Почему современные архитекторы любят стекло

В мире современной архитектуры основные факторы, такие как новые технологии, модернизация материалов, экологические требования и эстетическая сложность, прокладывают путь для безграничных инноваций. Одним из примеров является стекло, строительный материал, который со временем значительно усовершенствовался и претерпел ряд прорывов. Из декоративного материала он превратился в неотъемлемый структурный компонент. Стекло перешло от кустарного производства к миру массового производства [1].

Стекло уже давно используется в строительстве — от лондонского Хрустального дворца, здания, построенного в 1851 году и состоящего из 300 000 стеклянных листов, до нового планетария Хейдена в Нью-Йорке. Планетарий был завершен в 2000 году в Американском музее естественной истории на Манхэттене с массивной сферой диаметром 87 футов, которая, казалось бы, парит в центре захватывающего дух стеклянного куба. Это только два из многих архитектурных проектов в мире, которые демонстрируют поразительные возможности использования стекла [2].

Помимо элегантных эстетических особенностей, стекло как строительный материал еще более завораживает своей универсальностью. Его различные свойства, типы и области применения сделали стекло мировой отраслью в 21 веке. Благодаря широкому набору функций стекло становится все более и более популярным среди архитекторов во всем мире.

Свойства стекла

Стекло обладает следующими свойствами, которые делают его предпочтительным материалом в строительной отрасли:

1. Прозрачность и полупрозрачность

Прозрачность обеспечивает точку связи с внешним миром, что обычно наблюдается на фасадах зданий. Прозрачность стекла обусловлена ​​его некристаллической природой и особенностью связей внутри самого стекла. Кроме того, с появлением технологий стекло можно сделать более непрозрачным, чтобы оно стало прозрачным. Такие свойства позволяют стеклу манипулировать светом для определенных целей [3].

2. Изоляция

Стекло обладает хорошей изоляционной реакцией на пропускание видимого света, тепла, электричества и электромагнитного излучения. Он также хорошо сопротивляется передаче звука при условии, что используется соответствующая толщина. Например, единственный эффективный способ повысить звукоизоляцию одинарного стекла — это увеличить его толщину, поскольку его демпфирование и жесткость изменить нельзя. Более толстое стекло, как правило, обеспечивает более значительное снижение уровня шума [4].

3. Сила

Как правило, обычное стекло имеет низкую ударопрочность, легко трескается или разбивается при ударе. Тем не менее, некоторые виды стекла, такие как закаленное стекло или термоупрочненное стекло, обладают высокими показателями ударопрочности. Методы упрочнения стекла, такие как травление, термоупрочнение, ионообменное упрочнение, эмалирование стекловидного тела, химическое упрочнение и армирование волокном, позволяют стеклам иметь повышенную устойчивость к деформации под нагрузкой [5].

4. Химическая стойкость и огнестойкость

Стекло обладает высокой устойчивостью к химическим реакциям, вызванным различными условиями окружающей среды или кислотами. Он выдерживает воздействие большинства химических веществ, таких как аммиак и серная кислота. В случае пожара термообработанные стекла способны остановить распространение пламени в прилегающие помещения, значительно блокируя дым и ядовитые газы, исходящие от горящей мебели и материалов. Это может создать дополнительную теплоизоляцию или уменьшить прохождение теплового излучения [7].

5. Возможность вторичной переработки

Стекло как материал на 100% подлежит вторичной переработке. Его можно перерабатывать без ущерба для качества или чистоты. Переработанное стекло помогает экономить энергию за счет сокращения выбросов и потребления сырья [3].

Типы стекла, используемые в строительстве

Архитектурное стекло бывает разных категорий прочности, а именно:отожженное стекло, полностью закаленное стекло и закаленное стекло . С другой стороны, существуют специальные типы стекла, изготовленные с различными свойствами для повышения производительности, а именно:многослойное стекло. , изоляционное стекло , стекло с покрытием , тонированное стекло и проволочное стекло .

1. Флоат-стекло (отожженное)

Флоат-стекло, также называемое отожженным стеклом, является наиболее распространенным видом архитектурного стекла. Он сделан из сырья, такого как кремнезем, карбонат, сульфат и известняк. Флоат-стекло имеет выдающееся качество поверхности, так как не подвергается термической обработке и поэтому не подвержен деформации, обычно возникающей при закалке стекла. Его часто используют в жилых постройках. Однако в случае поломки отожженное стекло опасно раскалывается на острые осколки [8,9].

