Архитектурное стекло - Википедия - Architectural glass

Архитектурное стекло стекло, которое используется как строительный материал. Чаще всего используется как прозрачный остекление материал в ограждающая конструкция, включая окна во внешних стенах. Стекло также используется для внутренних перегородок и как архитектурный элемент. При использовании в зданиях стекло часто тип безопасности, которые включают армированные, закаленные и ламинированные стекла.

Здание в Кентербери, Англия, отображающее свою долгую историю в разных стилях строительства и остеклении каждого века с 16 по 20 включительно.

История

Хронология развития современного архитектурного стекла

  • 1226: "Широкий лист "впервые произведено в Сассекс.[1]
  • 1330: "Корона стекло "для произведений искусства и сосудов, впервые произведенных в Руан, Франция.[2] «Широкий лист» тоже выпускается. Оба тоже поставлялись на экспорт.
  • 1500-е годы: способ изготовления зеркала из листового стекла разработали венецианские стеклодувы на острове Мурано, который покрыл заднюю часть стекла оловом ртути амальгама, получая почти идеальное и неискаженное отражение.
  • 1620-е годы: "Выдувная плита "Впервые произведено в Лондоне.[1] Используется для зеркал и автомобильных накладок.[3]
  • 1678: "Корона стекло "Впервые произведено в Лондоне.[4] Этот процесс доминировал до 19 века.
  • 1843: Ранняя форма "стеклянный поплавок "изобретено Генри Бессемер, налив стакан на жидкое олово. Дорого и не имеет коммерческого успеха.
  • 1874: Закаленное стекло разработан Франсуа Бартелеми Альфредом Руайе де ла Басти (1830–1901) из Париж, Франция закалкой почти расплавленного стекла в горячей ванне с маслом или жиром.
  • 1888: Внедрение машинной прокатки стекла с возможностью создания узоров.[5]
  • 1898: Пилкингтон впервые начал коммерческое производство армированного стекла.[6] для использования там, где безопасность была проблемой.[7]
  • 1959: В Великобритании запущено флоат-стекло. Изобретено сэром Аластер Пилкингтон.[8][9]

Литое стекло

Литье стекла это процесс, в котором стекло объекты В ролях направляя расплавленное стекло в плесень где он затвердевает. Техника используется с Египтянин период. Современное литое стекло формируется с помощью различных процессов, таких как литье в печи или литье в песчаные, графитовые или металлические формы. Бросать стекло окна, хотя и с плохими оптическими качествами, стали появляться в важнейших зданиях Рима и на самых роскошных виллах Геркуланума и Помпеи.[10]

Корона стекло

Концентрические дуги, искажающие некоторые из этих окон, указывают на то, что они являются коронным стеклом, возможно, XVI века.
Основная статья: Коронное стекло (окно)

Одним из первых методов изготовления окон из стекла был корона стекло метод. Горячее выдувное стекло разрезали напротив трубы, а затем быстро вращалось на столе, прежде чем оно успело остыть. Центробежная сила превратила горячий стеклянный шар в круглый плоский лист. Затем лист отрывался от трубы и обрезался, чтобы образовалось прямоугольное окно, которое поместилось в раму.

В центре стеклянной коронки останется толстый остаток оригинального выдувного горлышка бутылки, отсюда и название «яблочко». Оптические искажения, создаваемые «яблочком», можно уменьшить путем шлифования стекла. Развитие подгузник Решетчатые окна были отчасти потому, что три обычных ромбовидных стекла можно было удобно вырезать из куска стекла Crown с минимумом отходов и с минимальной деформацией.

Этот способ изготовления плоское стекло панели были очень дорогими и не могли использоваться для изготовления больших панелей. В 19 веке его заменили процессы производства цилиндров, листов и прокатных листов, но они все еще используются в традиционном строительстве и реставрации.

Стекло цилиндра

Основные статьи: Цилиндрический выдувной лист и Лист цилиндров машинной вытяжки

В этом производственном процессе стекло выдувается в цилиндрическую форму. Концы обрезаются и делается надрез сбоку цилиндра. Нарезанный цилиндр затем помещается в печь, где цилиндр раскатывается в плоские стеклянные листы.

