Трудно представить, на что был бы похож наш мир, если бы человечеству не было известно стекло. Этот уникальный светопрозрачный материал используется при строительстве абсолютно любого здания. Существуют современные сооружения, состоящие в основном из стекла и металла. Далеко шагнули и сами стекольные технологии. Сегодня известны стекла с уникальными оптическими и механическими свойствами, о которых прежние архитекторы могли только мечтать. Тема данной статьи — стекло и светопрозрачные конструкции, использование их в строительстве и дизайне.
Виды стекла
В светопрозрачных ограждающих конструкциях применяется два основных вида стекла – минеральное (силикатное) или органическое. Основным компонентом силикатного стекла является самый обыкновенный песок. В расплавленном виде песчинки соединяются в пластичную массу, которая при застывании обладает высокой прозрачностью. Температура плавления песка слишком высока, поэтому к нему добавляют соду, которая значительно облегчает плавление.
Существуют и другие добавки, предающие стеклу те или иные оптические и физико-механические свойства. Кроме того, различные виды силикатного стекла могут отличаться еще и технологией производства.
Флоат-стекло. Самым передовым способом получения листового стекла является float-технология. Слово «float» с английского переводится как «плавать». И вот какая здесь связь. Процесс изготовления флоат-стекла выглядит следующим образом. В ванну с расплавленным оловом наливается стеклянный расплав. Стекло легче олова, поэтому оно всплывает и образует пленку определенной толщины.
После остывания слой стекла отделяется от олова, и получается идеально плоским. Это наиболее качественное стекло с наименьшим внутренним напряжением.
Прокатное стекло по качеству значительно ниже флоат-стекла. Его получают путем пропускания нагретой стеклянной массы через прокатные валы, которые превращают массу в плоские листы, как в аппарате для раскатки теста.
Недостаток прокатного стекла в низких оптических свойствах. Такое стекло не обладает идеальной плоскостью, а его шлифовка – дело трудоемкое и энергоемкое. Поверхность прокатного стекла обладает некоторой волнистостью, в результате просматриваемые сквозь него предметы искажаются, как в кривом зеркале. Кроме того, в прокатном стекле присутствуют точки концентрированного напряжения, образующиеся на стадии прокатки. Где расположены эти точки неизвестно. Но при оказании определенных нагрузок по точкам напряженности прокатное стекло разрушается. В ненапряженных точках такое стекло выдерживает аналогичные нагрузки.
Органическое стекло получают из прозрачных пластиков. Первые места в производстве органического стекла принадлежат акрилу и поликарбонату. Акриловое стекло, которое в миру чаще известно как оргстекло, обладает высокой прозрачностью. Оно прозрачнее, чем обычное силикатное стекло и легче него в 5-6 раз. Однако есть у него и существенный недостаток – низкая стойкость к царапинам.
Поцарапать силикатное стекло достаточно сложно. Для этого понадобится твердый камень или стальной металлический инструмент. Акриловое стекло легко царапается любым предметом, твердость которого превосходит твердость пластика. Песчинка, попавшая под тряпку, оставляет на акриловом стекле при мойке живописные каракули. Правда, царапины на оргстекле легко устраняются полировкой.
В свою очередь стойкость органического стекла к ударным нагрузкам намного выше, чем у минерального. Акрил не такой хрупкий, и обладает совсем иной природой структуры. Акриловое стекло легко гнуть и можно сваривать химическим способом, при этом шва практически невидно.
Другой прозрачный пластик – поликарбонат. Материал этот широко распространен. Материал этот тоже плохо сопротивляется появлению царапин. В архитектуре и строительстве поликарбонат применяется в основном в виде структурного сотового материала.
Сотовый поликарбонат можно видеть на прозрачных навесах, остановках и козырьках, в теплицах и крытых павильонах, в остеклении различных наружных конструкций. Продается сотовый поликарбонат в листах, защищенных пленкой с обеих сторон, которая удаляется только после монтажа.
С помощью данного материала создаются светопрозрачные ограждающие конструкции, обладающие теплоизоляционным эффектом.
