ÜVEG ÉPÜLETSZERKEZETEK BMEEOMEMAT3

Átírás

1 1 ÜVEG ÉPÜLETSZERKEZETEK BMEEOMEMAT3 egyetemi jegyzet a BME Építőmérnöki Kar Magasépítő és rekonstrukció MSc. szakirány hallgatói számára Előadók: Dr. Horváth László egyetemi docens, Hidak és Szerkezetek Tanszék Dr. Nehme Salem Georges egyetemi docens, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék Stocker György DLA egyetemi docens, Magasépítési Tanszék Dr. Széll Mária egyetemi tanár, Magasépítési Tanszék Budapest, szeptember

2 2 Tartalomjegyzék 1. Az üveg és az üvegezett épületszerkezetek fejlődéstörténete; Dr. Széll Mária 1. előadása 3. o. 2. Szilikát (szervetlen) üvegek fajtái és műszaki tulajdonságai; Dr. Nehme Salem Georges 1. előadása 16. o. 3. Szerves üvegek; Dr. Nehme Salem Georges 2. előadása 40. o. 4. Az üveg hasznosítása az építőipar más területein, erősítő szálak, habüveg; Dr. Nehme Salem Georges3. előadása 44. o. 5. Üvegszerkezetek méretezése. Általános méretezési elvek. Síküvegek méretezése. Dr. Horváth László 1. előadása 55. o. 6. Üveg merevítőelemek gerendák, bordák és lemezek Dr. Horváth László 2. előadása 69. o. 7. Járható üvegfödémek és lépcsők Dr. Horváth László 3. előadása 80. o. 8. Transzparens hőszigetelések, transzlucens falak Dr. Széll Mária 2. előadása 87. o. 9. Keret nélküli és pontmegfogású üvegfalak Dr. Széll Mária 3. előadása 99. o. 10. Kéthéjú homlokzatok Dr. Széll Mária 4. előadása 108. o. 11. Télikertek, átriumok, üveggel fedett városi terek Dr. Széll Mária 5. előadása 117. o. 12. Esettanulmányok 1. Stocker György DLA 1. előadása 128. o. 13. Esettanulmányok 2. Stocker György DLA 2. előadása 130. o.

3 3 1. Az üveg és az üvegezett épületek fejlődéstörténete Dr. Széll Mária 1. előadása Az előadás ppt anyaga a tanszéki honlapon megtalálható Tartalom: 1. Az üveg és az üveggyártás története 2. Az üveg Magyarországon 3. Az ablakok története 4. Ablakfejlődés Magyarországon 5. Üvegfalak, függönyfalak fejlődéstörténete 6. Üvegezett térlefedések fejlődéstörténete 1. Az üveg és az üveggyártás története Az üveganyagot kezdetben edények, dísztárgyak készítésére használták, az üvegablak először a rómaiak építészetében bukkant fel. Az anyagösszetételre és a készítés módjára irányuló kísérletezés, fejlesztés párhuzamosan hozta meg eredményeit mindkét fő alkalmazási területen. Az üveg a vas mellett az ember legrégebben használt anyaga. Az üveg speciális keverék, mely megolvasztva majd kihűtve nem alkot kristályokat, viszont átlátszó marad. Az üvegkészítés évezredes titkait a mesterek gondosan őrizték. Az üveggyártás alapanyagának forrását a földfelszín alkotórészei képezik, s ez lényegében kimeríthetetlennek tekinthető. Az üveg alkalmas arra, hogy más anyagok helyébe lépjen - például az építőanyag-iparban erősítő szálként, a híradástechnikában a réz helyettesítésére így egyre szélesebb körben alkalmazzák. Az építési célokat szolgáló síküveg megnevezése a készítés konkrét módjától (húzás, öntés, úsztatás) független. Az öblösüvegtől eltérően évezredekig tartott, mire a középkorban végre képesek voltak épületek üvegezésére alkalmas sík táblákat nagyobb mennyiségben előállítani. Gépesített eljárásról pedig csak az 1920-as évektől kezdődően lehet beszélni. Az emberiség történetének koraszakait szokás egy-egy anyag nevével jelölni, mint: bronzkor, vaskor. Egyes kutatók szerint a 3. évezred neve üvegkor lesz. A legkorábbi fennmaradt üvegrecept az asszír király, Asszurbanipál (Kr.e ) ékírásos agyagtábláin olvasható. A Kr.e. 1 századból származó - Plinius által leírt - recept is hasonló ehhez. Az évszázadok fejlesztési tevékenysége az anyag-összetételre és az előállítás technikájára irányult, ami kihatással volt az üveg minőségére. Krisztus előtt 3000 évvel az egyiptomi üvegművesek kenőcsös és olajos edényeikhez homokból készített mintázó magot forgattak üvegolvadékba. A magot az üveg dermedése után eltávolították. Thébai ásatásoknál találtak templomot (Kr.e ), melynek falképein üvegolvasztó kemencék, üveget fúvó alakok láthatók. Kr.e ben, a Földközi tenger keleti medencéjében már ismerték az egyszerű öntési és sajtolási eljárásokat. Az alexandriai mesterek a Kr.e. 7 században kereskedelmi célokra is készítettek üveget. Kr.e. 332-ben Nagy Sándor alapított üveghutákat Alexandrában. Kr.e. 200-ban szíriai kézművesek alkották meg azt az üvegfúvó pipát, mely lényegében mindmáig változatlan. Az üvegfúvás volt az első fontos lépés ahhoz, hogy az anyagból épületek üvegezésére alkalmas táblák készüljenek. Rómában alexandriai mesterek honosították meg az üvegművességet. Művészi üvegeikhez sokféle technikát alkalmaztak. A birodalom népei közötti kapcsolatok kedveztek az új találmányok, így az üvegkészítés elterjedésének is. Az egész birodalom területén, a megfelelő homoklelőhelyek közelében, sorra épültek az üveghuták. Az üvegművesség császárság virágkorában élte első fénykorát.

4 4 A legrégibb építőüvegek a rómaiak idejéből, a Kr.e. 1. századból maradtak fenn. Az egyiptomi üvegkészítés hagyományait az arabok fejlesztették tovább, s ez továbbítódott a bizánci üvegkultúrába. A 4-7. sz. népvándorlásai után, ötszáz éven át az arab és bizánci üvegáru képezte a kereskedelem tárgyát. A 8. században alakult ki a velencei üvegipar, mely elsősorban dekoratív üvegtermékeiről lett híres, de mesterei korán tudtak ablaküveget és optikai lencsét is készíteni ben a velencei üveggyártást Muranóba telepítették át. A sík üvegtáblák készítésének két ősi módszere a cilinderhengerlés (a felfúvott üveg felvágása és kivasalása) valamint a forgatott üveg (a felfúvott üveg koronggá alakítása). A cilinderhengerlési eljárást a 12. sz. elején egy Theophilus nevű szerzetes írta le. A forgatás technikája a szíreknél már a 8. évszázadban általános volt. Ez a módszer a 14. században, Franciaországban jelent meg újra, a terméket a holdüvegnek nevezték. A két eljárás végterméke igen különböző volt, de mindkettő vékony és kevéssé ellenálló volt. 16. sz. Németország: a kemence és az üvegkészítés folyamata 18. századi ábrázolás: forgatásos eljárás, a holdüveg készítése. Színes üvegezést már Konstantinus császár idején is alkalmaztak. Az üveganyaghoz fémoxidokat kevertek, s a cca. 15 cm átmérőjű darabokat ólomszalagokkal összefogva alakították ki a nyílásokba beépíthető táblákat.