Тянутое листовое стекло (процесс Фурко)

В отражении на этом оконном стекле видна неровная поверхность старого стекла.

Вытянутое листовое стекло было сделано путем погружения лидера в чан с расплавленным стеклом, а затем вытягивания его вверх, пока стеклянная пленка затвердевала прямо из чана - это известно как Процесс Фурко. Эта пленка или лента непрерывно натягивалась тракторами за оба края, пока она остывала. Примерно через 12 метров вертикальную ленту перерезали и наклонили вниз для дальнейшего разрезания. Это стекло прозрачное, но имеет вариации толщины из-за небольших перепадов температуры прямо на выходе из чана во время затвердевания. Эти вариации вызывают небольшие искажения линий. Это стекло все еще можно увидеть в старых домах. На смену этому процессу пришло флоат-стекло.

Литое листовое стекло

Разработано Джеймсом Хартледси в 1848 году. Стекло извлекается из печи в больших чугунных ковшах, которые переносятся на стропах, движущихся по подвесным рельсам; из ковша стекло бросается на чугунную станину подвижного стола; и сворачивается в лист железным валком, процесс аналогичен процессу изготовления листового стекла, но в меньшем масштабе. Прокатанный таким образом лист грубо обрезается, пока он горячий и мягкий, чтобы удалить те части стекла, которые были испорчены в результате непосредственного контакта с ковшом, и лист, все еще мягкий, проталкивается в открытое отверстие туннеля для отжига или температуры. -управляемая печь, называемая лер, по которому он переносится системой роликов.

Полированное листовое стекло

Основная статья: Полированная тарелка

Процесс полированного листового стекла начинается с листового или катаного листового стекла. Это стекло имеет неточные размеры и часто создает визуальные искажения. Эти грубые панели были отшлифованы, а затем полностью отполированы. Это был довольно дорогой процесс.

До процесса флоатинга зеркала были зеркальными, поскольку листовое стекло имело визуальные искажения, похожие на те, что наблюдаются в зеркалах парков аттракционов или ярмарок.

Катаное листовое (фигурное) стекло

Фигурное катаное стекло

Сложные узоры на фигурном (или «соборном») листовом стекле изготавливаются аналогично процессу прокатного листового стекла, за исключением того, что лист отливается между двумя роликами, один из которых несет узор. Иногда на обоих валиках может быть узор. Рисунок отпечатывается на листе печатным роликом, который опускается на стекло, когда оно выходит из основных роликов, пока оно еще мягкое. На этом стекле изображен горельефный узор. Затем стекло отжигается в лер.

Стекло, используемое для этой цели, обычно более белого цвета, чем прозрачные стекла, используемые для других целей.

Только некоторые фигурные стекла могут быть закалены в зависимости от глубины тисненого рисунка. Одиночное катаное фигурное стекло, где рисунок отпечатан только на одной поверхности, может быть ламинировано для получения безопасного стекла. Гораздо менее распространенное «двойное фигурное стекло», где узор тиснен на обеих поверхностях, нельзя превратить в безопасное стекло, но оно уже будет толще, чем средняя фигурная пластина, чтобы вместить обе поверхности с рисунком. Готовая толщина зависит от отпечатанного дизайна.

Стеклянный поплавок

Основная статья: Стеклянный поплавок

Девяносто процентов плоского стекла в мире производится стеклянный поплавок процесс[нужна цитата ] изобретен в 1950-х годах сэром Аластер Пилкингтон из Стекло Pilkington, в котором расплавленное стекло выливается на один конец расплавленного банка ванна. Стекло плавает на олове и выравнивается по мере того, как оно растекается по ванне, придавая гладкость обеим сторонам. Стекло охлаждается и медленно затвердевает, перемещаясь по расплавленному олову и покидая ванну с оловом непрерывной лентой. Затем стекло отжигают путем охлаждения в печи, называемой лер. Готовый продукт имеет почти идеальные параллельные поверхности.

Сторона стекла, которая контактировала с оловом, имеет очень небольшое количество олова, внедренного в его поверхность. Это качество облегчает нанесение покрытия на эту сторону стекла, чтобы превратить его в зеркало, однако эта сторона также более мягкая и ее легче поцарапать.

