопротивление теплопередаче конструкции остекления возрастает приблизительно на 40%. Температура внутренней поверхности остекления с теплозащитным стеклом в зимний период в среднем на 5-6°С выше, чем у обычного остекления. Благодаря этому уменьшается интенсивность “холодного” излучения поверхностей светопроемов в сторону помещения и повышается тепловой комфорт зон, располагаемых у окон. Кроме того, исключается возможность появления конденсата на поверхности остекления.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск так называемого i-стекла, которое по своим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между ними заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии получения. i-стекло производится вакуумным напылением и представляет собой трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев диэлектрика.

Такие стекла применяются, в основном, в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами стекла.

Однако кроме теплоизоляции, важно учитывать и другие аспекты использования стекла в наружных стенах. Первый из них – экономический. Исходя из цены стекла на сегодняшний день самым распространенным является обычное листовое строительное стекло. Оно отличается высоким коэффициентом светопропускания и весьма широким диапазоном значений линейных размеров и толщины листов. Применяется оно в остеклении окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света, производстве стеклопакетов.

Следующий вопрос, который может возникнуть при организации светопроемов большой площади, – значительный перегрев помещений. Для устранения этого отрицательного явления применяется солнцезащитное остекление, в котором используются теплопоглощающие и теплоотражающие стекла. Под “солнцезащитным” понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями. Как видно из самих названий этих стекол, одни из них поглощают, а другие отражают значительную часть инфракрасных солнечных лучей.

Теплопоглощающие солнцезащитные стекла изготавливаются путем нанесения на расплавленную стекольную массу либо кристаллов металлов, либо окислов металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. В процессе его поглощения стекла нагреваются и излучают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство.

Теплопоглощающее стекло следует всегда устанавливать в наружном ряду двойного остекления, так как во время инсоляции оно сильно нагревается. Его температура может превышать температуру наружного воздуха на 20-40°С в зависимости от интенсивности окраски, состава стекол и интенсивности солнечной радиации, наличия ветра.

Солнцезащитные стекла с отражающими покрытиями получают нанесением металлических полупрозрачных пленок на стекло. Зеркальные пленки могут быть бесцветными и цветными, что расширяет ассортимент стекла. Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев пять, из которых четыре – это слои окислов металлов, а работающий слой – серебряный. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Используются эти стекла в солнцезащитном остеклении окон, дверей, фасадов, производстве стеклопакетов, ламинированных и закаленных стекол для снижения затрат на кондиционирование в летний период и конфиденциальность помещений. Но иногда возникает обратная функциональная необходимость – в стекле, пропускающем ультрафиолетовые лучи.

Существенным недостатком обыкновенного стекла является его хрупкость при воздействии ударных, термических и ветровых нагрузок. Острые грани осколков, возникающих при разрушении, создают угрозу для физической безопасности людей. Одним из способов избежать этого при остеклении куполов, световых фонарей, высотных фасадов является использование закаленного стекла.

Закаленным называется стекло, прошедшее обработку путем нагревания в специальной печи до температуры перехода в пластичное состояние, с последующим быстрым воздушным охлаждением. Возникающее при этом в стекле перераспределение напряжений растяжения и сжатия резко изменяет его первоначальные свойства.

Свойства закаленного стекла известны давно, однако, широкое распространение как материал для строительства оно получило только в последние годы. Возможно, дело в том, что по-настоящему качественное закаленное стекло делают немногие. В России традиционно ведущий изготовитель такого стекла – Борский стекольный завод, его продукция гарантирует высокую марку качества.

При строительстве больниц, яслей, детских садов, школ и зданий оздоровительного назначения особое значение приобретает использование природного ультрафиолетового излучения. Поэтому в особо редких случаях используется так называемое увиолевое стекло.

Увиолевое стекло пропускает биологически активные ультрафиолетовые лучи длиной 280-380 нм. Способность увиолевых стекол пропускать лучи ультрафиолетовой области спектра определяется их химическим составом (силикатные, боросиликатные и фосфатные).

Выше перечислены все основные типы стекол, применяемые в наружном остеклении фасадов зданий, но картина будет неполной, если не упомянуть о стеклах, которые могут сочетать в себе свойства нескольких групп. Это ламинированные стекла, так называемый триплекс.

Это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, скрепленных вместе с помощью пленки или специальной жидкости. В его состав могут входить солнцезащитные, обычные, закаленные, теплозащитные, пожаростойкие стекла.

Триплекс препятствует насильственному вторжению, снижает опасность от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но остается в раме), обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло эффективно снижает воздействие шумов) и т. д.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла. При разрушении такое стекло остается “целым” благодаря пленке, т. е. осколки остаются прикрепленными к ней. Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Эти стекла применяются при остеклении фасадов, балконов, окон, ограждений.



Однако кроме теплоизоляции, важно учитывать и другие аспекты использования стекла в наружных стенах. Первый из них – экономический. Исходя из цены стекла на сегодняшний день самым распространенным является обычное листовое строительное стекло. Оно отличается высоким коэффициентом светопропускания и весьма широким диапазоном значений линейных размеров и толщины листов. Применяется оно в остеклении окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света, производстве стеклопакетов.

Применение стекла в строительстве

Стекло – самый перспективный строительный материал нового, ХХI века. Запасы кварцевого песка, из которого стекло делают, не иссякнут практически никогда! А возможностей – уйма.

Целью моей работы является рассмотрение физических свойств, стекла, его получение и применение в строительном производстве.

Полтораста лет назад стекло варили только в огнеупорных сосудах. В них засыпали вручную шихту, состоящую из кварцевого песка, соды, мела, доломита и других материалов. Шихта при высокой температуре превращалась в прозрачную массу. Из жидкой стекломассы стеклодувы выдували различные сосуды, бутылки, посуду или цилиндры, из которых затем получали листы стекла. Это был тяжелейший труд. В 30 гг. прошлого столетия в России появились первые ванные печи для промышленного производства стекла. Потребность в нем росла очень быстро.

Современные ванные печи – большие сооружения. Длина печи для производства оконного стекла – несколько десятков метров. Шихту в печь загружают непрерывно по 10-15 т в час с помощью механических устройств. Печь вмещает более 2500 т стекломассы и дает в сутки 350 т стекла и больше.

Даже при высокой температуре стекломасса обладает большой вязкостью, в десятки тысяч раз большей, чем вода. Поэтому в ней надолго задерживаются пузырьки газов, выделяемых содой, мелом и другими компонентами шихты. Кроме того, сотни тонн вязкой стекломассы трудно перемешать и сделать однородной.

Чем больше ванная печь и чем выше температура варки стекла, тем производительнее работает печь. Повысить температуру варки стекла можно, если не только обогревать печь газом или жидким топливом, но и использовать еще и электротермический эффект в самой стекломассе. Ведь расплав стекла при высокой температуре проводит электрический ток. Сейчас температуру ванных печей повышают до 1600 0 С и широко применяют электрообогрев.