5 5 A 10. században a figurális üvegfestészet legjelentősebb műhelye Tegernsee kolostora volt. A román stílus még kevés színt használt, a gótika viszont a festés mellett számos más eszközzel is élt. A damasztmintás hátteret hamarosan felváltotta a tájkép, s az üvegablak a táblaképfestészet versenytársává vált. A német Középhegység erdős vidékein megtelepedett üveghuták homokból és hamuzsírból zöldes színű üveget készítettek. A mesterség elterjedt Csehországban is. A vándorló üveghuták csak a században telepedtek meg. A régi időkben tükörként polírozott réz vagy ezüst-táblákat használtak. Csak a 13. században, sikerült Németországban az üvegtáblát ólom-antimon összetételű anyaggal bevonva tükröt készíteni. Ezt az eljárást a velenceiek tökéletesítették, de a tükrök mérete még sokáig igen szerény maradt. Bizánc bukása (1453.) után Velence lett a nyugati világ üvegművességének központja. Fénykorát a sz. idején élte. Az első velencei üvegművesek 1547-ben érkeztek Angliába. Nem sokkal később itt készült az első ólomkristály-üveg, mely a csiszolt díszüvegeken túl fegyverek optikai lencséihez is megfelelő volt. Az angol üvegipar expanziója a széntüzelésű kemencék elterjedéséhez kötődve közé tehető. Az üveg végre valamennyi társadalmi réteg számára elérhetővé vált. A 17. sz. végére csak a bajor erdőségben 60 üveghuta működött, s számos technikai újítás született. XIV Lajos uralkodása idején, Franciaországban született meg a csiszolt tükörüveg gyártási módszere. Az 1,2x2 méteres tükörüveg táblák a korábbiaknál sokkal jobb minőségűek és olcsóbbak voltak. Az üveget alacsony olvadáspontú fémmel bevonva tükröket is készítettek től kezdődően, a Saintgoben-i gyárban e módszerrel gyártottak tükörüveget től pedig az üveg csiszolására és polírozására már gőzgépet használtak. Angliában ekkor már 1,9x3,0 m-es üvegtáblákat tudtak gyártani. Öntött-üveg gyártása a 18. században A 19. sz. művészi üvegei készítésénél gyakran a régi eljárásokhoz nyúltak vissza. Példa erre a francia Gallée (a) és az amerikai Tiffany díszüveg (b). a) b)

6 6 E század az üveggyártás terén is újat hozott. A szénbányák termelése, a szóda-ipar és a vasút függetlenítette az üveggyártást a fakitermeléstől. Az üveghuták az erdőkből a jó közlekedési kapcsolatokkal rendelkező helyekre települtek. A hagyományos tégelyes olvasztó-kemencék a tömegtermelés igényeinek többé nem feleltek meg. Fr. Siemens 1856-ban új kádkemence típust fejlesztett ki, ezekben több száz tonna anyagot olvasztottak egyszerre, üzemmódjuk folyamatos volt, s hasznosították a hulladékhőt. A modern üvegtechnológiát számos kutató - Joseph Fraunhofer ( ), Otto Schott ( ), Ernst Abbe ( ) fejlesztő munkája vitte tovább. A 20. században az üveggyártás technológiai fejlődése viharos gyorsasággal folytatódik. A legfontosabb állomások: 1913-ban a belga Emile Fourcault-nak sikerül közvetlenül az üvegolvadékból táblát húznia ben Max Bicheroux folyamatossá teszi az öntött-üveg gyártást. Már 3x6 m-es táblákat tudnak gyártani. A float eljárás a legnagyobb jelentőségű újítás. Az úsztatott üveggyártás technológiáját Alastair Pilkington fejleszti ki 1959-ben. Az így gyártott üvegtábla a csiszolt tükörüveggel megegyező minőségű. 2. Az üveg Magyarországon Magyarországon az üvegkészítés legrégibb emlékei 14. századiak. Az Anjou királyok velencei hadjáratai nyomán jöttek olasz mesterek Magyarországra, s alapítottak üveghutákat. Nagy Lajos és Mátyás király udvarában velencei üvegtárgyakat használtak. A hazai üvegkészítésre a 18. századig az olasz, a 19. századtól pedig a cseh hatás nyomta rá bélyegét. Az üveghuták jó része a Felvidéken települt meg, ahol az erdő, mint az alapanyag (hamuzsír) és tüzelőanyag forrása egyaránt rendelkezésre állt. Az üveges tótok még az 1900-as évek elején is járták e huták termékeivel az országot. A régi Magyarország üvegiparáról a 18. századtól maradtak nyomok. Nagy felvidéki uradalmak cseh munkások alkalmazásával alapítottak üveghutákat, gyárakat elsősorban a fa értékesítése céljából. Ezek azonban nem tudtak versenyezni a külföldi üvegiparral már azért sem, mert a vasúthálózat fejlődése eredményeként tömegessé vált az üvegáru behozatala. Figyelemre méltó viszont, hogy Pesten már 1792-ben működött tükörüveg gyár. Egy 1881-es, a hazai iparfejlődést támogató törvény adott ismét lendületet a Siemenskemencékre alapozott üveggyártásnak. A felvidéki területek elcsatolását követően Borsod és Veszprém megyében indult el újra a hazai üveggyártás. 3. Az ablakok története Az építés történetét tanulmányozva feltűnik, hogy az egyszerű lakóház az uralkodó építészeti stílusoktól meglehetősen függetlenül fejlődött. Nyilvánvaló viszont a földrajzi hely, az éghajlat, a helyi építőanyagok, és az építési hagyományok befolyása. Az ókori keleti, de még a görög építészet sem alkalmazott a mai értelemben vett ablakot. A meleg éghajlatnak köszönhetően nem volt szükségük a nyílások elzárására, a terek védelmét pedig azok elrendezésével, belső udvarok köré történő csoportosításával oldották meg. Az északi, hűvösebb éghajlatú területeken az épülettel és szerkezeteivel szemben hővédelmi igényeket is támasztottak. A nyílások elzárására a különböző tájakon más és más fényáteresztő, víztaszító és légzáró anyagokat használtak. Ezeket fix, nyíló vagy toló keretekre szerelték, így az ablaknak a szellőzést szabályozható módon szolgáló, működő része is volt. A külső oldalra szerkesztett tömör fatáblák védelmet nyújtottak a téli és nyári időjárás,

7 7 a betörés és a belátás ellen. Mindez rávilágít arra, hogy a differenciált szerkezeti működés egyszerű eszközökkel is megvalósítható volt. A Kr.e. 1 században Vitruvius tíz könyvében írt a korabeli épületekről, építőanyagokról és technikákról. A rómaiak már ismerték és használták az üvegablakot. Régészek a Vezúv kitörésekor, 79-ben elpusztult Pompeji fürdőjében 100x70 cm befoglaló méretű, 12 mm vastag üvegtáblákat találtak. Az üveg azonban ritka és drága volt, így a lakóházak ablakainak fa kereteire általában olajos vásznat erősítettek. A Krisztus utáni első századokban a templomépítésben az üveg jelentősége növekedett, mint azt a Róma mellett 337-ben épült S. Paolo fuori le Mura székesegyház színes üvegablakai tanúsítják. A középkor egyszerű lakóházait vastag, tömör falakkal építették. A nyílások kicsik voltak, többnyire kétrészesek, a fölső részen a fix mezőt fényáteresztő anyaggal zárták el, az alsó részt nyitható fatáblák takarták. Télen gyakran az egész ablakot táblák fedték, nyáron pedig rács védte. A legfontosabb feladatot a templomépítés jelentette. A román tömör-falas szerkezeteit a 12. századra váltották fel a gótika vázas konstrukciói. Ez volt a történelmi építészetben az üveg alkalmazásának fénykora. A színes üvegezés gondolata Suger apát nevéhez fűződik, aki között építette fel a Párizs melletti Saint Denis apátság templomának kórus-körüljáróját színes ólom-üveg ablakokkal. 12. század, gótika: Saint Denis apátság, a kóruskörüljáró ólomüveg ablakai Az üvegfestészet nagy időszaka a 15. sz. volt. A templomok mellett a város- és kereskedőházak, sőt az előkelők palotái ablakait is színes üvegablakok díszítették. Az építészet Észak-Európában eltérő módon fejlődött, mint a Földközi tenger medencéjében. Angliában a Tudor dinasztia idején ( ) az üvegépítészetben az egyház mellett már megjelentek a világi megbízók is. Erzsébet uralkodása alatt alakult ki az angol üveggyártás, s az üveg egyre elterjedtebb lett. Az üvegezett ablak megteremtette az időjárás elleni védelem lehetőségét, s egyúttal egy sajátos új stílus eszközévé vált (példa: Derbyshire, Hardwick Hall).