Прослойка воздуха между наружных оболочек сотового поликрабоната является эффективным теплоизолятором. Лист сотового материала толщиной 5 мм имеет показатели теплопроводности намного ниже, чем у стандартного стеклопакета, состоящего из двух стекол 4 мм и дистанционной рамки 16 мм.
Оконное остекление
В оконном остеклении чаще всего используется минеральное стекло. Причина не только в его высокой устойчивости к царапинам, но и в сравнительно низкой цене. Органическое стекло стоит дороже минимум в 2 раза.
Светопрозрачная часть окна представлена стеклопакетом. Состоит стеклопакет из листового стекла и дистанционной рамки, расположенной между стеклами. Стеклопакеты могут иметь одну и более камер – воздушных прослоек. Каждая дополнительная воздушная прослойка получается путем установки еще одной дистанционной рамки и стекла.
Двухкамерные стеклопакеты состоят из трех стекол и двух дистанционных рамок; трехкамерные соответственно из четырех стекол и трех рамок. Чем больше количество камер стеклопакета, тем выше его теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики.
Многокамерные стеклопакеты из-за наличия дополнительных стекол весят больше однокамерных. Так, 1 кв. м. стекла толщиной 4 мм весит 10 кг. Если однокамерный стеклопакет площадью 1 кв. м. из двух стекол весит около 20 кг, то двухкамерный будет весить более 40 кг. Вес стеклопакетов следует учитывать при выборе оконной фурнитуры и профиля, если створки открывающиеся.
В стеклопакетах повышенной энергоэффективности применяются стекла с низкоэммисионным напылением окислов металлов. Это так называемое k-стекло (твердое покрытие) и i-стекло (мягкое покрытие). Благодаря низкоэмиссионному напылению стекло приобретает теплоотражающие свойства. Энергосберегающие стеклопакеты, включающие в себя низкоэмиссионные стекла, отражают тепло назад в помещение зимой, а летом отражают тепловое излучение солнца наружу.
Низкоэмиссионные стекла также известны как селективные. Их оптические свойства практически такие, как у обычного стекла. Во всяком случае, невооруженным глазом отличить их не удается. Низкоэмиссионные стекла находят широкое применение в панорамном остеклении, позволяя сохранять тепло в помещениях.
Эффективность энергосбережения больше выражена у i-стекла. Оно появилось после k-стекла и производится по иной технологии. Напыление у такого стекла поверхностное и легко стирается. Однако в стеклопакетах i-стекло всегда устанавливается напылением внутрь, поэтому механическое воздействие на него полностью исключается.
Тонированное стекло находит широкое применение в архитектуре современных зданий. Оно отфильтровывает большую часть внешнего теплового излучения и обладает затемняющими оптическими свойствами.
Тонированные стекла бывают двух основных видов – тонированные в массе и поверхностно. Наиболее дорогие стекла имеют тонировку в массе, т.е. тонер добавлен в расплав на этапе производства. Такое стекло невозможно лишить тонировки. Стекла с напыленным или наклеенным тонирующим слоем дешевле. Но и в первом и во втором случае тонировка уязвима. Однако если на нее не воздействовать механически, то она продержится долго.
Говоря о тонированном стекле, нельзя не упомянуть новый вид – электрохромное стекло. Данный материал является продуктом высоких технологий. В стеклянную массу встраивается слой с мельчайшей жидкокристаллической структурой и электрическим контуром.
При пропускании тока через контур кристаллы изменяют своё положение, тем самым меняя оптические свойства стекла. Таким образом, из абсолютно прозрачного стекла в миг может получиться матовое, тонированное или полностью непроницаемое для света.
Ультрапрозрачное стекло обладает самыми высокими оптическими свойствами. Если смотреть сквозь него, то появляется ощущение открытого окна. Ультрапрозрачное стекло свободно от примесей железа. Торцевая грань этого материала имеет не зеленоватый оттенок, как у обычного стекла, а светло-голубой.
Стекло в интерьере и архитектуре
У стекла имеются различные свойства, одно из которых особенно нравится дизайнерам. Будучи оптически прозрачным, оно совершенно не нагружает собой интерьер, выполняя при этом различные функции.