Цикл технологии получения стеклянных изделий складывается из операций:

  • доведения стекломассы до температуры (и вязкости);
  • формования изделий;
  • постеленного охлаждения изделий с целью ликвидации возникающих в процессе формования напряжений;
  • термической, механической или химической (в отдельности либо во взаимном сочетании) обработки отформованных изделий для придания им заданных свойств.

Методом непрерывной прокатки изготовляется листовое стекло, метод заключается в том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, изготовляется листовое стекло, различных видов.

Каждый год выпускается сотни миллионов квадратных метров оконного стекла. Мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, пустотельные строительные блоки, сложную, термостойкую лабораторную посуду. Стекло успешно конкурирует с металлом. Это очень перспективный материал в самых различных отраслях народного хозяйства.

Энергосберегающее стекло сейчас расходится на ура во всем мире. И неспроста. Зимой энергосберегающие стекла сохраняют тепло, летом – прохладу. Подсчитано: благодаря этим стеклам удается сократить расходы электроэнергии примерно на 30%.

И вообще снижение тепловых потерь чудодейственным образом отражается на климате всей планеты – позволяет избежать глобального потепления. Так что, приобретая такие стекла, вы совершаете поступок вселенского масштаба.

Тонизированное, цветное и зеркальное стекло используются в строительстве, придают зданиям респектабельность и солидность. А с другой – зеркальные стекла тщательно скрывают “внутренности” дома, оберегая вашу личную жизнь. Так же используются в автомобилях. Эффект от такого стекла замечательный: вас никто не видит, зато вы видите все, что происходит на улице. Фасад зданий, цветные двери, перегородки, окна и др.

Узорчатое стекло его поверхность щедро украшена всевозможными орнаментами. Сейчас в Европе, например, самый “писк” – стекла с мелким-мелким геометрическим рисунком. Технология эта новая, и поэтому такие стекла стоят в четыре раза дороже обычных узорчатых. Например, стекло “мороз” делают так – на стекло наносят силикатный клей, а затем кладут в печь. В результате получается очень похоже на узоры, что зимой образуются на наших стеклах. Интересен и процесс рождения узорчатого стекла “метелица”. Под остывающую пластичную стеклянную массу пускают воздух, который, пробивая себе путь, оставляет на стекле рельефные волны.

Безопасные и прочные стекла стараются ставить в общественных местах, где проходит много народа. Так вот, именно закаленные стекла применяют для “остекления” автомобилей, автобусов и прочего транспорта, входных дверей и перегородок.

Рисунок 1. Виды стекла.

Современное стекло очень безопасное и прочное. Это достигается при помощи специальных технологий его обработки, таких как триплекс и закалка стекла. Хрупкость современного стекла лишь кажущаяся видимость. К безопасным относят армированное, закаленное и безосколочное многослойное стекло.

Армированное стекло — это листовое стекло, внутри которого парал­лельно плоскости поверхности проложена металлическая сетка. Армированное стекло относится к группе безопасных стекол, так как его разрушение не дает падающих осколков. Это позволяет применять его для устройства фонарей промышлен­ных зданий и остекления помещений с повышенными требованиями к безопасности и огнестойкости остекления. Металлическая сетка для армированного стекла должна приме­няться из проволоки со светлой поверхностью из мало­углеродистой стали ГОСТ 7481-78. Армированное стекло изготовляется также и узорчатое.

Закаленное стекло представляет собой стекло, подвергнутое специальной термической обработке — закалке, в результате чего равномерно распределенные внутренние напряжения, повышается механическая прочность. При испытании на удар при толщине стекла 5 мм оно выдерживает удар стальным шаром массой 800 г с высоты более 1200 мм.

Особенностью закаленного стекла является «безопасный» характер его разрушения — с образованием мелких осколков с тупыми, нережущими краями. Оптические свойства, теплофизические и морозостойкость — после закаливания практически не изменяются.

Закаленное листовое стекло получают двух видов — плоское и гнутое — и широко применяют для остекления скоростного транс­порта. В строительстве применяют крупногабаритные панели разме­ром 1200. 2500 мм: двери, перегородки, ограждения, полы, потол­ки. При этом такие панели могут быть прозрачными или непрозрач­ными, матовыми, узорчатыми идр. Закаленные крупногабаритные окрашенные стеклопанели получили название стемалита.

Безосколочное многослойное стекло состоит из нескольких лис­тов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной пленкой органического происхождения.

Наибольшее распространение получило безосколочное трехслой­ное стекло триплекс. С помощью закалки или ламинирования это стекло становится безопасным с прочностью, во много раз превышающей прочность обычного стекла.

Ламинирование — метод, при котором листы стекла и расположенная между ними пленка из бутафоль-поливинилбутерали в процессе сжатия соединяются между собой под воздействием высокой температуры и вакуума. В результате этого получается безопасное стекло, выдерживающее высокие механические нагрузки, пожаростойкое и высококачественное по оптическим свойствам.

В современной архитектуре стекло – поистине незаменимый материал. Стеклянные торговые центры и офисы в мегаполисах радуют глаз своей зеркальной поверхностью и солнечными бликами. Стекло хорошо сочетается с нержавеющей сталью. Привычный кирпич, а вместе с ним бетон и дерево постепенно уступают место такому, казалось бы, хрупкому материалу.

Обилие света в зданиях из стекла приводит к существенной экономии электроэнергии. Кроме того, в таком помещении работники ощущают себя очень комфортно и уютно, что положительно сказывается на производительности труда.

Стекло и зеркала в дизайне интерьеров визуально увеличивают площадь помещения. Дизайнеры уже давно используют для этих целей стеклянные и зеркальные двери, перегородки, полы, столешницы, дверцы шкафов-купе, часы и просто зеркала.

Рисунок 2. Использование стекла в интерьере.

Вид, который открывается из помещения с прозрачными стенами, радует глаз и позволяет отдохнуть, отвлечься от монотонной работы. Вид на вечерний город порадует вас миллионами огней, а утром вы можете увидеть восход солнца во всем его великолепии. Прозрачные стеклянные здания привлекают к себе внимание и служат своего рода рекламой компании.

Рисунок 3. Использование стекла при строительстве зданий.

Существует несколько вариантов конструкции стеклянных перегородок: традиционная, с напольными роликами, имеющая потолочный рельс и «гармошкой». Последняя имеет некоторые преимущества, в числе которых возможность одним движением убрать или восстановить заграждение. В сложенном виде она очень компактна.

Перегородки из стекла могут быть симметричными и асимметричными, с облегченными петлями, с различным оформлением полотна. Законодателем мод в этой области являются итальянские дизайнеры, а конструкторы этой солнечной страны помогают им в полной мере воплотить задумки и идеи на практике.

Читайте также:  Электрическая проводка в новостройке без проблем

Рисунок 4. Стеклянные перегородки.

Стеклянные витрины позволяют потенциальному покупателю, даже не входя в магазин, увидеть продаваемый в нем товар, что является ловким маркетинговым ходом. Их изготавливают из закаленного стекла, поэтому они чрезвычайно прочны. Огромные стеклянные витрины есть практически в каждом магазине. Это не удивительно, ведь они позволяют проходящему мимо потенциальному покупателю увидеть большую часть товаров.

Рисунок 5. Стеклянные витрины.

