Szkło w budownictwie -

Wyroby z masy szklanej
Szkło płaskie okienne ciągnione
Szkło płaskie walcowane (barwne i wzorzyste)
Szkło płaskie wylewane float (wysokiej jakości – masa szklana wylewana jest na warstwę ciekłej
cyny, w ten sposób uzyskuje się bardzo gładkie powierzchnie tafli szkła)
Szkło bezpieczne: zbrojone siatką stalową, hartowane, klejone
- szkło zbrojone siatką stalową – w masę szklaną zatapia się siatkę stalową tak aby jej odległość od
powierzchni zewnętrznych wynosiła min. 1.5 mm.; szkło przy uszkodzeniu nie rozsypuje się.
- szkło hartowane – uzyskuje się przez termiczną obróbkę elementu o nadanym kształcie, wymiarach i
ze wszystkimi otworami, jakie ma ono posiadać
(podgrzanie do temp. 630-650oC i schłodzenie
powietrzem z wentylatora o temp. ok. 20oC);
szkło po zniszczeniu nie rani.
-
szkło klejone (wielowarstwowe) – składa
się z dwu lub większej
ilości szyb, połączonych
trwale w jedną całość,
sprężysto- ciągliwą folią
PVB
(poliwinylo-
butyralową) o wysokiej
odporności na rozciąganie. Szkło klejone może
być: bezpieczne (z jedną
warstwą
folii
PVB
między taflami szkła), antywła- maniowe (odporne na ataki tępymi i ostrymi narzędziami przy
dostępie z jednej strony – ilość warstw folii zależy od klasy odporności na przebicie i rozbicie oraz
odporności na włamanie) oraz kuloodporne – chroni obiekty przed pociskami z broni krótkiej
oraz pociskami karabinowymi, poszczególne warstwy szkła spłaszczają pocisk i pochłaniają jego
energię. Warstwy folii PVB utrzymują „zespół” szkła w całości i również pochłaniają energię uderzenia pocisku. Grubość laminatu (utworzonego z warstw folii) zależy od przewidywanych wymagań bezpieczeństwa.
- szkło ognioodporne – może być zbrojone siatką
stalową a także kształtki szklane i szkło klejone; szkło
takie nie może przepuszczać gazów i płomieni przez
minimum 30 minut.
Szkło z powłokami
- szkło niskoemisyjne (ciepłochronne) - obniżające straty ciepła, jedna powierzchnia pokryta jest w
procesie produkcyjnym specjalną powłoką tlenków metali; warstwa ta przepuszcza energię słoneczną do
budynku, ale jako element zestawu termoizolacyjnego, znacznie redukuje straty ciepła.
- szkło refleksyjne (przeciwsłoneczne) - odbijające promieniowanie słoneczne oraz przeciwsłoneczne,
jedna powierzchnia pokryta jest w procesie produkcyjnym specjalną powłoką tlenków metali mających
właściwości odbijania, powłoka może być zwrócona zarówno do wewnątrz jak i na zewnątrz przestrzeni
między szybami.
Szkło samoczyszczące – Tak została nazwana reakcja chemiczna, w której naturalne promienie ultrafioletowe światła
dziennego, tlen i powłoka rozbijają i uwalniają ze szkła pojawiające się na nim zanieczyszczenia organiczne.
Efekt hydrofilowy - Hydrofilowy, dosłownie "przyciągający wodę",
jest przeciwieństwem słowa hydrofobowy - "odpychający wodę".
Najprościej mówiąc, oznacza to, że woda równomiernie rozlewa
się po powierzchni szkła tworząc cienką warstwę wody, która
spływa z szyby i szybko wysycha nie pozostawiając po sobie
brzydkich zacieków
Szkło barwione absorbujące promieniowanie słoneczne – szkło barwione w masie na kolor
zielony, szary, brązowy i niebieski; posiada niskie i średnie możliwości regulacji promieniowania słonecznego.
Szyby zespolone – układ dwu lub więcej tafli szkła połączonych w sposób szczelny na obwodzie
a rozdzielonych przekładką dystansową; przestrzeń między szybami wypełniona jest tzw. suchym gazem
np.: argonem, kryptonem czy też ksenonem; w przekładce dystansowej znajduje się granulat pochłaniający wilgoć.