8 8 Derbyshire: Hardwick Hall, R. Smythson: A 19. századig az építéshez természetes anyagokat használtak, s ezek tulajdonságai határozták meg az épület megjelenését. Kőkeretezésű nyílásokba, nyíló működésű fakeretekbe forgatott, vagy cilinderüveget építettek be. A barokk a feudalizmus utolsó szakaszának, a századnak uralkodó stílusirányzata volt. Tereibe átlátszó üvegezésű, nagy ablakokon keresztül akadálytalanul áradt be a természetes fény. A hagyományos technika hiányosságait a 17. sz. végén kifejlesztett öntött-üveggyártás kiküszöbölte, a műhelyek már nagyméretű, szilárd és tiszta üveget tudtak szállítani. Ez az üveg tükör készítésére is kiválóan alkalmas volt, s az építészek éltek is a térformálás új eszközével (Versailles-i kastély tükörterme, ). Az ablak Angliában és Franciaországban másként fejlődött. Az angol kastélyok ablakai függőleges síkban toló szerkezetek voltak (a), a francia croisé-ablak a középfelnyíló szárnypár fölött fix vagy nyíló mezővel rendelkezett (b). Ez a két alaptípus vált a 18. századtól kezdődően általánossá. a) b)

9 9 4. Ablakfejlődés Magyarországon Magyarországon a barokk korból maradtak fenn jelentősebb mennyiségben építészeti emlékek. A lakóházak építőanyaga 1720 után már égetett tégla volt, a nyílásáthidalókat boltövekkel építették. Az ablakok jellemző formáját a kereszt alakú tokosztó borda adta. A kisméretű üvegtáblákból tok- és üvegosztó bordák rendszerével tudtak nagyobb méretű ablakokat kialakítani. Gyakori, hogy a külső síkra nyáron zsaluleveles, télen üvegezett szárnyakat helyeztek fel, ezzel követve az időjárást. Az ablak szerkezete pallótokos volt. A 18. sz. végétől a 19. sz. közepéig jellemző klasszicizmus új épülettípussal, az arisztokrácia és a gazdag kereskedők által épített bérházzal jelentkezett. Az épületek szerény anyagokból, egyszerű módon épültek. A szigorú vonalvezetésű homlokzatokban a nyílások záródása egyenes vagy félköríves, az ablak szerkezete pallótokos volt. A 19. sz. második felére megszülető eklektika az olasz reneszánsz formáit elevenítette fel. A hajdani palazzók homlokzatai zsúfolt bérházakat és hivatali épületeket takartak. Az ekelektika újat hozott az ablakok szerkezetében és formálásában, megszületett a kapcsolt gerébtokos szerkezet. Az első világháborút követő modern építészettel jelenik meg az egyesített szárnyú ablak. Az 1960-as évektől, az építés iparosításával válik általánossá a hőszigetelő üvegezésű nyílászárók alkalmazása. Ez az időszak újat hoz a keretanyagokban és ennek megfelelően a szerkesztési módokban is. 5. Üvegfalak, függönyfalak fejlődéstörténete A történelmi építészetben a falak az elsődleges rendeltetésén túl az épület meghatározó stíluselemét képezték. A 19. században megjelenő öntöttvas, acél (majd a 20. századi vasbeton) vázak a teherhordás és térhatárolás szétválasztását jelentették. A német építész, Gottfried Semper erről írt esszéje 1851-ben látott napvilágot. Ez a londoni világkiállítás éve, melynek fő látványossága a Joseph Paxton által tervezett acél üveg Kristálypalota volt. London, Kristálypalota, Joseph Paxton, A váz megteremtette a nagyméretű homlokzati üvegezett mezők kialakítását, ami jól látható az 1871-es nagy tűzvész utáni újjáépítéskor Chicago-ban megépült acélvázas Reliance Building és a párizsi Rue de Franklin-on 1903-ban megépült vasbeton vázas lakóház homlokzatán. A 20. sz. elején már számos szakkönyv foglalkozik a vékony, másodlagos falszerkezettel, a rájuk ható igénybevételekkel. Az első, a szó szoros értelmében vett függönyfal a födém síkja előtt felfüggesztett bordákkal - a Fagus-Werke épületén Walter Gropius és Adolf Meyer tervei alapján épült meg. A szerkezet építészeti lehetőségeit a dessau-i Bauhaus új épülete mutatta meg a legkarakteresebben (Walter Gropius, )

10 10 Bauhaus, Dessau: W. Gropius A kor építészeit elméleti, filozófia szinten is foglalkoztatta az új idők új üvegépítészete, mint az Mies van der Rohe berlini Friedrichstrasse-ra álmodott felhőkarcoló vázlataiban is tetten érhető. A csiszolt kristályhoz hasonló forma az ezredfordulón a Potsdamer Platz-on vált valóra a Sony Center irodatornyán. Az I. világháború után teret nyert modern építészet a lehető legtöbb fényt, levegőt és napot kívánta a belső terekbe bevezetni, ezért nagyméretű homlokzati üvegeket alkalmazott. Ezt az igény a korabeli szerkezetek nem tudták kiszolgálni, e terekben télen hideg, nyáron hőség és vakító fény volt. A hőérzeti, energetikai problémákra a tudomány (épületfizika) és a technika (épületgépészet) csak évtizedekkel később nyújt megoldást. (Tugendhat ház, Farnsworth villa) Farnsworth ház, Mies van der Rohe, A II. világháború előtti években sok európai építész és művész vándorolt ki Amerikába. Mies van der Rohe legjobb művei is ott valósultak meg, mintegy a chicago-i építészeti iskola hagyományainak folytatásaként, mint erre példa a Lake Shore Drive épülete (Chicago, 1951.) A második világháború utáni újjáépítés Európában az üvegszerkezetekre is kihatással volt. Az építészek tudatosan törekedtek a teherhordó és térhatároló szerkezet szétválasztásának hangsúlyozására, a homlokzat transzparens héjként való megfogalmazására, az optikai hatás érdekében minimalizált bordakeresztmetszetekkel. E szerkezetek kifejezetten megkövetelik az ipari előregyártást, ami egybe vágott az építés hatékonyságának fokozására irányuló törekvésekkel. Az 1950-es évek egyik legjelentősebb épülete a Lever Building volt New Yorkban, melynek homlokzati bordaváza rozsdamentes acél lemezprofilokkal burkolt melegen hengerelt acélszelvényekből készült, s egyrétegű üvegezését kittágyba építették be. A tűzvédelmet belső oldali, falazott betonelemes mellvéd szolgálta. A koppenhágai Jespersen irodaház 1955-ben már hőszigetelő üvegezéssel készült. Az iparilag előregyártott függönyfalak sorában az egyik első a General Motors Technical Center Detroit-i épületén valósult meg ( ). A függönyfal üvegezéséhez az autókarosszéria gyártás tanulságait hasznosítva - tartósan rugalmas, műgumi üvegező-profilokat alkalmaztak. A födémsávba zárt paneleket építettek be. Az 1960-as évektől vált általánossá a lég- és vízzárást szolgáló szintetikus gumitömítések alkalmazása. A fejlesztés jelentős eredménye volt az üvegfal bordaváza teherhordó részének a