2. Полностью закаленное (упрочненное) стекло

Полностью закаленное стекло подвергается термозакалке, т. е. нагреву до определенной температуры около 650 °С с последующим быстрым охлаждением под резким потоком воздуха. В результате повышается прочность, пластичность и механическая стойкость. При охлаждении внутренняя структура закаленного стекла подвергается растягивающему напряжению, а внешняя поверхность испытывает сжимающее напряжение, что приводит к повышению прочности на растяжение при изгибе и ударопрочности выше, чем у флоат-стекла.

Полностью закаленное стекло обладает прочностью, более чем в четыре раза превышающей прочность отожженного стекла. , обеспечивая высокую устойчивость к поломке и, таким образом, сводя к минимуму риски травм и повреждения имущества. Закаленное стекло обычно используется, в частности, в боковых панелях эскалаторов, лобовых стеклах спортивных автомобилей, стеклянных полах и навесных стенах высотных зданий [8,9].

3. Термоупрочненное стекло

Термоупрочненное стекло – это частично закаленное, частично закаленное стекло, обладающее прочностью и устойчивостью к разрушению в результате тепловых или ветровых нагрузок. Его прочность и сопротивление разрушению как минимум в два раза выше, чем у отожженного стекла. Термическая обработка приводит к некоторым уровням деформации, а в случаях поломки могут образовываться большие осколки [8,9].

4. Многослойное стекло

Многослойное стекло состоит из двух или более листов термоупрочненного или закаленного стекла с промежуточной фольгой (например, из этиленвинилацетата или поливинилбутираля). Это тип безопасного стекла, которое предотвращает выпадение опасных осколков стекла при разрушении. Его пластиковая прослойка также обеспечивает защиту от ультрафиолетовых лучей и хорошие акустические характеристики.

5. Изоляционное стекло

Изоляционное стекло состоит из двух или более стекол, разделенных прокладочным материалом и герметично закрытых. Они обычно используются для контроля конденсации и теплоизоляции. Изолирующее воздушное пространство может быть заполнено во время производственного процесса либо сухим воздухом, либо газом с низкой электропроводностью, таким как аргон или гексафторид серы. Изоляционное стекло изготавливается таким образом, чтобы значительно предотвратить передачу тепла в здание и наружу, уменьшая приток и потери тепла и обеспечивая превосходные тепловые характеристики.

6. Стекло с покрытием

Стекло с покрытием — это стекло, покрытое металлическими соединениями, такими как оксиды железа и соединения олова, которые не только обеспечивают эстетическую привлекательность, но и регулируют его тепловые характеристики, отражая видимый свет и инфракрасное излучение. Например, тонкие и прочные пленки металлов или оксидов металлов могут быть нанесены на поверхность прозрачных или тонированных стеклянных листов для изготовления стекла с отражающим покрытием. Стекло с покрытием уменьшает визуальные блики и нежелательный солнечный свет от проникновения в здание [9].

7. Проволочное стекло

Проволочное стекло представляет собой стальную проволочную сетку, встроенную в листовое стекло. , что помогает ему держаться вместе в случае растрескивания. Он также используется в качестве антипирена [6]. Однако проволочная сетка создает слабые места по всей структуре стекла, снижая ее прочность и ударопрочность.

Постоянные инновации и технологические достижения продолжают расширять возможности использования стекла в мире архитектуры и инженерии. Благодаря своей эстетической привлекательности, универсальности и способности использовать естественный свет лучше, чем любой другой материал, стекло становится незаменимым компонентом в современном строительстве [2].

Многочисленные впечатляющие здания являются свидетельством его превосходной ценности. Филармония Сезецина в Польше имеет ребристое стекло, упирающееся в скатную крышу. Штаб-квартира Gores Group в Беверли-Хиллз демонстрирует стеклянные панели, образующие множество кругов и ромбов. Собор Христа в Гарден-Гроув, Калифорния отражает красоту своего окружения через зеркальные стеклянные панели. Все эти чудеса архитектуры стали возможными благодаря стеклу [10].

В ответ на огромную ценность стекла в настоящее время компании-производители стекла постоянно сотрудничают с архитекторами и дизайнерами, чтобы расширить возможности использования стекла в архитектуре. Например, компания SCHOTT, производитель архитектурного стекла с более чем 130-летним опытом работы, специализируется на стеклянных материалах, рецептурах и передовых технологиях, направленных на достижение таких целей. Производитель стекла также предложил услуги по сохранению и защите чувствительных культурных объектов и исторических фасадов с помощью своих антибликовых защитных стекол [11].