Стекло является гигиеничным и экологически чистым материалом, очень красивым и дающим широкие возможности реализации дизайнерских идей. Оно все активнее используется как в качестве оформления зданий, так и как строительный материал, эффектно реализуя свои удивительные качества.

И хотя такое стекло является довольно дорогим строительным материалом, его применение оправдывает способность особым образом оформлять экстерьер и интерьер. К тому же, такое решение позволяет сэкономить на отделочных работах.

В заключении хочется сказать, что применение стекла в строительстве будет только расширяться, поскольку это экологически чистый материал с широкими возможностями, поэтому это самый перспективный строительный материал ХХI века!

Рисунок 1. Виды стекла.

Архитектурные элементы из стекла

Не менее важную роль при создании фасадных конструкций наряду с конструктивными элементами из стали, алюминия, пластика играет и прозрачный материал – стекло.
В настоящее время в объеме выпускаемого материала значительно возрастает доля функционального (с особыми свойствами) и декоративного стекла. Это прежде всего связано с тем, что обычное стекло не отвечает современным требованиям по механической прочности, теплосбережению, пропускаемому излучению и т. д.

Выбор стекла наряду с эстетическими требованиями определяется оптико-энергетическими характеристиками остекления и его биологическим воздействием. Чтобы выбрать стекло для конкретного объекта, необходимо учитывать природу взаимодействия солнечного излучения со стеклом и механизм теплопотерь через него.

Спектр излучения солнца охватывает ближний УФ-диапазон, где содержится примерно 1% энергии, видимый диапазон – 53% энергии и ИК-диапазон – 46% солнечной энергии. Потери тепла через стекло составляют 2/3 за счет теплового излучения и 1/3 за счет теплопроводности и конвекции. Придавая стеклу определенные свойства, можно влиять на проникание в помещение того или иного вида солнечной энергии и потери тепла из помещения.

В силу климатических особенностей России теплоизоляция является наиболее важной деталью при больших поверхностях остекления. Для уменьшения теплопотерь разработаны энергосберегающие стекла с селективными оптическими свойствами, которые в значительной степени отражают энергию длинноволнового инфракрасного диапазона. Эти свойства придают стеклу некоторые полупрозрачные металлические и окиснометаллические покрытия. Они обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения.

В настоящее время во всем мире для этих целей используются два типа покрытий: К-стекло – “твердое” покрытие и i-стекло – “мягкое” покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания стеклу теплосберегающих свойств при его изготовлении на поверхность методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) наносится тонкий слой из окислов металлов, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью.

Такое теплозащитное стекло устанавливается во внутреннем ряду остекления и обращено покрытием в межстекольное пространство; наружным стеклом может быть обычное или солнцезащитное. При использовании теплозащитного стекла сопротивление теплопередаче конструкции остекления возрастает приблизительно на 40%. Температура внутренней поверхности остекления с теплозащитным стеклом в зимний период в среднем на 5-6°С выше, чем у обычного остекления. Благодаря этому уменьшается интенсивность “холодного” излучения поверхностей светопроемов в сторону помещения и повышается тепловой комфорт зон, располагаемых у окон. Кроме того, исключается возможность появления конденсата на поверхности остекления.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск так называемого i-стекла, которое по своим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между ними заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии получения. i-стекло производится вакуумным напылением и представляет собой трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев диэлектрика.

Такие стекла применяются, в основном, в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами стекла.

Однако кроме теплоизоляции, важно учитывать и другие аспекты использования стекла в наружных стенах. Первый из них – экономический. Исходя из цены стекла на сегодняшний день самым распространенным является обычное листовое строительное стекло. Оно отличается высоким коэффициентом светопропускания и весьма широким диапазоном значений линейных размеров и толщины листов. Применяется оно в остеклении окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света, производстве стеклопакетов.

Следующий вопрос, который может возникнуть при организации светопроемов большой площади, – значительный перегрев помещений. Для устранения этого отрицательного явления применяется солнцезащитное остекление, в котором используются теплопоглощающие и теплоотражающие стекла. Под “солнцезащитным” понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями. Как видно из самих названий этих стекол, одни из них поглощают, а другие отражают значительную часть инфракрасных солнечных лучей.

Теплопоглощающие солнцезащитные стекла изготавливаются путем нанесения на расплавленную стекольную массу либо кристаллов металлов, либо окислов металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. В процессе его поглощения стекла нагреваются и излучают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство.

Теплопоглощающее стекло следует всегда устанавливать в наружном ряду двойного остекления, так как во время инсоляции оно сильно нагревается. Его температура может превышать температуру наружного воздуха на 20-40°С в зависимости от интенсивности окраски, состава стекол и интенсивности солнечной радиации, наличия ветра.

Солнцезащитные стекла с отражающими покрытиями получают нанесением металлических полупрозрачных пленок на стекло. Зеркальные пленки могут быть бесцветными и цветными, что расширяет ассортимент стекла. Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев пять, из которых четыре – это слои окислов металлов, а работающий слой – серебряный. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Используются эти стекла в солнцезащитном остеклении окон, дверей, фасадов, производстве стеклопакетов, ламинированных и закаленных стекол для снижения затрат на кондиционирование в летний период и конфиденциальность помещений. Но иногда возникает обратная функциональная необходимость – в стекле, пропускающем ультрафиолетовые лучи.

Существенным недостатком обыкновенного стекла является его хрупкость при воздействии ударных, термических и ветровых нагрузок. Острые грани осколков, возникающих при разрушении, создают угрозу для физической безопасности людей. Одним из способов избежать этого при остеклении куполов, световых фонарей, высотных фасадов является использование закаленного стекла.

Закаленным называется стекло, прошедшее обработку путем нагревания в специальной печи до температуры перехода в пластичное состояние, с последующим быстрым воздушным охлаждением. Возникающее при этом в стекле перераспределение напряжений растяжения и сжатия резко изменяет его первоначальные свойства.

Свойства закаленного стекла известны давно, однако, широкое распространение как материал для строительства оно получило только в последние годы. Возможно, дело в том, что по-настоящему качественное закаленное стекло делают немногие. В России традиционно ведущий изготовитель такого стекла – Борский стекольный завод, его продукция гарантирует высокую марку качества.

При строительстве больниц, яслей, детских садов, школ и зданий оздоровительного назначения особое значение приобретает использование природного ультрафиолетового излучения. Поэтому в особо редких случаях используется так называемое увиолевое стекло.

Увиолевое стекло пропускает биологически активные ультрафиолетовые лучи длиной 280-380 нм. Способность увиолевых стекол пропускать лучи ультрафиолетовой области спектра определяется их химическим составом (силикатные, боросиликатные и фосфатные).

Выше перечислены все основные типы стекол, применяемые в наружном остеклении фасадов зданий, но картина будет неполной, если не упомянуть о стеклах, которые могут сочетать в себе свойства нескольких групп. Это ламинированные стекла, так называемый триплекс.

Это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, скрепленных вместе с помощью пленки или специальной жидкости. В его состав могут входить солнцезащитные, обычные, закаленные, теплозащитные, пожаростойкие стекла.