11 11 belső tér felé fordítása, és a bordák hőhídmentes kialakítása. Az első hőhídmentes profilrendszert Németországban 1962-ben építették be. A szintetikus tömítések fejlesztése során szilikon-ragasztókkal is kísérleteztek, ezek vezettek a látszó keret nélküli üvegfalakhoz. Az első Structural Glazing (SG) homlokzat 1963-ban épült meg, s ezt követően a rendszer nagyon gyorsan elterjedt. A fejlődés jól érzékelhető az 1950-es években épült Seagram building (Mies van der Rohe, ) I acél lizénás homlokzatát egy ezredfordulón épült SG homlokzat mellé helyezve. Az SG homlokzatok elsősorban a klimatizált épületek szerkezetei, hiszen az 1970-es évekre ez a technika már általánossá vált. A következmények ismertek (Berlin, National Galerie: Mies van der Rohe,1968.) Seagram building: Mies van der Rohe, Az elődök a nagy középületeket a száz évet meghaladó élettartamra tervezték. Harminc negyven éves függönyfalakat szemlélve e szerkezetek időtállóságát tekintve komor következtetések adódnak (Bécs UNO City, ) Az es energiaválság arra késztette a szakembereket, hogy az alapoktól kezdve vizsgálják meg az épület és környezete közötti energiacserét. A hőveszteség korlátozására irányuló egyoldalú szemléletmódot komplex problémakezelés váltotta fel. Az újgenerációs, kéthéjú üveghomlokzatok felépítése: külső oldali üvegkéreg - árnyékolót is befogadó köztes légtér - belső térrel határos, teljes értékű üvegfal. Ezek a szerkezetek a külső és a belső térben bekövetkező változásokra teljesítményük változtatásával reagálnak, vagyis intelligens módon viselkednek. A 20. sz. első évtizedeinek kiváló építészei terveikkel gyakran megelőzték korukat. Le Corbusier már 1929-ben kísérletezett kéthéjú üvegfallal, ez akkor még megvalósíthatatlan volt. Ötlete fél évszázaddal később jelent meg a londoni Lloyd s Biztosító székházának légelvezető homlokzatán ( ). A kéthéjú szerkezetek elméletének kiforrott megoldását a debis jeleníti meg a berlini Potsdamer Platz-on (Renzo Piano, 2000.). A modern üvegfalak tervezését és a gyártását és persze az épület üzemeltetését is természetesen számítógép segíti.

12 12 Berlin, Potsdamer Platz, debis : Renzo Piano Üvegezett térlefedések fejlődéstörténete A római birodalomban az üvegházakat csillámlemezekkel (népies nevén máriaüveggel) fedték, így termeltek például uborkát Tiberius császár számára. Az üvegházat ismerték a középkorban is, Hollandiában a 16. században számos ilyen működött. A 17. századtól Angliában és a kontinensen kifejezetten divat volt növényházat, pálmaházat, orangerie-t építeni. Ezeket az építményeket a vas és üveg a gyakorlat során megtapasztalt együttdolgozására alapozva hozták létre. Térlefedésként az első üvegezett vasszerkezetű, rúdrácsos kupolát 1813-ban építették Párizsban (Halle au blé, J. Brunet). A 41 m átmérőjű kupola négyszög alakú rúdhálózatának deformációját az üvegtáblák akadályozzák meg, ez a merevítő hatás azonban számításokkal nem igazolható. Ebben az időben, Angliában - pusztán a tapasztalatokra hagyatkozva - olyan üvegezett rúdrács héjszerkezetű pálmaházakat építettek, melyek évszázadokkal megelőzték korukat. (Devon, pálmaház, ) Devon, pálmaház, A 19. században az ipar, a kereskedelem és a közlekedés céljaira nagyméretű csarnokokat kezdtek építeni, melyek természetes bevilágítását felülvilágítók, üvegtetők szolgálták. A klasszikus megoldást a ragacsolt és ragacs nélküli üvegfedések jelentették. A középületek,

13 13 bankok, szállodák előcsarnokainak üvegtetőit - a már megtapasztalt páraproblémák elkerülésére - üveg páramennyezettel egészítették ki. Tartószerkezeti anyagként az öntöttvas, később az acél kínálkozott, a mérnöki megoldásokat a hídépítési tapasztalatok szolgáltatták. A statika csak az 1860-as évektől vált önálló tudománnyá. Ekkortájt a tervezés szinte legfontosabb szempontja számíthatóság volt, mégis szokatlanul szép és nagy szerkezetek épültek (Milano, Galeria Vittorio Emanuel, 1865.) Később már méretezés alapján meghatározott, vastagabb rudakból, nagyobb hajlítási merevséggel rendelkező szerkezeteket építettek. A nagyobb keresztmetszetek következtében azonban az üvegfelület átláthatósága jelentős mértékben lecsökkent. A rúdrács héj merevítése és számításokkal történő igazolása Johann Wilhelm Schwedler ( ) német építőmérnök nevéhez fűződik. A később róla elnevezett szerkezetet (Schwedler-kupola) először 1863-ban Berlinben a Gasometer lefedésénél alkalmazta. Schwedler kupola A 20. sz. első évtizedeiben tömegével épületek nagyfesztávú acél csarnokok üvegfedéssel. Helyüket az 1930-as évektől kezdődően a vasalt beton héjszerkezetek vették át, melyek - felülvilágítós változatokban is - elsősorban gazdaságossági szempontokat szolgáltak. E szerkezetek érdekes előfutára a Franz Dischinger által tervezett Zeiss-planetárium Jena-ban ( ) Az üvegtetők fejlődésének az alumínium nyílászáró profil- és hőszigetelő üveggyártás, valamint a függönyfalak építési tapasztalatai adtak lendületet. Az üvegtető geometriája és erőjátéka összefügg. A legelterjedtebb változatot a kéttámaszú hajlított tartók képviselik, ezek aláfeszített változatai lehetővé teszik a nagyobb fesztávok karcsú szerkezetalakítását. Járatos megoldást jelentenek a rácsos- és ívtartók is. Az 1970-es évek nagy fesztávú üvegtetőinek tartószerkezete többnyire acél volt, erre kerültek az üvegfogadó bordák extrudált alumíniumprofiljai. E hierarchikus szerkezet előnye a teherhordó és térhatároló szerkezetek méret-eltéréseinek egyszerű kiegyenlítése, hátránya a felület átlátszóságának csökkenése. Az üvegtető hőszigetelő üvegezéssel is csak a 20. sz. végére nyerte vissza azt a transzparenciát, mely 19. századi elődjeire jellemző volt. Az átlósan vezetett merevítőkkel

14 14 kialakított üvegezett héjszerkezet új generációjának megalkotása Jörg Schlaich nevéhez fűződik. A tartószerkezet rendkívüli karcsúsága szinte anyagtalan megjelenést kölcsönöz a fedésnek (Hamburgi Történeti Múzeum belső udvarának lefedése, 1990.). Hamburg, Történeti Múzeum udvarlefedése üvegezett héjszerkezettel: Jörg Schlaich, A modern építészet hatásos nagytér lefedő szerkezetei a kötélhálók. Az ellentétes irányban görbült kötélhálókban kisebb erők ébrednek, mint a sík kötélhálókban és az alakváltozások is kisebbek. A hálófelület stabilizálása az ellentétes görbületű, feszítő- és teherhordó-kötelek összjátékán alapul. Szabályos geometriájú szerkezetek lefedéséhez szilikátüveg, összetettebb hálógeometria esetén szerves-üveg táblákat használnak. A hálók fedése történhet a hálószemek egy csoportját lefedő nagy táblákkal is, rögzítésükre a pontmegfogások a legmegfelelőbbek. A megoldás talán legismertebb példája a Müncheni Olimpiai Létesítmények lefedése (Jörg Schlaich, 1972.).