Kształtki szklane i szkło profilowane
- kopułki szklane – jest to szkło o gr. 5mm, hartowane, mają kształt podstawy: koła o
80 cm; kwa-
dratu 80*80 cm, 80*120 cm, 80*150 cm; zastosowanie – świetliki dachowe
- pustaki szklane – wykonywane ze szkła walcowanego, posiadają zdolność rozproszenia światła,
Rc = min. 1,4 MPa; zastosowanie – ściany osłonowe, działowe, elementy dekoracyjne wnętrz
- luksfery - wykonywane ze szkła walcowanego, posiadają zdolność rozproszenia światła, Rc = min. 1,4
MPa; zastosowanie – ściany działowe, elementy dekoracyjne wnętrz
- szkło profilowane Vitrolit - wykonywane ze szkła walcowanego, typ 250 i 500 odpowiadający szerokości elementu w mm; produkowane o długości od 900 do 5000 mm; zastosowanie - ściany osłonowe,
działowe, świetliki, daszki nadrampowe
- dachówki szklane stosowane jako świetliki dachowe
Materiały pozostałe - termoizolacyjne szkło piankowe, wyroby włókniste z włókien uzyskiwanych z topionego piasku kwarcowego; tkaniny z włókien szklanych o wysokiej odporności ogniowej (do 500oC), cięte włókno szklane jako mikrozbrojenie używane do betonów i
tworzyw sztucznych
Szyby bezpieczne znajdują zastosowanie tam, gdzie zachodzi niebezpieczeństwo stłuczenia szkła w
wyniku czego, może dojść do obrażeń i okaleczeń człowieka. Szkło zbrojone siatką drucianą przy stłuczeniu nie rozbryzguje się, ponieważ zapobiega temu zatopiona w masę siatka druciana. W przypadku szkła
hartowanego przy jego zniszczeniu odłamki nie ranią jednak przegroda przestaje istnieć. Dzisiaj można
uniknąć takiej sytuacji stosując szkło klejone (laminowane lub żywicowane). Szkło takie ulega zniszczeniu
przy uderzeniu, ale nadal zachowuje swój kształt i przejrzystość. Spękane szkło trwale połączone z warstwą spajającą zapobiega zranieniu osób znajdujących się w pobliżu.
Wytwarzanie szkła klejonego jest możliwe dzięki produkcji szkła metodą float, szkła „idealnie płaskiego”.
Do sklejania szyb używa się folii PVB (poliwinylobutyralowe) o gr. 0,38 mm lub 0,76 mm oraz
żywic pochodzenia organicznego. Folia PVB charakteryzuje się bardzo dobrą przyczepnością do szkła
oraz wysoką wytrzymałością na rozciąganie. W zastosowaniach specjalnych posiada właściwości pochłaniające lub odbijające promieniowanie w określonych zakresach widma czy też właściwości elektroprzewodzące. Żywice stosowane do sklejania to najczęściej poliuretany jedno lub wieloskładnikowe. Mogą być bezbarwne, zabarwiane lub z zatopionymi w nich elementami dekoracyjnymi, korzystnie
wpływają na izolację akustyczną.
Szkło klejone nie posiada wyższej wytrzymałości w stosunku do szkła zwykłego przed sklejeniem. Dla
podniesienia wytrzymałości należy zastosować szkło hartowane lub zbrojone.
Szyby o zwiększonej odporności na włamanie są wytwarzane jako laminowane lub żywicowane.
Kombinacja szkła i folii zapewnia określone bezpieczeństwo. Szyby takie chronią obiekty przed aktami
wandalizmu oraz przed włamaniem. Należy tu jednak zauważyć, że nie same szyby stanowią barierę
ochronną przed atakiem, ale odpowiedni projekt i sposób zamocowania szkła. Spełniając te warunki,
można uzyskać solidne zabezpieczenie i jednocześnie ciekawą architektonicznie formę budowli.
Rodzaj badań oraz klasyfikację szyb ochronnych, mających zdolność stawiania oporu działającej sile
przez krótki czas, opóźniając dostęp obiektów czy też osób do przestrzeni chronionej podaje norma PNEN 356:2000.