Триплекс препятствует насильственному вторжению, снижает опасность от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но остается в раме), обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло эффективно снижает воздействие шумов) и т. д.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла. При разрушении такое стекло остается “целым” благодаря пленке, т. е. осколки остаются прикрепленными к ней. Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Эти стекла применяются при остеклении фасадов, балконов, окон, ограждений.



Используются эти стекла в солнцезащитном остеклении окон, дверей, фасадов, производстве стеклопакетов, ламинированных и закаленных стекол для снижения затрат на кондиционирование в летний период и конфиденциальность помещений. Но иногда возникает обратная функциональная необходимость – в стекле, пропускающем ультрафиолетовые лучи.

Обзор российского рынка архитектурно-строительного стекла

Виды стекла

Существует два основных способа производства листового стекла: вертикального вытягивания (ВВС, тянутое стекло) и горизонтальный метод производства на расплаве металла (флоат-стекло, термически полированное стекло). Получаемое таким образом стекло имеет равномерную толщину и характеризуется отсутствием оптических дефектов. Для строительно-архитектурных целей подходят оба вида, но флоат-стекло в последнее время практически вытеснило стекло вертикального вытягивания из строительно-архитектурного сегмента, так как полированное стекло отличается идеально глянцевой поверхностью, высокой светопропускающей способностью (89-90%) и великолепными оптическими свойствами, исключающими искажение изображения.

Этот вид теперь уже «обычного» оконного стекла может применяться в многослойном остеклении и является основой для производства широкого спектра современных усовершенствованных стекол и стеклопакетов. В строительстве могут применяться листы толщиной от 3 до 18 мм. Листы толщиной более 8 мм называют «витринным стеклом».

Применение стекла

Современное остекление предполагает не только доступ в помещение естественного освещения и защиту от внешней среды, но и должно соответствовать ряду дополнительных требований, например, таких, как энергосбережение, пожаробезопасность, эстетические запросы потребителей и т. д. Чтобы соответствовать этим требованиям, обычное стекло претерпело определенные метаморфозы.

В архитектурном мире существует огромное количество разновидностей стекла: полированное и неполированное, цветное (тонированное), узорчатое, многослойное, армированное, закаленное, рефлективное, теплосберегающее, огнестойкое, термостойкое, бронированное, ударопрочное, стекло для витражей. Непосредственно в архитектурных целях могут использоваться стеклянные блоки, трубы, конструкционные материалы на основе стекловолокна, плитки стеклянные и т.п.

В современном строительстве для остекления применяются 3 вида стекла: строительный триплекс (ламинированное стекло), стекло с защитной полимерной пленкой, закаленное стекло. В таблице 2 рассмотрены основные их достоинства и недостатки.

Архитектурное стекло

В 1967 году с помощью ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов на стекло получили столь модное в эпоху хай-тек стекло с бронзовым оттенком (архитектурное стекло). Затем был налажен выпуск стекла с повышенной отражающей способностью покрытия. Применяется стекло с покрытиями различного назначения (низкоэмиссионное, зеркальное, солнцеотражающее, декоративное, самоочищающееся, токопроводящее), а также термически и химически упрочненное, многослойное (ударостойкое, пулестойкое, огнестойкое, взрывобезопасное, звукоизолирующее) и стеклопакеты, содержащие перечисленные виды стекла.

Область применения строительного и архитектурного стекла невероятно велика. Перечислим лишь некоторые сферы деятельности человека, связанные с применением стекла:

— ремонт и внутренняя отделка помещений;

Строительное и архитектурное стекло предназначено для остекления светопрозрачных строительных конструкций, средств транспорта, мебели, изготовления других стекол с покрытиями, зеркал, закаленных и многослойных стекол и других изделий строительного, технического и бытового
назначения.

Можно выделить пять основных функций архитектурных стекол: теплоизоляция зимой, защита от перегрева летом, звукоизоляция, защитные функции и эстетические свойства.

Для обеспечения вышеперечисленных свойств материала разработаны различные типы стекол. Строительное и архитектурное стекло подразделяют на листовое оконное стекло, полированное, армированное, узорчатое, цветное и некоторые другие виды.

Также архитектурное стекло может иметь следующие виды:

Производство стекла в России

В России в последние годы значительно увеличился выпуск строительного стекла, так что в 2007 году в натуральном выражении общий объем отечественного производства составил 187 млн. м2 стекла, что превысило показатель 2006 года на 19%. В то время как в самом 2006 году прирост был еще больше – 32%. Однако в 2008 году роста не было – выпуск сохранился на прошлогоднем уровне, что с учетом стагнации строительной отрасли даже удивительно. Как мы уже говорили выше, большую часть используемого стекла составляет стекло, произведенное методом термической полировки, это видно на рис.1.

Ситуацию ожидаемого спада в объемах выпуска строительного стекла в 2009 году объясняет финансово-экономическое положение страны, а также натиск китайских конкурентов. В связи с тем, что главными потребляющими отраслями являются строительство и автомобилестроение, в ближайшие годы вряд ли можно будет ожидать оптимистических прогнозов в стекольной промышленности.

Структура потребления стекла по итогам 2008 года имеет вид, изображенный на рис. 2.

Профили компаний

Архитектурно-строительное стекло в России выпускает большое количество предприятий, и только 20 из них фигурируют в списках официальной статистики.

Существенную долю в объеме производства архитектурно-строительного стекла в России занимает подмосковное предприятие «СТиС-Электросталь» (порядка 25-30% рынка архитектурного стекла). Компания производит оконные стекла для остекления фасадов зданий, офисов, домов, коттеджей. Продукцию холдинга используют в своей работе крупнейшие оконные компании России. «СТиС» активно сотрудничает на рынке архитектурного остекления с крупнейшими строительными компаниями, принимая участие в возведении современных гостиничных, торговых, офисных и развлекательных комплексов.

ООО «СТиС «Электросталь» на сегодняшний день располагает:

— Шестью заводами в европейской части России

— 22 линиями по производству стеклопакетов

— Годовой мощностью – 6 млн. шт. стеклопакетов

— Крупнейшей в России транспортной компанией по перевозке стекла «джамбо»-формата

— Собственным брендом на рынке стеклопакетов «Теплопакеты»

— 1200 высококлассными специалистами и профессионалами отрасли

Рис. 1. Производство листового стекла в России, 2003-2008 гг., тыс. м2
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ (Росстат).

Архитектурно-проектное направление «СТиС» создано не так давно. Однако, на счету специалистов компании уже ряд интересных и известных проектов остекления фасадов, в частности: отель «Ритц-Карлтон» (Москва, объем остекления 3 500 м2), хоккейный стадион «Металлург» (г. Магнитогорск, объем остекления 2 500 м2), офисное здание сети аптек «36,6» (Москва, объем остекления 2 000 м2), многофункциональный центр м. «Семеновская», Москва (объем остекления 12 000 м2 ) и др.