15 15 Függesztett kötélháló, akril-üveg táblákkal: München, Olimpiai létesítmények, Irodalom: 1. M. Wigginton: Glas in der Architectur, DVA, Kuslits Tibor: A függönyfal Egy épületszerkezeti elem jelentéstana és fejlődéstörténete. Alaprajz, 1998/1. 3. J. Schlaich, H. Schober, J. Knippers: Vom Bogen zur Tonne: Der Weg zum Trgawerk des Fernbahnhofs Spandau, Detail, 1999/4. 4. internetes oldalak

16 16 2. Szilikát (szervetlen) üvegek fajtái és műszaki tulajdonságai Dr. Nehme Salem Georges 1. előadása Tartalom: 1. Az üveg fogalma 2. Az üvegtechnológia története (magyar vonatkozásokkal) 3. Szervetlen üvegek 4. Felhasználási területei 5. Főbb fajtái alapanyagok szerint és azok felhasználási területei 6. Főbb fajtái kialakulásuk szerint és azok felhasználási területei 7. Üvegtermékek felosztása 8. Az üveg tönkremenetele 1. Az üveg fogalma Az üveg nem kristályos, amorf, rideg anyag, amely széles olvadási intervallummal jellemezhető, jól alakítható magas hőmérsékleten, nagy átlátszósággal és csekély elektromos vezetéssel rendelkezik. American Society for Testing and Materials (ASTM) ismert definíciója szerint az üveg szervetlen anyag, mely olvasztás útján keletkezett és lehűléskor kristályosodás nélkül dermedt meg. Náray-Szabó István szerint (Építőanyag, XIX. évfolyam, szám, ) "Az üveg nem periódusosan elhelyezkedő atomokból vagy ionokból álló hálózat, melynek részecskéit erős, az egész hálózaton három dimenzióban átvonuló kémiai kötések tartják össze." Ezen definíciót egyaránt lehet szervetlen és szerves üvegekre alkalmazni. 2. Az üvegtechnológia története (magyar vonatkozásokkal) Gépesített üvegipar. XIX.sz.vége - az üveg manufaktúrákat felváltja a gépesített üvegipar (széngázzal olvasztott üveg). A XIX. századi ipari forradalom hatására az építészetben megvalósulhattak a hatalmas vasüveg szerkezetek. Ez volt az üvegházak, fényűző télikertek, üvegezett galériák időszaka évi ipartörvény Magyarországon szabad iparnak minősíti az üvegművességet (szétválik a gyáripar és kézművesipar) ban kezdődött meg az 1 m átmérőjű, 12 m magas hengerek mechanikus gyártása, melyből a 3 12 m-es üveglapok származnak. Ez a gyártási szisztéma egészen a második világháborúig élt, főleg néhány amerikai gyárban. Üveg a magánfelhasználásban. A kézművességtől a gyártósorokig az egyik kulcsszereplő Otto Schott ( ) német tudós volt, aki tudományos módszerekkel tanulmányozta az üveg hő hatására változó kémiai és optikai tulajdonságait. Majd március 25-én Irving Wightman Colburn ( ) szabadalmaztatta az ablaküveggyártást elősegítő gépét augusztus 2-án pedig Michael Owens ( ) rukkolt elő első üvegformázó gépével, mely már üvegpalackok, korsók, poharak készítésére, sorozatgyártására is alkalmasnak bizonyult tól gyártanak húzott üveget a Fourcault-eljárással ban megszületett a Libbey-Owens-féle eljárás, mely lehetővé tette a nagy vastagságú, jó minőségű húzott üvegek gyártását ban, a Saint Gobain által valósult meg az öntött üveg gyártása közvetlenül a kemencéből érkező olvasztott üvegből, mely ezt követően hengereken haladt keresztül.

17 17 Trianon következtében határokon kívül került a magyar üvegipar zöme óta gyártanak húzott üveget Pittsburgh-eljárással, mely lehetővé tette az optikai hibák mérséklését ben Zagyvapálfaván megépítik a Fourcault rendszerű táblaüveghúzó üzemet Miskolc: az öntöttüveg gyártásának kezdete ban kezdődött az üvegszál gyártása ben a Pilkington gyár tett először kísérletet a Float üveg gyártására ben Orosházán, Salgótarjánban síküveggyárak létesülnek től Budapesten működik pl. a Rákosy Üvegipari Egyéni Cég, mely három generációra nyúlik vissza és jelenleg Rákosy Glass Kft. néven m 2 -en végzi tevékenységét ben felépül az első float üveggyár Orosházán (HUNGUARD). Több üvegipari feldolgozó cég is megjelenik a magyarországi piacon ben pl. Orosházán elindul a LOW-E bevonatoló gyártósor. 3. Szervetlen üvegek Alapanyagai Az üveg homok, mészkő, szóda, esetleg színezőanyag megolvasztott keverékéből gyártott rideg, keménynek tűnő átlátszó anyag. Szerkezetének legfontosabb összetevői a szilícium és az oxigén (szilícium-dioxid; kovasav). Tartalmaz továbbá fizikai tulajdonságait meghatározó fémeket, leggyakrabban nátriumot, káliumot, kalciumot, ólmot, magnéziumot, báriumot. Ez a természetben bárhol fellelhető anyag tette lehetővé az embernek, hogy egy a fényt átengedő, de a környezeti behatásoktól mentes építő felületelemhez jusson pusztán homokból. Az 1.1. táblázatban soroljuk fel az üveg fő alkotóit és hatásukat az üveg tulajdonságaira táblázat: Az üveg fő alkotói Üvegek fő Jele Szerepe Arány Olvasztásához alkotói felhasznált anyagok Kvarc (az üveg SiO 2 Az üveg legfőbb anyaga A üvegnél 72% Tiszta kvarchomok legfőbb E üvegnél 55% (vas-oxid tartalom alapanyaga) < 0,2 m%) Bór-trioxid B 2 O 3 Csökkenti a viszkozitást, E üvegnél 10% Bórsav, borax Gátolja a kristályosodást, Javítja a korrózióállóságot Kálium-oxid K 2 O Szebbé tesz az üveg felületét 1% - 8% K 2 CO 3, KNO 3 (folyosító) Javítja a préselhetőséget Nátrium-oxid Na 2 O Csökkenti az olvadási A üvegnél 15% Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 + (folyosító) hőmérsékletet, Csökkenti a E üvegnél 1% koksz, NaNO 3 viszkozitást, Rontja a mechanikai tulajdonságokat Égetett mész CaO Csökkenti a viszkozitást, javítja A üvegnél 7-18% Dolomit, mészkő, (stabilizátor) Magnéziumoxid (stabilizátor) a mechanikai tulajdonságokat E üvegnél 15% MgO Gátolja az üveg kristályosodását mind két típusnál 4% Cirkónium oxid ZrO 2 Javítja a mésszel szembeni korrózióállóságot Timföld Alumíniumoxid Al 2 O 3 Javítja a mechanikai tulajdonságokat, Csökkenti a kristályosodási képességet A üvegnél 1-2% E üvegnél 15 % márvány Dolomit Földpát, Al(OH) 3