Прозрачные стены – это оригинальный дизайнерский приём. Он применим не только в офисах и прочих учреждениях, но и в частных гостиных. Современные гостиные-студии нуждаются в зонировании и разделении, несмотря на то, что их генеральная идея – объединенное пространство. Лучше чем стекло с такой задачей, пожалуй, не может справиться никакой иной материал. Отделить столовую или кухонную зону не, нарушая при этом принципа объединенного пространства, получается только стеклом. Это могут быть раздвижные стены или прозрачные стены с распашными дверьми.
Ещё один способ использовать стекло в качестве ограждающей конструкции – кладка из стеклоблоков. Раньше стеклоблоки по большей части применялись в промышленном строительстве. Отечественная промышленность выпускала два-три вида стеклоблоков, которые можно было увидеть как в производственных цехах, так и в общественных туалетах. Но сегодня выбор стеклоблоков не ограничивается и сотней моделей. Существуют блоки из стекла самых различных цветов и фактур, а также с подсветкой и внутренними украшениями.
В интерьере стеклоблоки позволяют отделить часть помещения и при этом не лишить ее естественного освещения. Стена из стеклоблоков выполняет ту же функцию, что и кирпичная, но при этом легче визуально и фактически.
Витраж. Цветная стеклянная мозаика, встроенная на просвет, когда-то считалась чудом и была уделом культовых сооружений и королевских дворцов. Сегодня элементы витража присутствуют практически в каждом доме. Существует несколько витражных техник: классическая, тиффани, фьюзинг, пескоструйная, заливная.
Помимо этого существуют псевдовитражи или витражные имитации в виде нанесенного красками рисунка или пленочного изображения. Витраж можно использовать во внешнем и внутреннем остеклении, в мебельных фасадах и дверях, в абажурах и прочих интерьерных украшениях.
Зеркала. Их значение в интерьере сложно переоценить. С помощью зеркал можно визуально увеличить комнату, «приподнять» потолок, наполнить помещение светом. Зеркало представляет собой высококачественное полированное флоат-стекло с нанесенной на одну сторону амальгамой. При монтаже зеркал очень важно применять специальные клеевые составы, предназначенные для зеркал и не растворяющие амальгаму.
Стеклянные лестницы. С точки зрения безопасности, стекло – не самый лучший материал для ступеней. Но передовые дизайнеры время от времени предлагают такие решения. Технически это возможно. Существуют стекла повышенной прочности, триплексы, способные выдержать вес, многократно превышающий вес человека.
Стеклянная мебель – неизменный атрибут минимализма. Её можно не только купить, но и изготовить самостоятельно по собственным эскизам. Высокотехнологичные УФ-клеи для стекла после высыхания незаметны глазу и при этом обеспечивают очень прочное соединение. Из стекла можно сделать шкаф-витрину, стеллаж, стол, полки и многое другое. Даже кресло бывает стеклянным, причём выполнено оно из цельного куска без единого шва.
Аквадизайн как часть интерьерного дизайна существует только благодаря стеклу. Стеклянные и акриловые аквариумы украсят собой абсолютно любой интерьер. Их изготавливают без каркасов, при этом они чрезвычайно надежны.
Сегодня доступны стекла большой толщины, позволяющие строить огромные аквариумы, объем которых ограничивается только несущей способностью перекрытия и габаритами самого помещения.
Обработка стекла
Оборудование для обработки стекла за последнее десятилетие существенно продвинулось в технологическом плане. Стала доступной высокоточная резка стекла, автоматическая обработка кромки (еврокромка), пескоструйная обработка, а также термоизгиб.
Раскрой стеклянных листов производится на автоматизированных столах или вручную быстрорезами. Ручная резка тоже способна обеспечить высокую точность до 0,01 мм. При раскрое применяются роликовые самосмазывающиеся режущие головки. Ролик таких головок изготовлен из твердых сплавов и имеет высокоточную заточку. В процессе резки на него непрерывно подается смазка. Профессиональные стеклорезы обеспечивают очень качественный рез с ровной кромкой и прямоугольным сколом.
Формирование еврокромки производится на специальном оборудовании. Процесс состоит из абразивной шлифовки и полировки. Еврокромка может иметь фигурный, прямоугольный или граненый профиль. Применяется она при изготовлении деталей стеклянной мебели, зеркал, дверных полотен, а также в производстве аквариумов.