Badanie szyb bezpiecznych wg PN-EN 356:2000
Badana próbka jest umieszczona poziomo w ramie mocującej. Szyby ochronne o klasie P1 do P5 sklasyfikowano stosownie do wysokości i liczby uderzeń spadającej kulki stalowej o średnicy 100 0,2 mm
i masie 4,11 0,06 kg. Kulka powinna być wykonana z polerowanej stali o twardości od 60 HRC do 65
HRC w skali C Rockwella, zgodnie z ISO 6508. Klasę P1 do P4 określa się przez trzykrotne uderzenie kulką stalową tak aby miejsca uderzenia utworzyły trójkąt równoboczny o bokach 130 20 mm znajdujących się wokół środka geometrycznego próbki oraz aby jeden z boków trójkąta był równoległy do krótszego boku próbki. Miejsce uderzenia naprzeciwko tego boku powinno być pierwszym miejscem uderzenia. Przy klasie P5 opisana powyżej procedura badania musi być powtórzona trzykrotnie na każdej próbce
co w rezultacie daje dziewięć uderzeń, po trzy w każdym trójkącie.
Tabela 1: Klasyfikacja szyb ochronnych badanych z użyciem spadającego ciała wg PN-EN 356:2000
Klasa odporności
Wysokość spadku
[mm]
Łączna liczba uderzeń
Oznaczenie kodowe klasy
odporności
P1A
1500
3 w trójkącie
EN 356 P1A
P2A
3000
3 w trójkącie
EN 356 P2A
P3A
6000
3 w trójkącie
EN 356 P3A
P4A
9000
3 w trójkącie
EN 356 P4A
P5A
9000
3
3 w trójkącie
EN 356 P5A
Natomiast szyby ochronne o klasie P6 do P8 badane są przez uderzenie siekierą. Badanie to polega na
wykonaniu kwadratowego otworu o boku 400
w taki sposób, aby jego środek pokrywał się
ze środkiem próbki, a otwór był wycięty przy minimalnej łącznej liczbie uderzeń młota i siekiery - warunki
badania podaje tabela 1 a klasyfikację tabela 2 i 3.
Tabela 2: Warunki badania szyb ochronnych przez uderzenie siekierą wg z PN-EN 356:2000
Klasa
odporności
Uderzenia młota
Prędkość
uderzenia
vi ; [m/s]
Symulacja ręcznego uderzenia siekierą
Uderzenie przecinające
Energia
uderzenia
Ei [Nm]
Prędkość
uderzenia
vi [m/s]
Energia
uderzenia
Ei [Nm]
Łączna liczba
uderzeń
P6B
12,5
0,3
350
15
11,0
0,3
300
od 30 do 50
P7B
12,5
0,3
350
15
11,0
0,3
300
od 51 do 70
P8B
12,5
0,3
350
15
11,0
0,3
300
powyżej 70
Fot. 1: Widok szyby zamocowanej w ramie po trzech uderzeniach kuli, (zdjęcie z kwartalnika: OCHRONA
MIENIA 6/98)
Tabela 3: Klasyfikacja szyb ochronnych badanych przez uderzenie siekierą wg PN-EN 356:2000
Klasa odporności
Łączna liczba uderzeń
Oznaczenie kodowe klasy odporności
P6B
od 30 do 50
EN 356 P6B
P7B
od 51 do 70
EN 356 P7B
P8B
powyżej 70
EN 356 P8B
Fot. 2: Widok szyby zamocowanej w ramie w trakcie
badania przez uderzenie siekier?
(zdjęcie z kwartalnika: OCHRONA MIENIA 6/98)
Tabela 4 : Przynależność klasy szyby do określonych zabezpieczeń obiektów budowlanych
Miejsce zastosowań
Klasa szyby
Uwagi
Mieszkania, szkoły, biura, zakłady
produkcyjne
- drzwi wewnętrzne,
- okna na piętrach,
- okna na parterze.
P1
Chronią przed zranieniem przy rozbiciu szyby, utrudniają
rozbicie szyby przy gwałtownym zamknięciu okna lub drzwi,
mogą być zastosowane w budynkach zagrożonych
wybuchem wewnętrznym.
Kioski, domy wolnostojące, okna
parterów, bloków mieszkalnych,
witryny hoteli i biur, obiekty
handlowe o małej wartości
chronionej, hale sportowe.