18 18 Gyártási segédanyagai Tisztulást segítők: a gázbuborékokat távolítják el az olvadékból. Olvasztást gyorsítók (folyósítók): az alapanyagok feloldódását segítik, leszállítják az olvadáspontot. Színtelenítők: a nem kívánatos színező és szennyező anyagok hatását szüntetik meg. Az alapanyagok leggyakrabban vasoxidot tartalmaznak. Amennyiben a mennyisége meghaladhatja a 0,1%-ot, a színtelenítők hatása nem érvényesül, az üveg zöldes árnyalatú lesz. Színezők: megkülönböztetünk molekuláris és kolloidális színezőket. Molekuláris színezők: az üveg alapanyagaival együtt megolvadnak és beépülnek az üveg szerkezetébe. Nyersanyagai vas-, mangán-, kobalt-, nikkel-, króm-, réz-, szelén- és urán vegyületek. Kolloidális színezők: az alapanyagokkal megolvadnak, de megszilárdulás után még nem színeznek. Hatásuk csak akkor érvényesül, ha az üveget újra felmelegítik. Ekkor a színtestecskék finom eloszlásban kiválnak. Így készül pl. az arany és a rézrubin üveg. Nyersanyagai: arany, ezüst, réz. Tejesítők (opálosítók): az üveget fehérré teszik. Nyersanyagai a fluor- és a foszforvegyületek. A színes opálüveg színező anyagot is tartalmaz. Szerkezete a) kristályos kvarc; b) kvarcüveg; c) nátronüveg 1.1. ábra: A kristályos kvarc, kvarcüveg és nátronüveg szerkezete Előállítása, gyártása Lényegében az üveg készítésének módja a kezdetektől máig ugyanaz maradt, csak a technika fejlődött, és a nyersanyagok finomodtak. A különféle üvegfajták a nyersanyagok különféle keverékét igénylik. Az öntött üveg köztük a legismertebb, amely kvarchomokból, szódából, szulfátból és mészkőből készül.

19 19 Az üvegolvasztáson a pontos mennyiségben adagolt alap-, segéd- és nyersanyagok nagy hőmérsékleten üveggé való átalakítását értjük. Ez egy bonyolult kémiai folyamat. A kristályos anyagok nem kristályossá, üveggé alakulnak. Szakaszai a folyamatos hő hatására az alábbiak: 1. Szilikátképződés: az adagolástól a megolvadásig tart. Átlátszatlan folyadék keletkezik. 2. Üvegképződés: az olvadék átlátszó, hígfolyós lesz, sok buborékkal. 3. Tisztulás: kb C-on a buborékok eltávoznak, az üveg egynemű lesz. 4. Lehűlés: a formázási hőmérsékletre hűtik vissza az olvadékot. Olvasztása: Szilikátképződés a következő egyenletek szerint: Na 2 CO 3 +SiO 2 Na 2 SiO 3 +CO 2 CaO+SiO 2 CaSiO 3 2Na 2 SO 4 +C+2SiO 2 2Na 2 SiO 3 +2SO 2 +CO 2 Az olvasztás tűzálló téglákkal bélelt gázzal vagy villamos árammal fűtött kemencékben történik. Utómunkálatok: Hűtés után az üvegárukon még különböző utó-megmunkálási műveleteket végeznek. Az éles peremeket csiszolással vagy leolvasztással tompítják kép: Éles peremek csiszolása (Welsch Bianka és Fábián Péter készítette) Ragasztással vagy laminálással készítik a többrétegű, golyóálló biztonsági üveget, hőkezelési eljárással az edzett és a félig-edzett azaz hőkezelt üveget. Díszítések: Csiszolással az üveg esztétikai értékét, fénytörő képességét, színszórását, optikai tulajdonságait lehet fokozni. A csiszoláshoz általában gyémántport vagy az üvegnél keményebb csiszolókorongot használnak. Véséssel, savmaratással, színezéssel, festéssel, irizálással, homokfúvással, fémbevonatokkal, fátyolüveggel lehet az üveg esztétikai értékét fokozni.

20 kép: Savmaratás (Welsch Bianka és Fábián Péter készítette) 1.3. kép: Homokfúvó berendezés (Welsch Bianka és Fábián Péter készítette) 1.4. kép: Homokfúvott üveg homlokzat (Amt für Abfallwirtschaft, München, Heiner Blum) Az üveg formázása: Az olvadékból üvegtárgyakat vagy félkész termékeket készítenek. A különböző, egymástól igen eltérő technológiákkal öblös- és síküveget, üvegcsöveket és szálakat gyártanak.

21 21 viszkozitás: C C C C C 1.2. ábra: Az üveg viszkozitása Síküveg gyártás: Húzás: az üvegszalagot az olvadékból hengerpárok között húzzák függőlegesen felfelé, 2-8 mm vastag síküveg készíthető a módszerrel. Hengerlés: folyamatos öntéssel, vastagabb síküvegeket állítanak elő. A huzalbetétes táblákat, amelyek nagy teherbírású biztonsági üvegek szintén ezzel a módszerrel készítik. A síküveg gyártás technológiai folyamatát a 1.3. ábrán mutatjuk be.

22 ábra: A síküveg gyártási folyamata (

23 23 Fizikai és mechanikai tulajdonságai Az üveg legfontosabb fizikai és mechanikai tulajdonságait a 1.2. táblázatban foglaljuk össze táblázat: A üveg legfontosabb fizikai és mechanikai tulajdonságai Üveg fizikai tulajdonságai Rugalmassági modulus (E) N/mm 2 Nyírási modulus (G) N/mm 2 Poisson tényező 0,22-0,25 Kúszási tényező 0,5-1 % Hőtágulási együttható (α) / C Hővezetési tényező 1 W/mK Lágyulási hőmérséklet C Sűrűség 2,5 g/cm 3 az ólomüvegé 6,3 g/cm 3 Nano-szilárdság* N/mm 2 Nyomószilárdság N/mm 2 Húzószilárdság N/mm 2 Névleges hajlító-húzószilárdság Normál síküveg 40 N/mm 2 Hőkezelt üveg 85 N/mm 2 Edzett üveg 150 N/mm 2 Fajhő Kvarcüveg (c) 0,75 J/gK Ablaküveg (c) 0,84 J/gK *) A húzószilárdság függ a szál vastagságától. Az 5-7 μm-es szállak húzószilárdsága 2000 N/mm 2, az 1 μm alattiaké N/mm 2 feletti. Az üvegek hirtelen hőmérsékletváltozásra általában érzékenyek. A hőmérsékletváltozással szemben ellenállásuk (hőlökés-állóságuk) a hőtágulási együtthatójuktól, a hővezetési tényezőjüktől és a szilárdságuktól függ. Az üveg tervezési szilárdságait a 1.3. táblázatban több féle európai szabvány és 60 o feletti hajlásszög figyelembe véve foglaljuk össze. ()-ben a 60 o alatti értékek táblázat: Az üveg tervezési szilárdságai Üvegfajta ÖNORM B3721 EN Fejfeletti EN N/mm 2 üvegezésnél Függőleges (vízszintes) üvegezésnél N/mm 2 N/mm 2 DIN és 10. rész N/mm 2 Ablaküveg (floatüveg) 30 (12) Öntött üveg (ornamensüveg, dróttal erősített ornamensüveg, csiszolt 20 (8) 8 10 üveg) Húzott oldalán bevonatos 1 rétegű edzett üveg 50 (20) rétegű edzett üveg Többrétegű üveg ablaküvegből 30/rétegszám 15 Többrétegű üveg ablaküvegből 25 Többrétegű üveg edzett üvegből 50/rétegszám Hőkezelt üveg 40

24 3. Phase Force, kn 2. Phase 1. Phase 24 Edzés hőkezelés során a külső felületek lehűlése gyorsabb lehűlése miatt feszültségeloszlás alakul ki az üvegben (lásd 1.4. és 1.5. ábra): felületi feszültség: N/mm 2 belső feszültség: felületi feszültség/ ábra: Edzett üveg (a), hőkezelt üveg (b), kémiailag kezelt üveg 1.5. ábra: Feszültségeloszlás alakulása az üveg keresztmetszetében edzés után F-EVA R-resin Testing on +23 C E_3_1_D_20 mm E_3_3_D_20 mm E_3_2_D_50 mm E_3_4_D_50 mm E_3_1_F_20 mm E_3_2_F_20 mm E_3_3_F_20 mm E_3_4_F_20 mm E_3_1_R_20 mm E_3_2_R_20 mm E_3_3_R_20 mm E_3_4_R_20 mm 6 4 D-only with spacer Deformation, mm 1.6. ábra: Többrétegű (laminált) üvegek erő lehajlás diagramja (+23 C -on végzett vizsgálatok, E- edzett üveg; első számjel: -rétegszám, második számjel próbatest; F- EVA fóliás laminált ; R-gyantás laminált; D-távtartós) (Pankhardt Kinga kísérletei)