Бельгийская компания Glaverbel вышла на российский рынок в 1997 г., купив акции «Борского стекольного завода», который производит автомобильное и листовое стекло флоат-методом. Кроме того, компания построила завод флоат-стекла в подмосковном Клину, а также семь небольших производств стеклопакетов и закаленного стекла в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Красноярске, Новосибирске, Самаре и Ярославле. Компания «Главербор Петербург», которая до августа >2003 г. работала под названием «Борское стекло – Санкт-Петербург», известна на стекольном рынке более 11 лет. Компания является одним из первых региональных дилерских центров концерна на территории России. «Главербор Петербург» обеспечивает нужды производителей окон и фасадов, а также предприятий строительного комплекса в Санкт-Петербурге и Северо-Западном регионе России. На сегодняшний день ее продукция уже была использована при остеклении более 50 масштабных строительных объектов Санкт-Петербурга и других крупнейших городов России. В сентябре 2004 г. компания «Главербор Петербург» начала производство стеклопакетов Thermobel.

Рис. 2. Структура потребления разных видов стекла в строительной отрасли России в 2008 г
Источник: Исследование агентства «ТОП-ЭКСПЕРТ».

Компания «АКМА», основанная в 1991 году, специализируется на промышленной обработке стекла и изготовлении стеклоизделий для последующего использования в строительстве, производстве мебели и бытовой техники, интерьере и других отраслях. Помимо производства стеклянной продукции (стеклопакеты, изделия из стекла) и обработки стекла, компания занимается поставкой в Россию более 100 видов стекла ведущих мировых производителей: Pilkington, Saint-Gobain, Guardian, AGC.

Компания АКМА предлагает широкий ассортимент стекла. В рамках программы переоснащения производства в 2008 году АКМА приобрела новое оборудование – печь ламинирования стекла LamiFlex 3000 и наладила производство пленочного триплекса. Для производства триплекса АКМА использует пленку EVASAFETM – это продукт высшего качества, отвечающий растущим требованиям индустрии ламинирования стекла для декоративного и архитектурного применения.

ОАО «БАМО-Флоат-Гласс», было введено в эксплуатацию в 2002 году. Это одно из крупнейших в России предприятий по промышленной переработке архитектурного флоат-стекла, оснащенное самым передовым европейским оборудованием.

В настоящее время ОАО «БАМО-Флоат-Гласс» выпускает широкий ассортимент стеклянных изделий, в том числе единственное в России низкоэмиссионное стекло с повышенными энергосберегающими характеристиками под торговой маркой BAterMO 1.2 Neutral для жилого и гражданского строительства, безопасное стекло (закалка, триплекс), стеклопакеты различных конфигураций и структур. Продукция данного завода активно внедряется и применяется как в строительном комплексе, так и вагоностроении, автомобильной, машиностроительной, мебельной и других отраслях промышленности.

Помимо стекольной промышленности, предприятие ведет и другие виды деятельности: на сегодняшний день предприятия группы «БАМО» оснащены современным технологическим оборудованием и занимают ведущее место на российском рынке в области производства фасадных конструкций из алюминия и ПВХ, а также изготовления высококачественных окон, дверей, стеклопакетов, триплекса, соответствующих самым высоким мировым стандартам, а одним из приоритетных направлений деятельности является проектирование и строительство жилых и гражданских зданий.

«Сибирская стекольная компания» была основана в Красноярске в 1997 году. В настоящее время «Сибирская стекольная компания» – бренд, объединяющий группу предприятий, осуществляющих деятельность на рынке промышленной переработки стекла. Производство компании охватывает следующие направления:

— стеклопакеты с алюминиевой дистанционной рамкой, ПВХ-рамкой и TPS-рамкой

— плоское и гнутое закаленное стекло SG Tempered

— ламинированное стекло (триплекс) SG Laminate

— эмалированное стекло (стемалит) SG Colour

— пожаростойкое стекло SG Fire

— электрообогреваемое стекло SG Heat

— нанесение покрытий на стекло методом магнетронного напыления

— наклейка пленок на стекло

— обработка стекла: нарезка в размер, сверление, обработка кромки, фацет

— нанесение изображений на стекло: цифровая печать SG Digital Print, шелкотрафаретная печать SG Silk Print, пескоструйная обработка, гравировка, фьюзинг

«Сибирская стекольная компания» производит архитектурное стекло: нанесение специальных покрытий на поверхность стекла производится методом магнетронного напыления в вакуумной установке «Спрут», разработанной российскими учеными Института сильноточной электроники СО РАН.

Предприятие выпускает следующие виды архитектурного стекла:

— тонированное стекло различной степени светопропускания и отражения

— низкоэмиссионное (ТОП-стекло с «мягким» покрытием, аналог Low-E)

Технические возможности производства:

— производительность – до 140 м2 в сутки

— цвет тонирования – от светло-серого до темно-серого зеркального

— толщина стекла от 4 до 8 мм

— максимальные размеры стекла для напыления покрытий – 3 100?1 725 мм — тонирование окрашенного в массе стекла для разнообразия палитры предлагаемых цветовых оттенков

ООО «Модерн Гласс» (до 2009 года ООО «Челябинский завод современного стекла») работает под маркой Modern Glass на рынке стекольной промышленности с 2002 года. За это время компания стала ведущим производителем специального, в том числе закаленного стекла, в Уральском регионе для строительства, мебели, транспорта и бытовой техники. Завод оснащен современным высокотехнологичным оборудованием ведущих мировых производителей, которое позволяет осуществлять широкий спектр услуг по переработке стекла. Собственные производственные площади предприятия составляют более 10 000 м2 Челябинский завод современного стекла уже не первый год выпускает архитектурно-строительные стекла с солнцезащитным покрытием – MGREFLECT, которые стоят на фасадах архитектурных сооружений многих городов. Также заводом производятся строительное стекло с низкоэмиссионным покрытием, эмалированное стекло (MGCOLOR – закаленное эмалированное стекло, используемое совместно со светопразрачными стеклами при остеклении зданий для создания эффекта цельностеклянного фасада), многослойное ламинированное строительное стекло, триплекс (Modern Glass планирует вывести на рынок свой продукт MGLAMINAT, который будет выгодно отличаться от конкурентов).

Российская стекольная компания (ЗАО «РСК») объединяет в себе группу предприятий по промышленной переработке стекла, которые расположены в регионах Санкт-Петербурга, Москвы, Н. Новгорода, Краснодара, Самары и Ярославля.

В настоящее время производственные мощности РСК включают в себя 19 современных линий Lisec по производству стеклопакетов, 4 линии закаливания стекла, линию по переработке триплекса, а также полный набор вспомогательного оборудования. ЗАО «РСК» запускает линию ламинирования стекла 3210 х 6000 мм производства компании LISEC (Австрия). Основным профилем «РСК» является промышленная переработка стекла для использования в строительстве, производстве мебели, бытовой техники, оформлении интерьеров и т.д. С целью удовлетворения быстро растущего спроса на строительном, архитектурном и мебельном рынках, требующих использования сложных продуктов промышленной переработки стекла, ЗАО «РСК» запускает линию ламинирования стекла 3210 х 6000 мм производства компании LISEC (Австрия).