P1, P2
Chronią przed zranieniem, mogą stanowić czasową ochronę
przy próbie włamania bez przygotowania.
Witryny salonów hoteli i biur, obiekty
handlowe o znacznej wartości
chronionej, wille, apteki.
P3, P4
Szyby utrudniając włamanie, mogą zastępować kraty o
oczku 150 mm wykonane z drutu stalowego o średnicy 10
mm.
Muzea, sklepy z antykami, galerie
sztuki, zakłady psychiatryczne, sale
operacyjne banków, kantory, sklepy
o dużej wartości chronionej,
ekskluzywne wille.
P5, P6
Szyby o zwiększonej odporności na włamanie, mogą
zastąpić okratowanie wykonane z prętów stalowych o
średnicy 12 mm.
Zakłady i sklepy jubilerskie, banki,
obiekty specjalne, wystawy obiektów
handlowych o dużej wartości
chronionej.
P7, P8
Szyby o wysokiej odporności na włamanie, mogą
zastępować okratowanie wykonane z prętów stalowych o
średnicy 16 mm.
Szyby kuloodporne stanowią ochronę przed ostrzałem z broni palnej. Odporność na rodzaj broni i odległość ostrzału jest regulowana przez ilość tafli szkła oraz warstw folii PVB, która to ma szczególne znaczenie. Jej zadaniem jest przejęcie energii uderzenia oraz spłaszczenie toru lotu pocisku. Szkło ulega
zniszczeniu, ale pocisk nie przebije się na drugą stronę. Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje szyb kuloodpornych ze względu na zachowanie podczas ostrzału:
1. Odpryskowe, oznaczane przez S – po stronie przeciwnej do ostrzału pociskami mogą tworzyć się odpryski szkła; szyba taka powinna zapewniać użytkownikowi osłonę ciała przed zranieniem pociskami
oraz ich fragmentami; dopuszcza się zranienie odłamkami szkła.
2. Bezodpryskowe, oznaczane przez NS - po stronie przeciwnej do ostrzału pociskami nie mogą tworzyć
się żadne odpryski szkła; szyba taka powinna zapewniać użytkownikowi osłonę ciała przed zranieniem
pociskami, ich fragmentami oraz odłamkami szkła.
Tabela 5: Klasyfikacja odporności szyb na uderzenie pociskiem: ostrzał z pistoletu i karabinu
według PN-EN 1063:2002
Klasa
odporności
Kaliber broni
BR1-S
0.22 LR
BR1-NS
karabin
BR2-S
9 mm *19
BR2-NS
pistolet Luger
BR3-S
0.357
BR3-NS
pistolet Magnum
BR4-S
BR4-NS
Typ pocisku - masa
pocisku, [g]
0.44
pistolet
Rem. Magnum
BR5-S
5,56*45*
BR5-NS
karabin
BR6-S
7,62*51
BR6-NS
karabin
BR7-S
7,62*51**
BR7-NS
karabin
L/RN –
2,60
0,1
FJ1)/RN/SC
8,00
0,1
FJ1)/CB/S.C.
10,2
0,1
FJ2)/FN/S.C.
15,6
0,1
FJ2)/PB/SCP1
4,00
0,1
FJ1)/PB/SC
9,5
0,1
FJ2)/PB/HC1
9,8
0,1
1) pełny płaszcz stalowy (platerowany)
2) pełny płaszcz ze stopu miedziowego
* - długość części gwintowanej lufy 178 mm 10mm
** - długość części gwintowanej lufy 254 mm 10mm
Oznaczenia:
L - ołów
CB – pocisk stożkowy
FJ – osłona pocisku w całości metalowa
FN – spłaszczony czubek
HC1 – rdzeń w twardej stali
PB – pocisk spiczasty
RN – zaokrąglony czubek
Odległość
ostrzału
Prędkość
pocisku
[m]
[m/s]
Liczba
uderzeń
Odległość między
uderzeniami
[mm]
10
0,5
360
10
3
120
10
5
0,5
400
10
3
120
10
5
0,5
430
10
3
120
10
5
0,5
440
10
3
120
10
10
0,5
950
10
3
120
10
10
0,5
830
10
3
120
10
10
0,5
820
10
3
120
10
SC – rdzeń miękki (ołów)
SCP1 - rdzeń miękki (ołów) i stalowy penetrator (typ SS109)
Przykładowe zastosowania:
BR1 – budynki administracji państwowej, wille
BR2 – centrale telefoniczne i komputerowe, szy by samochodowe
BR3 – budynki o podwyższonym zagrożeniu napadami rabunkowymi,
boksy kasowe, itp.