25 25 Fénytani tulajdonságai Az építőipari felhasználásnál a legfontosabb jellemző a fényáteresztő képesség. A színtelen üvegek a látható hullámtartományban ( nm hullámhosszúság) a fény nagy részét áteresztik. Egy kisebb része visszaverődik és egy ugyancsak kis része pedig elnyelődik. Az üveg fényátbocsátó-képessége függ a beesési szögtől, és a vastagságtól. Merőleges beeséskor a visszavert fény mennyisége 10-12%, amelynek egy része másodlagos sugárzásként áthalad az üvegen, A fényátbocsátás mértéke síküvegre: 80-90% öntött üvegre: 80% mintás üvegre: 10-80%. A csiszolás, maratás és a vastagság növekedése csökkenti az üveg áteresztőképességét ábra: Az üveg fénytani jellemzői Elektromos tulajdonságai Az üveg szobahőmérsékleten jó elektromos szigetelő. Vezetőképessége a hőmérséklettel nő. A nedvesség hatására korrodált üvegen vezetőréteg alakul ki, és ilyenkor az üvegfelület vezetővé válhat. Szilikonos kezelés, felületi szilikon réteg javítja az üveg elektromos ellenállását. Kémiai tulajdonságai Az üveg kémiai ellenálló képessége meghaladja az összes többi ismert anyagét, így laborokban is igen elterjedten használják. Üveg fajtánként a kémiai ellenálló képesség változik. Az üveg vegyi ellenálló képessége jó, csak a hidrogén-fluorid (HF) és a forró, tömény lúg (NaOH, KOH) oldja, mivel az üveg savas kémhatású. A szilikátüvegek kémiai ellenállása különféle agresszív anyagokkal szemben igen jó, kivéve a hidrogén-fluoridot és a foszforsavat, valamint a forró alkálilúg oldatokat. Az üvegek fényes felületüket hosszú éveken át megtartják. Sokáig tartó vízhatásra, azonban az üvegfelület korrodálódik, mivel alkáli oxidok oldódnak ki, melyek lúgos oldatként hatnak. Ennek hatására az üveg helyenként megvakul, felülete opálossá válik, ami az átlátszóságot rontja. Ez különösen az ablaküveg nem megfelelő, nedves körülmények közötti tárolásakor jöhet létre.

26 26 A szilikátüveg lúgos kémhatású anyagokkal szembeni ellenállása az idők folyamán csökken, például a betonban elhelyezett üvegszálak a beton lúgos kémhatása következtében tönkremennek. Ezért fejlesztették ki az alkáliáknak ellenálló üveget. Ugyanezért a betonok és habarcsok megtámadják az üveget, és nyomot hagynak rajta. Az építkezés során ezért óvni kell a habarcs ráfröcskölésétől. A boroszilikát üveg víz, savak, sóoldatok, szerves vegyületekkel, de még a halogénekkel szemben is pl. klór, bróm igen ellenálló. A lúgokkal szemben is az ellenálló képessége megfelelő. Egyedül a fluorsav, koncentrált foszforsavak és erős lúgok támadják meg magasabb hőmérsékleten láthatóan az üveg felületét. A boroszilikát üveg természetes anyagok felhasználásával készül, (kvarchomok, só, szóda) és nem tartalmaz olyan anyagokat, amelyek az embert vagy a környezetet szennyeznék. Az üveget újra fel lehet használni. Tűzállósága Tűz esetén az üveg a hő lökések hatására összetörik. A hő lökésekkel szembeni ellenálló képesség edzéssel fokozható. Színezése A színes üvegeket fém nanorészecskék hozzáadásával festik. A színezőanyagok aránya 0,1% körüli. A legtöbbet alkalmazott fém az ezüst és az arany, néhány nanométeres átmérőjű nanorészecskék formájában. A nanorészecskék alakja is döntő; nem mindegy, hogy gömb, lemez vagy ellipszoid alakú. Az üvegek fehérítésére fém-oxidokat adagolnak az olvadékhoz; ezek a szennyezéssel komplementer színárnyalatot adják. Vas-oxid: a vasion vegyértékétől függően zöld-kékeszöld vagy barna, esetleg sárga Réz-oxid: a két értékű rézionoktól kék, az egy értékűekétől piros Króm-oxid: a vas-oxiddal együtt zöldre színez Urán-oxid: sárgászöld, UV-fényben zölden fluoreszkáló színt ad. Főként a szecesszió idején használták, ma az urán radioaktivitása miatt nem gyártják Kobalt(II,III)-oxid: élénk kék; színmentesítésre is alkalmazzák. A kobalt-aluminát is kék színt ad Nikkel-oxid: vöröseslila, szürke. Színmentesítenek is vele Mangán(IV)-oxid: zöld színárnyalat eltávolítására Szelén-oxid: rózsaszín, piros Ezüst: sárga Indium-oxid: sárga, borostyánsárga Neodímium: rózsaszín, lila Prazeodímium: zöld Szamárium: sárga Európium: élénk rózsaszín Arany: rubinvörös. Előzőleg királyvízben oldják. Az egyik legdrágább szín

27 27 4. Felhasználási területei Nem teherhordó szerkezetek: - a poharak mindennapjaink kellékei - dísztárgyak (váza, üvegtál, mécses, hamutál, stb.) - nem teherhordó térelválasztó elemek (zuhanykabin, üvegfal, üvegtégla, stb.) - fontos csomagolóanyag - bútorok - lámpák - szemüveg lencsék Teherhordó szerkezetek: - födémek, gerendák - üvegfalak, homlokzatok - medencék - korlátok, fogózkodók, kapaszkodók Öblösüveg: Háztartási üvegáruk, díszműáruk, Fúvás: az öblösüvegek előállítására szolgáló kézi formázási módszer. Az üvegfúváshoz ma is az ősi üvegfúvó pipát használják. Nehéz fizikai munkát igényelő, drága módszer. Esztétikus, értékes üvegáruk készítéséhez használják. Poharak, kancsók, kelyhek, vázák stb. készülnek ezzel a módszerrel. Gépi eljárások Préselés: szerszám segítségével végzik. A forma aljába vágott üvegcseppet a présdugó méretre préseli. A gyártást félautomata vagy automata gépeken végzik. Vastag falú poharakat, izzó burákat, díszmű árukat, stb. készítenek a módszerrel. Centrifugálás: gyorsan forgó formában az olvadék a centrifugális erő hatására felveszi a forma belső alakját. Külső paláston mintás tárgyak is készíthetők. Présfúvás: a gyártás két lépésben történik. Először egy előformába préselik az üveget, majd a készformában fújják végleges formára. Palackok, konzerves üvegek, illatszeres üvegek, lámpatestek gyártására alkalmas eljárás. Ribbon-féle ballon gyártás: a gépből kifolyó üvegsugarat hengerek között lepénnyé alakítják, majd fúvófejek fújják készre az üvegballonokat. Teljesen automatizált, gazdaságos eljárás. Lakásvilágítási cikkek, palackok, ballonok Üvegek, tükrök, optikai üvegek Üveggyapot hő- és hangszigetelésre Üvegszál védőruházathoz, műanyaggal összedolgozva 5. Főbb fajtái alapanyagok szerint és azok felhasználási területei Kvarcüveget: Tiszta szilícium-dioxidból (SiO 2 ) állítanak elő. Kitűnően viseli a hőmérséklet-változást vegyszerállósága jó. Készítenek belőle pl. laboratóriumi eszközöket, stb. Nátronüveg (közönséges vagy normál ablaküveg): Alapanyaga a kvarc (SiO 2 ), a szóda (NaCO 3 ) és a mészkő (CaO). Nagy mennyiségben készítenek belőle pl. poharakat, palackokat, ablaküveget, konzerves üveget stb.