Читайте также:  Стиральные машины Beko: ТОП-6 лучших моделей + отзывы о бренде

ООО «Модерн Гласс» (до 2009 года ООО «Челябинский завод современного стекла») работает под маркой Modern Glass на рынке стекольной промышленности с 2002 года. За это время компания стала ведущим производителем специального, в том числе закаленного стекла, в Уральском регионе для строительства, мебели, транспорта и бытовой техники. Завод оснащен современным высокотехнологичным оборудованием ведущих мировых производителей, которое позволяет осуществлять широкий спектр услуг по переработке стекла. Собственные производственные площади предприятия составляют более 10 000 м2 Челябинский завод современного стекла уже не первый год выпускает архитектурно-строительные стекла с солнцезащитным покрытием – MGREFLECT, которые стоят на фасадах архитектурных сооружений многих городов. Также заводом производятся строительное стекло с низкоэмиссионным покрытием, эмалированное стекло (MGCOLOR – закаленное эмалированное стекло, используемое совместно со светопразрачными стеклами при остеклении зданий для создания эффекта цельностеклянного фасада), многослойное ламинированное строительное стекло, триплекс (Modern Glass планирует вывести на рынок свой продукт MGLAMINAT, который будет выгодно отличаться от конкурентов).

Применение и производство листового стекла в строительстве

Применение листового стекла и его разновидности в строительстве.

С течением времени, такие свойства, как долговечность, прозрачность, бесконечная способность его форм и содержания к перевоплощению делают стекло все более популярным материалом. Спектр его возможностей настолько широк, что делает использование стекла востребованным в самых разных областях, а особенно в строительстве.

25. Современное стекло в строительстве и архитектуре. Виды стекла, свойства, применение.

Современное строительство многофункциональных высотных зданий редко обходится без остекленных фасадов, или как их называют специалисты – светопрозрачных. Использование стекла для отделки фасадов зданий позволило придать им облик, представляющий как продукт синтеза высоких технологий и инноваций, что полностью соответствует действительности. Созданию такого эффекта способствуют качество стеклянной поверхности, неограниченные возможности ее дизайна и высокая точность монтажа конструкций. Этим светопрозрачные фасады обязаны как постоянно развивающимся решениям своих конструкций, так и материалу, который стал «лицом» фасада – стеклу.

Стекло, используемое в рассматриваемых фасадных системах, имеет принципиальное отличие от стекла в обычных окнах. Это обусловлено тем, что при устройстве больших остекленных поверхностей возникает необходимость решения большего круга архитектурных и конструктивных задач. Кроме основных функций, выполняемых обычными окнами, среди которых теплоизоляция в холодный период, естественное освещение помещений и иногда шумоизоляция, появляются новые, такие как повышение прочности, защита от перегрева летом, снижение теплопотерь зимой, повышение звукоизоляции, особые требования к эстетическим свойствам и многие другие.

Появление стекла, обладающего новыми функциональными и декоративными свойствами, значительно расширило возможности фасадных систем для архитекторов и конструкторов. Однако большое разнообразие стекол требует подхода к их выбору, позволяющего специалисту найти именно то решение, которое целесообразно для конкретного проекта. С учетом основных свойств современных стекол предлагается их классификация, при которой определяются следующие виды стекол: ламинированные, закаленные, армированные, энергосберегающие, солнцезащитные, окрашенные в массе, окрашенные.

Ламинированные стекла (триплекс) состоят из двух и более стекол, ламинированных (склеенных) вместе с помощью пленки или специальной жидкости. Основная задача при создании данного стекла заключалась в повышении его прочности. Ламинирование увеличивает ударопрочность стекла, кроме того, при разрушении оно не рассыпается благодаря ламинированной пленке, на которой остаются прикрепленными его осколки (рис. 1). Использование триплекса, благодаря его прочности, помогает решить следующие задачи:

обеспечение безопасности за счет затруднения несанкционированного доступа в помещения (так как данное стекло труднее разбить);

снижение опасности от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но сохраняет форму и остается в раме);

повышение степени защиты помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей (за счет снижения коэффициента их прохождения через стекла и ламинирующий слой);

улучшение звукоизоляции от нежелательных шумов (многослойное стекло способно эффективно снижать коэффициент звукопередачи за счет неоднородной плотности);

придание стеклу односторонней видимости (за счет эффекта поляризации).

Рис. 1. Пример разрушения ламинированного стекла.

Кроме того, можно обеспечить практически любое тонирование стекла разными видами ламинирующих пленок (рис. 2).

Рис. 2. Пример использования в архитектуре возможности тонирования стекла.

Закаленные стекла выполняются путем химической или термической обработки, в результате которой повышается их прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло распадается на мелкие безопасные осколки (рис. 3). Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому и выполняться она должна до процесса закаливания.

Рис. 3. Пример разрушения закаленного стекла.

Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

Армированные стекла выполняются с армирующей металлической сеткой, являются безопасными и пожаростойкими. При пожаре они служат эффективной преградой дыму и горячим газам. При повышении температуры могут треснуть, однако осколки не выпадают даже при образовании нескольких разломов. Арматура удерживает крупные осколки на месте, предотвращая полное разрушение остекления. Несмотря на использование арматуры, которая видна сквозь стекло, их внешний вид может иметь оригинальный дизайн, и не уступать по эстетике другим стеклам (рис. 4).

Рис. 4. Пример дизайна армированного стекла.

Энергосберегающие (низкоэмиссионные) стекла имеют большое значение для повышения теплоизоляции в зимний период. Проблема энергосбережения стоит чрезвычайно остро во всем мире, в том числе и для большинства регионов России. Как известно, потери тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения.

Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное и тройное остекление (стеклопакеты), но это не дает достаточного эффекта, т.к. большая доля теплопотерь происходит за счет теплового излучения сквозь стекла. Чтобы избежать этого, используется специальное низкоэмиссионное оптическое покрытие, которое пропускает в помещение коротковолновое солнечное излучение, но препятствует выходу наружу длинноволнового теплового излучения.

Характеристикой энергосбережения служит излучательная способность стекла, так называемый эмисситент поверхности (Е) (от слова эмиссия). Под этим понимают способность стеклянной поверхности отражать длинноволновое, тепловое излучение обратно в помещение, длина волны которого меньше 16000 Нм. У обычного стекла Е составляет 0,83, а у специальных, энергоэффективных меньше 0,04. При этом стекло с оптическим покрытием, имеющим значение эмисситента Е = 0,004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, уходящей через окно. Чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла.

В настоящее время существуют два вида подобных стекол: «К-стекло» (Low-E) – с «твердым» покрытием и «i-стекло» – с «мягким» покрытием.

«К-стекло» стало первым шагом в выпуске и применении энергосберегающего остекления. При его изготовлении, непосредственно на поверхности, методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из окислов металлов InSnO2, который является прозрачным, и, в то же время, обладает электропроводностью. Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е поверхности. Величина излучательной способности К-стекла обычно составляет около 0,2.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск «i-стекла» (Double Low-E), которое по своим теплосберегающим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между «К-стеклом» и «i-стеклом» заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии его получения. «i-стекло» производится вакуумным напылением и представляет из себя трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев серебра диэлектрика (BiO, AlN, TiO2, и т.п.). Технология нанесения требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления.