Стекло изготавливается стандартной метрической толщины: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 и 25 мм, причем 10 мм - самый популярный размер в архитектурной индустрии. Расплавленное стекло, плавающее на олове в атмосфере азота / водорода, растечется до толщины около 6 мм и остановится из-за поверхностное натяжение. Более тонкое стекло получается путем растягивания стекла, пока оно плавает на олове и охлаждается. Точно так же более толстое стекло отодвигается, и ему не разрешается расширяться, когда оно остывает на олове.

Призматическое стекло

Основная статья: Призменное освещение

Призматическое стекло архитектурное стекло, изгибающее свет. Его часто использовали на рубеже 20-го века, чтобы обеспечить естественное освещение подземных пространств и областей вдали от окон.[11] Призменное стекло можно найти на тротуарах, где оно известно как освещение хранилища,[12] в окнах, перегородках и навесах, где он известен как призматическая плитка, и, как палубные призмы, которые использовались для освещения подпалубных пространств на парусных кораблях. Он мог быть сильно украшен; Фрэнк Ллойд Райт создал более сорока различных дизайнов призматической плитки.[нужна цитата ] Современная архитектура призматическое освещение обычно делается с пластиковой пленкой, нанесенной на обычное оконное стекло.[13]

Стеклянный блок

Стеклянные кирпичи в стене
Основная статья: Стеклянный кирпич
Тротуарное окно в крыше (также называемое 'тротуар ') за пределами Берлингтон Хаус, Лондон

Стеклоблок, также известный как стеклоблок, представляет собой архитектурный элемент, сделанный из стекло используется в местах, где желательно уединение или визуальное затемнение при пропуске света, таких как подземные гаражи, туалеты и муниципальные бассейны. Стеклянный блок был первоначально разработан в начале 1900-х годов для обеспечения естественного света в промышленные предприятия.

Отожженное стекло

Отожженное стекло стекло без внутренних напряжений, вызванных термической обработкой, т. е. быстрым охлаждением, закалкой или термическим упрочнением. Стекло становится отожженным, если его нагревают выше точки перехода, а затем дают ему медленно остыть без закалки. В процессе производства флоат-стекло отжигается. Однако в большинстве случаев закаленное стекло производится из листового стекла, прошедшего специальную термообработку.

Отожженное стекло разбивается на большие зазубренные осколки, которые могут нанести серьезную травму и считаются опасными для окружающей среды. архитектурный Приложения. Строительные нормы и правила во многих частях мира ограничивают использование отожженного стекла в областях, где рисковать поломки и травма, повреждение, например в ванные комнаты, дверь панели, пожарные выходы и на небольшой высоте в школы или жилые дома. Безопасное стекло, Такие как ламинированный или же закаленный должны использоваться в этих настройках, чтобы снизить риск травмы.

Ламинированное стекло

Основная статья: Ламинированное стекло
Битое закаленное многослойное стекло с эффектом мокрого одеяла.

Многослойное стекло изготавливается путем склеивания двух или более слоев стекла вместе с промежуточным слоем, например ПВБ под действием тепла и давления, чтобы создать цельный лист стекла. При разрыве промежуточный слой удерживает слои стекла связанными и предотвращает его разрушение. Промежуточный слой также может придать стеклу более высокую звукоизоляция рейтинг.

Существует несколько типов многослойных стекол, которые производятся с использованием различных типов стекла и промежуточных слоев, которые при разбивании дают разные результаты.

Многослойное стекло, состоящее из отожженного стекла, обычно используется, когда важна безопасность, но закалка не является вариантом. Лобовые стекла обычно являются ламинированными стеклами. При разбивании слой ПВБ предотвращает разрушение стекла, создавая узор растрескивания «паутина».

Многослойное закаленное стекло разбивается на мелкие кусочки, предотвращая возможные травмы. Когда оба куска стекла разбиваются, возникает эффект «мокрого одеяла», и оно выпадает из отверстия.

Термоупрочненное многослойное стекло прочнее отожженного, но не так прочно, как закаленное. Он часто используется там, где важна безопасность. У него более крупный узор излома, чем у закаленного стекла, но поскольку он сохраняет свою форму (в отличие от эффекта «мокрого одеяла» закаленного многослойного стекла), он остается в проеме и может выдерживать большую силу в течение более длительного периода времени, что значительно затрудняет его чтобы пройти через.