28 28 Káliüveg (kristályüveg vagy csehüveg): Alapanyaga a kvarc (SiO 2 ), a kálium-karbonát (K 2 CO 3 ) és a mészkő (CaO). Hőálló. Készítenek belőle laboratóriumi üvegeszközöket, dísztárgyakat, értékesebb háztartási eszközöket (pl. poharakat stb.) Hőállóüveg: Alapanyaga a kvarc (SiO 2 ) a bór- és az alumínium-oxid (B 2 O 3, Al 2 O 3 ). Hőtágulása kicsi. Laboratóriumi eszközöket, háztartási üvegárut, világítástechnikai cikkeket készítenek belőle. Ólomüveg: Nagy tisztaságban előállított üvegfajta. Könnyen csiszolható. Poharakat, dísztárgyakat, tálakat, tálcákat és optikai lencséket stb. Az üvegben levő ólom leárnyékolja a röntgensugárzást, nagy törésmutatóval és diszperzióval bír. Tej- és opálüveg: Gyártásánál homályosító anyagokat adagolnak az üvegolvadékhoz. Így az üveg matt, nem átlátszó, bizonyos mértékig hőálló lesz. Fehér változata a tejüveg. Vízüveg: Kétalkotós, a szilícium-dioxid mellett csak szódát tartalmazó üvegfajta. Hideg vízben oldódik. Őrlemény vagy vizes oldat formájában kerül forgalomba. Felhasználják faszerkezetek lángmentesítésére, habarcsokba, cementbe, festékekbe adalékanyagként, öntőformák kötőanyagaként. 6. Főbb fajtái kialakításuk szerint és azok felhasználási területei Az építőiparban használt üvegfajták és felhasználási területük a 1.4. és 1.5. táblázatokban foglaljuk össze táblázat: Építőanyagként használt üvegfajták, felhasználási területük és alkotóik Üvegfajta Fő alkotói Felhasználási területe Jele Alkálikus üveg A üveg E üveg Alkálikus üveg SiO 2 +Na 2 O és/vagy K 2 O + Húzott, hengerelt és sajtolt síküveg, CaO és/vagy MgO üvegszál bitumenes fedéllemezhez Semleges üveg SiO 2 + CaO és/vagy MgO Finomüvegszál erősített műanyagokhoz, Boroszilikát üveg +B 2 O 3 hőszigetelő anyagokhoz Kvarcüveg SiO 2 Külömleges feladatokhoz Cirkonüveg SiO 2 + ZrO 2 Finomüvegszál szálerősített betonhoz 1.5. táblázat: Építőanyagként használt üvegfajták, felhasználási területük és alkotóik Az üveg fajtája Felhasználási területe Öblösüveg Háztartási üvegáruk, díszműáruk, lakásvilágítási cikkek, palackok, ballonok Síküveg Nyílászárók üvegei, kétrétegű hőszigetelt üvegek, tükrök, optikai üvegek Üveggyapot Hő- és hangszigetelés anyagai Üvegszál Védőruházathoz, műanyaggal összedolgozva csónakok, kerékpárok váza, tartályok, kádak Cső- és botüveg Ipari üvegcsövek, fénycsövek, laboratóriumi eszközök, hőmérők

29 29 Huzalbetéses üveg, drótüveg régebben, nagy mechanikai igénybevételű helyekre, illetve biztonsági üvegnek kép: Huzalbetétes üveg Float (sík) üveg Úsztatással készül, felülete maximálisan sík és víztiszta. A float üveg szabható, hajlítható, edzhető, hőkezelhető, laminálható. Hőszigetelő üvegek, ablakok, üvegházak készítésére használjuk. A Low-E üveg egy normál float üvegből készül úgy, hogy az egyik oldalára elektromágneses úton fém oxid réteget vagy ragasztó fóliát hordanak fel. A bevonattól színe a float üvegéhez képest csak kis mértékben változik. A bevonattal ellátott oldal a hőszigetelő szerkezetben az üvegtáblák közötti légrés felé néz. Az így készült üvegnél a fény és napsugárzás akadálytalanul jut be a helyiségbe, ezzel szemben az épületben keletkezett meleg belül marad. Hőszigetelt üvegként gázzal töltve még fokozható a hőátbocsátási tényezője. Magyarországon: mm Európában: mm Max. táblaméret: Jumbo: mm Az edzés folyamatánál el kell érni az üveg lágyulási hőmérséklet-tartományát, (átalakulási hőmérséklet tartomány C), majd ezt követően folyamatosan lehűtik az üveg mindkét felületét. A hűtés sebességétől függően hőkezelt vagy edzett üveg terméket állítanak elő. 1.6 kép: A float és edzett üveg gyártása

30 30 Profil (hengerelt) üveg Préselt üveg Laminált üvegek Több üvegrétegből felépülő üvegek. Több üveglap rétegelésével készülnek a többrétegű (laminált) üvegek. A laminált és biztonsági laminált üveg fogalma eltérő, melyek az EN ISO :2000 szabványban meghatározásra kerültek. A laminált biztonsági üvegek lamináló anyaga általában valamilyen fólia, az üveg rétegek pedig edzett ill. kombinálva edzett és hőkezelt üvegek lehetnek. Műanyag fóliával (PVB polivinyl butiral, EVA ethyl-vinyl-acetat) vagy gyantával ragasztják össze az üveglapokat. A fóliával történő laminálás autoklávolással, vákuumlaminálással történhet. A gyantát folyékony halmazállapotban juttatják az üveglapok közé, majd az hőre vagy fényre térhálósodik, keményedik meg. Teherhordó üvegeknél több fóliaréteg is alkalmazásra kerülhet az üvegtáblák üveglapjainak laminálásakor pl. maradó teherbírás növelése végett. A nagyméretű, íves vagy hajlított laminált üvegek azonban gyakran gyanta lamináló anyaggal készülnek. A lamináló anyagoknak két fő szerepük van: a laminált üveg tönkremenetele közben helyben tartsa, és ne engedje kihullani az üvegszilánkokat a helyükről; ezáltal csökkentve a személyi sérülés esélyét valamint növelve a maradó teherbírást.

31 31 Tűzálló üveg G és F típusú üvegek különböztetünk meg. AGC Pyrobel tűzálló üvegterméke Hővédő üveg 2-3 rétegű üvegszerkezetű. A kétrétegű fokozottan hőszigetelő üvegnél egy normál float üveg és egy lágyfémbevonatos Low-E üvegből készül. A háromrétegű hőszigetelő üveg gyártásánál az első és harmadik üvegtábla lágyfém bevonatos Low-E üveg a középső pedig normál float üveg. A kettős üvegezés csaknem felére csökkenti a hőveszteséget. Az optimális légrés a két üvegtábla között 20 mm. Egy ilyen kettős üvegezés kb. ugyanolyan hőszigetelést biztosít, mint egy 105 mm-es vastagságú tömör tégla fal. Napvédő üveg A napvédő üveg egyik összetevője egy speciális fémbevonattal ellátott üveg, mely a nap és a napsugárzó energiájának egy részét visszaveri a külső tér felé. A belső környezet energiáját veri vissza, amennyiben a belső oldali üvegre viszik fel a bevonatot (lásd hővédő üveg).