Улучшенные характеристики «I-стекла», позволяют ему быстро завоевывать рынок, и сегодня оно применяется для большинства строящихся объектов в Европе. В целом можно отметить, что в настоящее время все крупнейшие производители освоили выпуск энергосберегающих стекол.

Основным недостатком «i-стекол» является их сравнительно пониженная абразивная стойкость по сравнению с «К-стеклом», что представляет некоторое неудобство при транспортировке, но если такое покрытие находится внутри стеклопакета, данный недостаток не сказывается на эксплуатационных свойствах.

Следует также обратить внимание, что при работе с «К-стеклом» и «i-стеклом» необходима специальная квалификация рабочих. Например, существует необходимость зачистки (т.е. снятия) покрытия в месте его контакта со специальным электродом для предотвращения коррозии покрытия вдоль поверхности в процессе эксплуатации, а также для увеличения адгезии бутила к стеклу.

Солнцезащитные стекла, также как и энергосберегающие, обладают способностью снижать пропускание тепловой энергии, но уже внешней – солнечной, которая приводит к перегреву помещений. Солнцезащитными являются, например, окрашенные в массе стекла, а также стекла с специальными покрытиями.

При использовании окрашенных в массе стекол значения пропускания теплового солнечного излучения и естественного света через стекло во внутреннее помещение были почти прямо пропорциональны друг другу. Величина пропускания естественного света снижалась при уменьшении величины проникания излучения в целом. Эффективная защита от солнечного излучения требовала темного цвета солнцезащитных стекол. Однако полученный при эксплуатации опыт показал, что снижение естественного освещения следует расценивать как отрицательный фактор.

В результате стали активно разрабатываться стекла, сочетающие в себе качества отражения солнечного теплового излучения и хорошо пропускающие свет, которые теперь преимущественно и используются. Их получают путем последовательного нанесения нескольких специальных покрытий на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев равняется пяти, из которых четыре содержат окислы металлов, а пятый серебро. Именно серебро создает способность пропускать видимый свет. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме солнцезащитных свойств такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

По механизму действия солнцезащитные стекла с покрытием можно разделить на 2 группы: преимущественно поглощающие излучение и преимущественно отражающие излучение.

Стекла 1-й группы изготавливаются путем нанесения кристаллов либо окислов металлов, которые обладают способностью поглощать солнечное излучение, на расплавленную стекольную массу. При поглощении энергии стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещений, что является нежелательным явлением, увеличивая потребность энергии на охлаждение здания.

Стекла 2-й группы выполняются за счет нанесения на поверхность готового стекла тонкого металлического слоя, который препятствует проникновению излучения через стекло. Однако отражающие слои все же поглощают какую-то часть излучения, хотя и меньше, чем стекла 1-й группы.

Окрашенные в массе стекла – это абсорбирующее (поглощающее световую и тепловую энергию, солнцезащитное) стекло, при изготовлении которого используются различные красящие вещества. За счет окраски оно поглощает больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычное прозрачное стекло. Наиболее распространенными являются серый и зеленый цвета, а также промежуточные между бронзовым и коричневым.

Окрашенные по всей массе стекла, могут выполнять роль солнцезащитных. Однако использование такого стекла с коэффициентом пропускания меньше 50% не рекомендуется, поскольку в жаркий день панели из него могут нагреваться до 80-90″С и выше, что создает большие температурные напряжения, которые приводят к разрушению. В этом случае применяют специальные закаленные, армированные и ламинированные стекла.

Вместе с тем, увлечение тонированным остеклением, дающим значительно отличающийся от природного спектральный состав света, чревато ухудшением самочувствия людей в помещениях (теряется чувство времени, портится зрение и т.п.). Поэтому в Европе от его массового применения отказались.

Окрашенные стекла представляют собой вариант фасадного стекла, которое окрашивается не в массе, а с одной из сторон. На нее наносится особая непрозрачная краска. Такое изделие служит в качестве непрозрачной закрывающей панели, причем его можно вставить в стеклопакет или использовать самостоятельно для вентилируемых фасадов.

Например, одним из видов окрашенного стекла для фасадов часто служит закаленное стекло, на которое наносится особая краска типа керамической фриты. Обработанный таким образом лист используется в качестве непрозрачной закрывающей панели для фасадных парапетов, причем его можно вставить в стеклопакет или использовать самостоятельно. При необходимости, возможно также наносить на стекло различные узоры по методу шелкографии.

В случае сплошного остекления фасада солнцеотражающим стеклом иногда необходимо обеспечить единый зеркальный эффект без «полосатости», возникающей за счет того, что сквозь стекло просвечивают контуры межэтажных перекрытий или другие несущие конструкции здания. Его решение осуществляется за счет этого же стекла с дополнительно нанесенным на обратную сторону непрозрачным эмалевым цветным покрытием.

Рассмотренные виды стекол показывают большое разнообразие их архитектурных и конструктивных качеств, требующих систематизации. Предложенная выше классификация может служить одним из этапов такой работы. Необходимо учитывать, что в конечном изделии могут сочетаться несколько качеств перечисленных видов стекол. Например, ламинированные и закаленные стекла могут производиться с напылением, обеспечивающим их повышенную энергоэффективность, или с нанесением краски в декоративных целях.

В конечном итоге выбор стекла определяется рядом требований, среди которых эстетические соображения, функциональные характеристики, конструктивные качества.

Стеклопакет представляет собой конструкцию из стекол, выполняемую на заводе, за счет чего повышается степень готовности изделий, облегчается и ускоряется монтаж остекления, появляется возможность создания дополнительных качеств светопрозрачных конструкций. Он состоит из двух или нескольких стекол, установленных в так называемую дистанционную рамку с осушителем. Стекла разделены между собой промежутком (воздушным зазором), образующим так называемые камеры. Швы между дистанционной рамкой и стеклами заделываются герметиками. Основная задача герметиков обеспечить надежную герметизацию, не допустив проникновения водяных паров в межстекольное пространство. От качества герметика во многом зависит срок службы стеклопакета.

Стеклопакеты позволят повысить такие характеристики остекления, как теплоизоляция, звукоизоляция, безопасность, обеспечивая при этом высокое качество поверхности.

Теплоизоляция стеклопакетов значительно выше одинарного стекла, что достигается снижением теплопроводности и конвекции за счет устройства камер между стеклами, заполненными сухим воздухом или инертным газом.

Звукоизоляционные качества стеклопакетов зависят от следующих факторов:

– количества, размера и толщины стекол в стеклопакете;

– толщины воздушного промежутка между стеклами;

Увеличение количества стекол в стеклопакете не всегда приводит к положительному результату. Если просто установить дополнительные стекла за счет уменьшения воздушного промежутка, то звукоизоляция снижается вследствие повышения резонансной частоты конструкции. При тройном остеклении с акустической точки зрения более целесообразно применять увеличение толщины стекол и воздушного промежутка между ними, при этом камеры стеклопакета не должны быть симметричны. Дальнейшее улучшение показателей достигается путем закачки газа в межстекольное пространство. Более кардинальное решение проблемы – использование в составе стеклопакета ламинированных стекол с шумопонижающими пленками.