Многослойное стекло имеет свойства, аналогичные баллистическое стекло, но их не следует путать. Оба изготовлены с использованием промежуточного слоя ПВБ, но они имеют совершенно разную прочность на разрыв. Баллистическое стекло и многослойное стекло соответствуют разным стандартам и имеют разную картину осколков.[14]

Термоупрочненное стекло

Термоупрочненное стекло, или закаленное стекло, представляет собой стекло, которое было подвергнуто термообработке, чтобы вызвать поверхностное сжатие, но не до такой степени, чтобы заставить его "расколоться" при разбивании, как закаленное стекло. При разбивании термоупрочненное стекло разбивается на острые куски, которые обычно несколько меньше, чем те, которые встречаются при разбивании отожженного стекла, и по прочности промежуточные между отожженным и закаленным стеклом.

Термоупрочненное стекло выдерживает сильные прямые удары, не разбиваясь, но имеет слабую кромку. Просто постучав по краю термоупрочненного стекла твердым предметом, можно разбить весь лист.

Химически упрочненное стекло

Основная статья: Химически упрочненное стекло

Химически упрочненное стекло - это стекло с повышенной прочностью. При разбивании оно все равно разбивается на длинные заостренные осколки, похожие на флоат-стекло (отожженное). По этой причине оно не считается безопасным стеклом и должно быть ламинировано, если требуется безопасное стекло. Химически упрочненное стекло обычно в шесть-восемь раз превышает прочность отожженного стекла.

Стекло химически упрочняется путем погружения стекла в ванну, содержащую калиевую соль (обычно нитрат калия), при 450 ° C (842 ° F). Это заставляет ионы натрия на поверхности стекла заменяться ионами калия из раствора ванны.

В отличие от закаленного стекла, химически упрочненное стекло может разрезаться после упрочнения, но теряет свою дополнительную прочность в области примерно 20 мм разреза. Точно так же, когда поверхность химически упрочненного стекла глубоко царапается, эта область теряет дополнительную прочность.

Химически упрочненное стекло использовалось на некоторых самолет истребитель навесы.

Стекло с низким коэффициентом излучения

Основная статья: Низкая излучательная способность

Стекло, покрытое веществом с низким коэффициентом излучения, может отражать лучистую инфракрасную энергию, способствуя тому, чтобы лучистое тепло оставалось на той же стороне стекла, из которой оно возникло, при этом пропуская видимый свет. Это часто приводит к более эффективным окнам, потому что лучистое тепло, исходящее из помещения зимой, отражается обратно внутрь, в то время как инфракрасное тепловое излучение от солнца летом отражается, сохраняя прохладу внутри.

Стекло с подогревом

Основная статья: Стекло с подогревом

С электрическим обогревом стекло - относительно новый продукт, помогающий находить решения при проектировании зданий и транспортных средств. Идея обогрева стекла основана на использовании энергетически эффективный низкоэмиссионный стекло, которое в целом простое силикатное стекло со специальным металлическим оксиды покрытие. Стекло с подогревом можно использовать во всех стандартных остекление системы из дерева, пластика, алюминия или стали.

Самоочищающееся стекло

Недавняя инновация (2001 г. Pilkington Glass) называется так называемой самоочищающееся стекло, предназначенные для строительных, автомобильных и других технических приложений. Покрытие нанометрового размера из оксид титана На внешней поверхности стекла присутствуют два механизма, обеспечивающие самоочищение. Первый - это фотокаталитический эффект, при котором ультрафиолетовый лучи катализируют распад органических соединений на оконной поверхности; второй - это гидрофильный эффект, при котором вода притягивается к поверхности стекла, образуя тонкий лист, смывающий разрушенные органические соединения.

Изоляционное стекло

Основная статья: Изоляционное стекло

Изоляционное стекло или двойное остекление состоит из окно или элемент остекления из двух или более слоев остекления, разделенных распоркой по краю и герметизированных для создания мертвого воздушного пространства между слоями. Этот вид остекления выполняет функции теплоизоляции и подавление шума. Когда пространство заполнено инертным газом, оно является частью энергосбережение устойчивая архитектура дизайн для здания с низким энергопотреблением.