BR4 – urządzenia militarne, zakłady karne
BR5 – urządzenia militarne i inne o szczególnym zagrożeniu
Tabela 6: Klasyfikacja odporności szyb na uderzenie pociskiem: ostrzał z broni myśliwskiej (SG),
wg PN-EN 1063:2002
Warunki badania
Klasa
Typ broni Kaliber
odporności
Typ pocisku
Masa
pocisku
[g]
Badawcza
odległość
ostrzału; [m]
Prędkość
pocisku
[m/s]
Odległość
między
Liczba
uderzeniami
uderzeń
[mm]
SG1
strzelba
cal. 12/70
myśliwska
lita ołowiana
kula
231
0,5
10
0,5
420
20
1
SG2
strzelba
cal. 12/70
myśliwska
lita ołowiana
kula
31
0,5
10
0,5
420
20
3
-
125
10
Szyby odporne na siłę eksplozji podobnie jak w powyższych przykładach, same w sobie nie
stanowią elementu ochronnego – niezbędny jest odpowiedni projekt uwzględniający czynniki
zagrożenia oraz zamocowanie szkła. W badaniach normowych nie da się uwzględnić każdej sytuacji zagrożenia stąd przyjęto warunki wyjściowe do sklasyfikowania tego typu oszklenia. W
sytuacjach innych niż normowe bierze się pod uwagę projekty indywidualne uzgodnione przez
użytkownika z ekspertami z dziedziny eksplozji, którzy to w większości przypadków są w stanie
określić poziom i czas trwania fali uderzeniowej na podstawie rodzaju eksplozji i odległości od
centrum wybuchu. W normie PN-EN 13541:2002 podstawą klasyfikacji odporności na siłę wybuchu jest dodatnie maksymalne nadciśnienie odbitej fali uderzeniowej i czas trwania dodatniej
fazy nadciśnienia. Metoda badania polega na wytworzeniu fali podmuchowej powstającej przy
zastosowaniu rury wytwarzającej fale uderzeniową lub podobnego urządzenia ułatwiającego symulację detonacji materiału wybuchowego. Próbka szkła do badania ma wymiar ok. 1m2 jednak
bazując na teorii i doświadczeniu, uzyskane wyniki można zastosować do przybliżonych obliczeń
odporności na siłę eksplozji szkła o innych wymiarach. Szyba podczas badania nie może zostać
przebita lub wyciągnięta z ramy. Klasyfikację i oznaczenia oszklenia odpornego na siłę eksplozji
podaje tabela 7.
Tabela 7: Klasyfikacja i oznaczenia oszklenia odpornego na siłę eksplozji, według PN-EN 13541:2002
Charakterystyka płaskiej fali uderzeniowej
Klasa
Dodatnie maksymalne nadciśnienie
Dodatni impuls właściwy
odporności
odbitej fali podmuchowej
i+ [kPa·ms]
Pr [kPa]
ER1 S
ER1 NS
ER2 S
ER2 NS
ER3 S
ER3 NS
ER4 S
ER4 NS
50
Pr
100
370
i+
900
100
Pr
150
900
i+
1500
150
Pr
200
1500
i+
2200
200
Pr
250
2200
i+
3200
Czas trwania dodatniej
fazy nadciśnienia
t+
[ms]
Szyby ognioochronne produkowane są w różnych wariantach, uzależnionych od stopnia ochrony przed
zagrożeniem pożarowym. Klasyfikacja ochrony przed działaniem ognia zgodnie z normą EN 357:2002
dotyczy kompletnych systemów przegród przeszklonych. Świadczy to o tym, że samo szkło nie może stanowić przegrody ochronnej, ale osadzone w określony sposób w ramie z odpowiedniego materiału – rozwiązania systemowe. Klasy odporności ogniowej oznaczone są literami: „E”, „I”, „W” oraz liczbowo, co
wskazuje na czas w minutach, w którym przegroda spełnia funkcję ochronną. Charakterystykę szkła zawiera tabela 8.