Безопасность стеклопакетов – важное качество, необходимое в ряде случаев. Ее уровень различается по классу защиты:

– класс «А» – остекление, выдерживающее случайный удар;

– класс «Б» – остекление, устойчивое к взлому, вандализму;

– класс «В» – пулестойкое защитное стекло.

Для обеспечения безопасности в стеклопакетах используются закаленные, армированные и ламинированные стекла, описанные выше.

Качество поверхности остекленной с помощью стеклопакетов требует особого внимания. Это обусловлено тем, что на большой плоскости, образованной большим количеством стекол, становится заметным малейшее искривление. К такому дефекту фасада, как «волнистость» (когда стеклянная поверхность похожа на «кривое зеркало») могут привести ошибки в монтаже или изготовлении стеклопакетов. Изгиб стекол в стеклопакете, как правило, обусловлен спецификой климата (когда возникает большая разница температур в течение года). Снижение температуры воздуха приводит к сжатию воздуха и уменьшению его давления внутри стеклопакета. Следовательно, давление в межстекольном пространстве стеклопакета, изготовленного летом, будет сильно отличаться от давления зимой. Из-за этого стекла могут прогибаться внутрь стеклопакета (рис. 5).

Рис. 5. Пример эффекта волнистости остекления фасада.

Чтобы избежать «волнистости» стеклянного фасада, необходимо использовать наружное стекло толщиной не менее 6—8 мм в зависимости от размера стеклянных панелей. В конструкцию стеклопакета могут быть включены устройства, компенсирующие перепады давления. Кроме того, необходимо обеспечить качество изготовления за счет использования отработанных технологий и контроля за выполнением технологических требований на производстве.

Применение стеклопакетов, благодаря обеспечению рассмотренных качеств, позволяет повысить эффективность светопрозрачных фасадных систем как при строительстве, за счет ускорения работ, так и при эксплуатации, за счет повышения энергоэффективности зданий. Немаловажным аргументом является и повышение комфорта. Учитывая разные требования к нему в разных помещениях, можно проектировать стеклопакеты с различными стеклами и свойствами. Эта возможность особенно важна для многофункциональных высотных зданий, включающих разнообразные по своему назначению помещения и, соответственно, имеющие различные требования к освещению и микроклимату в целом. Кроме того, изменение свойств остекления может потребоваться в зависимости от высоты размещения помещений, и их ориентации по странам света, что также влияет на освещенность и теплопотери. Немаловажным фактором, определяющим требования к внешнему виду стекла, является дизайн фасадов. Использование стеклопакетов разных конструкций, с разными стеклами позволяет решить все эти архитектурные вопросы.

Таким образом, использование современных стеклопакетов и стекол является результатом использования достижений инновационных технологий. Это обеспечивает новые возможности повышения архитектурно-художественной выразительности светопрозрачных фасадных систем и улучшения их эксплуатационных качеств и служит успешному применению данных решений в архитектуре многофункциональных высотных зданий.

Рис. 1. Пример разрушения ламинированного стекла.

Стекло и здания

(фото ММДЦ, состояние на весну 2014 года)

В Москве и многих других городах России в последние десятилетия было выполнено нескольких тысяч построек с отделкой стеклопанелями, стеклянными крышами и стенами. Это большие офисные здания, торговые центры; кроме того, некоторые россияне активно используют стекло и для обустройства своих коттеджей.

Пожалуй, самой большой и известной постройкой, о которой знают не только москвичи, но и все живущие за пределами столицы, является московский международный деловой центр «Москва-Сити», также называемый ММДЦ. Построенный в стиле футуризма, этот деловой район был призван объединить все сферы жизни активно работающего человека: бизнес, досуг, апартаменты и проживание. Впервые проект был предложен более двадцати лет назад — еще в 1992 году, архитектором Б. И. Тхором. Предложение был полностью одобрено, вслед за чем последовало создание специального общества «СИТИ», которое и возглавило развитие проекта ММДЦ.

За столько лет, конечно же, изначальный план претерпел значительные изменения: что-то было добавлено к изначальному плану, что-то заменено, а некоторые здания просто убрали из проекта. Например, «Аква-сити Палас», который в проекте должен был быть башней в 36 этажей, был заменен на Imperia Tower, а башня «Россия» и торгово-выставочный комплекс были полностью изъяты. В настоящее время строится и уже возведено в общей сложности 19 объектов.

В Москве и многих других городах России в последние десятилетия было выполнено нескольких тысяч построек с отделкой стеклопанелями, стеклянными крышами и стенами. Это большие офисные здания, торговые центры; кроме того, некоторые россияне активно используют стекло и для обустройства своих коттеджей.

Виды современного стекла

Современное стекло на строительном рынке, заняло свою нишу полноценного строительного материала.

В настоящее время, в архитектуре здания,

используют стеклянные блоки и плитки различного размера и цвета, в местах, способствующих повреждению стекла, применяют армированное стекло (внутри него находится металлическая сетка), в целях безопасности используются бронированные стекла.

В архитектуре возможно использование разнообразных выпуклых и вогнутых стеклянных поверхностей.

Монтаж стеклянной крыши, в современном строительстве, не представляет особой сложности. Причем, крышу возможно сделать любой конфигурации.

Внутри помещения, на пике моды, столешницы из закаленного стекла, красивейшие светопрозрачные потолочные конструкции из ламинированного, моллированного стекла.

Моллированное – гнутое или радиусное стекло, толщина его от 4 мм., при производстве (по индивидуальным заказам), ему придают нужную форму и подвергают закалке.

Дизайнеры, широко используют, внутри помещения, декоративные стекла, эти стекла выполняются с использованием химического травления из стекла лакобель. Лакобель – это стекло, одна сторона которого покрывается ровным слоем краски и лака, такое стекло ровно пропускает свет, проходя через стекло, свет приобретает различные оттенки цвета.

Для выполнения индивидуальных заказов, применяют стеклянное полотно, при изготовлении дверей, стекло это декорируют по технологии фьюзинг (при сверх высоких температурах, происходит сплавливание цветного стекла).

При создании классического интерьера, декораторы предлагают стеклянные элементы с фацетом (со срезанной кромкой) – такой декор выглядит очень изысканно и дорого.

Использование стекла внутри помещений, позволяет создавать иллюзию свободного пространства. Самое тесное помещение не выглядит перегруженным, так как стекло способно свободно пропускать и преломлять свет.

Настоящее чудо, которое можно использовать в фокусах – это электрохромное или умное стекло. Такое стекло, почти мгновенно, может стать полностью или частично непрозрачным. При производстве такого стекла, используют многослойную жидкокристаллическую пленку, она входит в состав триплекса. Подавая напряжение 65 В. на эту пленку, кристаллы меняют свое положение, в результате стекло меняет свою прозрачность.


При создании классического интерьера, декораторы предлагают стеклянные элементы с фацетом (со срезанной кромкой) – такой декор выглядит очень изысканно и дорого.

Добавить комментарий