Вакуумное остекление

Инновация 1994 года для стеклопакетов - это эвакуированное стекло, которое пока коммерчески производится только в Японии и Китае.[15] Чрезвычайная тонкость эвакуированного остекления предлагает множество новых архитектурных возможностей, особенно в области консервации зданий и исторической архитектуры, где эвакуированное остекление может заменить традиционное одинарное остекление, которое является гораздо менее энергоэффективным.

Вакуумный стеклопакет изготавливается путем герметизации краев двух стеклянных листов, обычно с помощью припоя стекла, и вакуумирования внутреннего пространства с помощью вакуумного насоса. Вакуумное пространство между двумя листами может быть очень мелким, но при этом служить хорошим изолятором, в результате чего получается изолирующее оконное стекло с номинальной толщиной всего 6 мм. Причины такой низкой толщины обманчиво сложны, но потенциальная изоляция хороша в основном потому, что в вакууме не может быть конвекции или газовой проводимости.

К сожалению, у эвакуированного остекления есть некоторые недостатки; его изготовление сложно и сложно. Например, необходимым этапом изготовления эвакуированного остекления является дегазация; то есть нагревая его для высвобождения любых газов, адсорбированных на внутренних поверхностях, которые в противном случае могли бы позже выйти и разрушить вакуум. Этот процесс нагрева в настоящее время означает, что вакуумированное остекление нельзя упрочнять или термически упрочнять. Если требуется вакуумированное безопасное стекло, оно должно быть ламинированным. Высокие температуры, необходимые для дегазации, также имеют тенденцию разрушать высокоэффективный «мягкий» материал. низкая излучательная способность покрытия, которые часто наносятся на одну или обе внутренние поверхности (то есть те, которые обращены к воздушному зазору) других форм современного изоляционного остекления, чтобы предотвратить потерю тепла через инфракрасный радиация. Однако несколько менее эффективные «твердые» покрытия все же подходят для эвакуированного остекления.

Кроме того, из-за атмосферного давления, присутствующего снаружи вакуумированного стеклопакета, два его стеклянных листа должны каким-то образом удерживаться друг от друга, чтобы предотвратить их сгибание вместе и соприкосновение друг с другом, что нарушило бы объект вакуумирования модуля. Разделение оконных стекол выполняется сеткой распорок, которые обычно состоят из небольших дисков из нержавеющей стали, расположенных на расстоянии около 20 мм друг от друга. Прокладки достаточно малы, чтобы их можно было увидеть только с очень близкого расстояния, обычно до 1 м. Однако тот факт, что разделители будут проводить некоторое количество тепла, в холодную погоду часто приводит к образованию временных сетчатых узоров на поверхности вакуумированного окна, состоящих либо из небольших кругов внутреннего конденсата, сосредоточенных вокруг разделителей, где стекло немного холоднее среднего, или, когда на улице роса, маленькие кружки на внешней стороне стекла, на которых роса отсутствует, потому что прокладки делают стекло рядом с собой немного теплее.

Теплопроводность между стеклами, вызванная прокладками, имеет тенденцию ограничивать общую изоляционную эффективность вакуумированного остекления. Тем не менее, вакуумированное остекление остается таким же изоляционным, как и более толстое обычное двойное остекление, и имеет тенденцию быть более прочным, поскольку два составляющих его стеклянных листа прижимаются друг к другу атмосферой и, следовательно, реагируют практически как один толстый лист на изгибающие силы. Вакуумное остекление также обеспечивает очень хорошую звукоизоляцию по сравнению с другими популярными типами оконного остекления.