E
W
I
Tabela 8: Charakterystyka klas odporności ogniowej szklanych przegród
Klasa
odporności
Rodzaj ochrony
Charakterystyka ochrony
Zdolność przegrody do szczelnego odcięcia przed ogniem i gazami w
E
Szczelność na
przypadku jednostronnego obciążenia ogniem. Przeniesienie się pożaru w
płomienie i gazy
wyniku przedostania się płomieni lub znacznych ilości gazów jest
wykluczone.
Zdolność przegrody do ograniczenia wzrostu temperatury po stronie
I
Izolacja cieplna
chronionej, co uniemożliwia przeniesienie się pożaru i zapobiega zapaleniu
podczas pożaru
się palnych materiałów po stronie chronionej. Zabezpieczenie takie
umożliwia wykorzystanie dróg ewakuacyjnych.
Tłumienie
W
promieniowania
cieplnego
Zdolność przegrody do tłumienia promieniowania cieplnego w taki sposób, iż
promieniowanie po stronie chronionej nie może przez wskazany czas
przekroczyć maksymalnej wartości. Przykład – przegrodzie, która jest
szczelna i izoluje przez 60 minut, nadana jest klasa EI 60
Szkło ognioochronne monolityczne ma postać pojedynczej tafli szkła. Najczęściej wykonywane jest ze szkła sodowo-wapniowego hartowanego, może być wzmocnione siatką
drucianą. Do produkcji szkła ognioochronnego wykorzystywane jest także szkło borokrzemowe wyróżniające się zwięk-
szoną odpornością na temperaturę. Odznacza się ono odpornością na działanie promieniowania UV oraz
posiada cechy szkła bezpiecznego. W czasie pożaru stanowi ochronną przegrodę nawet do 40 minut, jest
odporne na działanie wody gaśniczej, zachowuje przejrzystość w czasie pożaru.
Szkło ognioochronne wielowarstwowe składa się z dwu
lub większej ilości tafli szkła, między którymi znajduje się
cienka ( 1 mm gr.) przekładka ognioochronna najczęściej z
żelu zasadowo-krzemianowego. W czasie pożaru w temperaturze
120 0C przekładka pieni się, pęcznieje i matowieje
pochłaniając energię cieplną. Gdy ulegnie ona całkowitemu
rozkładowi ciepło przekazywane jest do następnej warstwy i proces się powtarza. W wyniku badań szkła
wielowarstwowego ustalono, że posiada ono zwiększoną izolacyjność akustyczną a także właściwości
szkła bezpiecznego. Szkło ognioochronne może być poddawane laminowaniu, zespalaniu z wieloma rodzajami szkła, piaskowaniu oraz cięciu. Zakres temperaturowy stabilności tego typu szkła w czasie użytkowania wynosi od (-20)0C do 400C, chociaż możliwy jest do zastosowania żel stabilny w (-50)0C i w
800C. Ponadto żel powinien być chroniony przed promieniowaniem UV oraz wilgocią. Ze względu na żel
szyby należy chronić przed działaniem kwasów i silnych rozpuszczalników. Szkło wielowarstwowe posiada
przejrzystość zbliżoną do szkła float tej samej grubości natomiast przekładki żelowe poprawiają jego izolacyjność akustyczną i czynią szkło bezpiecznym.
Szkło warstwowe z żelem w grubej warstwie składa
się z szyb oddzielonych od siebie komorami o szerokości
ok. 5 mm, które wypełnione są przezroczystym żelem reagującym na wysoką temperaturę. Pozwala to na absorpcję energii cieplnej emitowanej przez ogień. W czasie pożaru żel pęcznieje tworząc nieprzepuszczalny ekran cieplny. Żel ten nie jest podatny na promieniowanie UV, działanie wilgoci i jest stabilny w zakresie temperatur
od (-15)0C do 450C. Szkło takie może być łączone w zestaw przez laminowanie lub zespalanie z różnymi
gatunkami szkła. Oprócz ochrony przeciwpożarowej spełnia funkcję bezpieczeństwa, statyki, kontroli
termicznej, odporności na atak, izolacji akustycznej itp.