Сейсмические требования строительных норм

Самый последний строительный кодекс, применяемый в большинстве юрисдикций США, - это Международный строительный кодекс 2006 года (IBC, 2006). Ссылки IBC на издание 2005 года «Стандартные минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений», подготовленные Американским обществом инженеров-строителей (ASCE, 2005) для его сейсмических положений. ASCE 7-05 содержит особые требования к неструктурным компонентам, включая требования к архитектурному стеклу.[16]

Опасность отраженного солнечного света

Если неправильно спроектирован, вогнутый поверхности с большим количеством стекла могут действовать как солнечные концентраторы в зависимости от угла наклона солнца, что может привести к травмам людей и повреждению имущества.[17]

Закаленное стекло

Закаленное (или закаленное) стекло изготавливается из стандартного флоат-стекла для создания ударопрочного безопасного стекла. Если флоат-стекло разбито, оно разобьется на очень острые и опасные осколки стекла. Процесс закалки стекла создает напряжение между внутренней и внешней поверхностями стеклянной панели, чтобы увеличить ее прочность, а также гарантировать, что в случае разрушения стекло разлетится на небольшие безвредные кусочки стекла. Панели из граненого стекла помещаются в закалочную печь. Здесь стеклянные панели нагреваются до 600 градусов Цельсия, а затем поверхности быстро охлаждаются холодным воздухом. Это создает растягивающие напряжения на поверхности стекла с более теплыми внутренними частицами стекла. Когда верхняя толщина стекла охлаждается, оно сжимается и заставляет соответствующие стеклянные элементы сжиматься, создавая напряжения в стеклянной панели и увеличивая прочность.[18]

Смотрите также

Стекло армированное фигурного проката цвета «янтарь».

Рекомендации

  1. ^ а б Джинн, Питер; Гудман, Рут (2013). Ферма Тюдоровского монастыря: жизнь в сельской Англии 500 лет назад. Случайный дом. п. 336. ISBN  978-1-4481-4172-2.
  2. ^ Бриджвуд, Барри; Ленни, Линдси (2013). История, производительность и сохранение. Тейлор и Фрэнсис. п. 334. ISBN  978-1-134-07899-8.
  3. ^ Силлиман, Бенджамин; Гудрич, Чарльз Раш (1854). Мир науки, искусства и промышленности: на примерах Нью-Йоркской выставки, 1853–1854 гг.. Г.П. Патнэм. п.151.
  4. ^ Муни, Барбара Берлисон (2008). Prodigy Houses of Virginia: архитектура и коренная элита. Университет Вирджинии Пресс. п. 36. ISBN  978-0-8139-2673-5.
  5. ^ Форсайт, Майкл (2013). Материалы и навыки для сохранения исторических зданий. Джон Вили и сыновья. ISBN  978-1-118-65866-6.
  6. ^ Пендер, Робин; Годфрейнд, Софи, ред. (2012). Практическая консервация зданий: стекло и остекление. Издательство Ashgate, Ltd. ISBN  978-0-7546-4557-3.
  7. ^ Макнил, Джон; Померанц, Кеннет (2015). Кембриджская всемирная история: том 7, Производство, разрушение и соединение, 1750 – настоящее время, часть 1, Структуры, пространства и создание границ. Издательство Кембриджского университета. п. 208. ISBN  978-1-316-29812-1.
  8. ^ История производства стекла: London Crown Glass co.
  9. ^ Заметки о науке и технологиях в Великобритании. Офис. Апрель 1967 г.
  10. ^ Стекло онлайн: Краткая история стекла В архиве 24 октября 2011 г. Wayback Machine
  11. ^ Альтер, Ллойд (30 мая 2008 г.). "Достопримечательности, а не свалка: призматическое стекло". Дерево Hugger. Получено 21 апреля, 2010.
  12. ^ Ян Маки: Призматическое стекло
  13. ^ Падият, Рагхунатх; Компания 3М, Сент-Пол, Миннесота (2013 г.), Окно с перенаправлением дневного света, Министерство обороны США ESTCP Номер проекта EW-201014, получено 2017-10-09CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  14. ^ «Разница между закаленным стеклом и баллистическим стеклом | Barrett Limited». barrettlimited.com. Получено 2018-07-17.
  15. ^ Sumitomo Group по связям с общественностью Первое в мире эвакуированное остекление В архиве 2004-08-27 на Wayback Machine
  16. ^ Бер, Р.А. (2009). Архитектурное стекло для защиты от сейсмических и экстремальных климатических явлений. Вудхед Паблишинг Лимитед. ISBN  978-1-84569-369-5.
  17. ^ Отраженный свет от лондонского небоскреба плавит автомобиль
  18. ^ "Закаленное стекло". IQ Glass Technical. Получено 2019-09-26.

внешняя ссылка