Glaslexikon A - G

Das vollkommen neuartige Produkt Pilkington Activ™ ist ein Glas mit selbstreinigenden Eigenschaften. Die Glasoberfläche ist mit einer dauerhaften witterungsbeständigen pyrolytischen Beschichtung versehen. Sie ist farbneutral und gewährleistet eine klar-transparente Durchsicht. Pilkington Activ™ ist von einer herkömmlichen Floatscheibe optisch kaum zu unterscheiden. Die Lichtreflexion nach aussen ist leicht erhöht.

Die selbstreinigende Wirkung (der stets zur Witterungsseite zugewandten Beschichtung) ist die Folge zweier

Effekte:

• Die auf die beschichtete Glasoberfläche auftreffende UV-Strahlung wird absorbiert und bewirkt eine chemische Reaktion mit den auf der Glasoberfläche befindlichen organischen Verschmutzungen (fotokatalytischer Effekt). Hierbei wirkt die TiO2-Beschichtung als Katalysator für die chemische Reaktion zwischen dem Wasser und den Ablagerungen, die sich nachher leichter von der Glasoberfläche lösen.

• Die Beschichtung bewirkt darüber hinaus, dass sich Feuchtigkeit, wie z.B. auftreffender Regen, zu einem gleichmässigen Wasserfilm auf der Oberfläche verteilt (hydrophile Wirkung der Beschichtung), da die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt wird. Es bilden sich keine Wassertropfen wie auf einer unbeschichteten Glasoberfläche, die beim Verdunsten zu typischen Flecken führen. Der Wasserfilm hingegen trägt beim Ablaufen die Schmutzpartikel mit weg; die Reste des Wassers verdunsten schnell. Das Glas bietet nach dem Regen eine klare Durchsicht.

Weitere Informationen finden Sie unter: Activ Glas. 

Es handelt sich hierbei um einen optischen Effekt, die an thermisch vorgespannten Scheiben (ESG/TVG) auftreten können. Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) und teilvorgespanntes Glas (TVG) werden durch einen speziellen thermischen Prozess vorgespannt. Dieser Herstellprozess erzeugt Spannungszonen im Glas, die unter polarisiertem Licht zu Doppelbrechungen führen. Bei Betrachtung des vorgespannten Glases unter bestimmten Lichtverhältnissen können Polarisationsfelder sichtbar werden, die sich als Muster bemerkbar machen. Dieser Effekt ist für ESG bzw. TVG charakteristisch und physikalisch bedingt. Das natürliche Tageslicht enthält je nach Wetter oder Tageszeit einen mehr oder weniger hohen Anteil polarisierten Lichts. Das Auftreten dieses Effektes ist kein rügefähiger Mangel.

Beim Biegen einer Verglasung wird die eine Seite verdichtet und die andere Seite gedehnt. Die Biegebruchfestigkeit liegt in der Grössenordnung von

• 40 MPa (N/mm²) bei normalem Floatglas
• 120 bis 200 MPa (N/mm²) bei vorgespanntem Glas
  

Die hohe Festigkeit von vorgespanntem Glas beruht auf hoher Druckspannung an den Oberflächen und Zugspannung im Inneren. 

Brandschutzverglasungen werden je nach Norm folgendermassen unterteilt:

Ein Brandschutzglas kann seine Funktion als raumabschliessendes Bauteil nur als Teil eines ganzen Systems erfüllen. Die Verglasung muss deshalb so verbaut werden, wie sie geprüft wurde. Die Einbauvorschrift mit dem beschriebenen Montageablauf ist genau einzuhalten. Jede Abweichung von der geprüften Ausführung muss von den zuständigen Organen durch eine Zulassung im Einzelfall genehmigt werden. Um die zuverlässige Funktion von Brandschutzgläsern zu garantieren, dürfen diese weder nachbearbeitet werden noch Kratzer oder Beschädigungen an den Oberflächen und Kanten aufweisen.

Bei der Beschussprüfung wird mit entsprechenden Waffen und Munitionen auf das Glas geschossen, um zu überprüfen, inwieweit kein Durchschuss erfolgt. Gleichzeitig wird noch getestet, ob bei nicht erfolgtem Durchschuss auf der Rückseite Splitter abgehen oder nicht. Es gilt hierfür die Norm SIA 331.511 gleichlautend mit EN 1063. Die Durchschusshemmung wird festgelegt in den Klassen C1 bis C5.

Die Funktion des Glases kann aber nur dann erreicht werden, wenn auch der Rahmen, in den das Glas eingebaut ist, die gleichen Anforderungen erfüllt. Dies gilt auch für die Befestigung. Häufig stellt man nach gewaltsamen Einbrüchen fest, dass das Glas zwar seine Funktion erfüllt hat, aber der Rahmen und die Verankerung im Mauerwerk nicht den gleichen Anforderungen entsprachen. Auch hier gilt: Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied.

Die Sicherheitsstufen für die Durchbruch- und Einbruchhemmung finden Sie in SIA 331.501 gleichlautend mit EN 356 und in der SIGaB Dokumentation «Sicherheit mit Glas  – VERGLASUNGEN – Durchschuss-, Durchbruch-, Einbruch- und Explosionshemmend». Die Prüfung zur Einstufung der Verbundsicherheitsgläser erfolgt für die Durchwurfhemmung durch einen Kugelfalltest. Dieser ergibt die Möglichkeit, Glaskombinationen aufzubauen, bei einem Angriff mit einfachen stumpfen Werkzeugen einen hohen Widerstand zu erreichen. Glaskombinationen werden eingeteilt in den Klassen nach SIA 331.501 gleichlautend mit EN 356, P1 A bis P5 A.

Die Einbruchhemmung wird mit der Axt getestet, wobei hier das Ziel ist, möglichst viel Schläge zu benötigen, um ein Loch von 40 × 40 cm in das Glas zu schlagen. Die Einstufung der Einbruchhemmung finden Sie auch in der SIA 331.501. Es gilt, Widerstand gegen einen Angriff mit Schneidewerkzeugen zu erreichen. Glaskombinationen nach dieser Testmethode werden eingeteilt in die Widerstandsklassen P6 B bis P8 B, nach SIA 331.501.

Die Funktion des Glases kann aber nur dann erreicht werden, wenn auch der Rahmen, in den das Glas eingebaut ist, die gleichen Anforderungen erfüllt. Dies gilt auch für die Befestigung. Häufig stellt man nach gewaltsamen Einbrüchen fest, dass das Glas zwar seine Funktion erfüllt hat, aber der Rahmen und die Verankerung im Mauerwerk nicht den gleichen Anforderungen entsprach. Auch hier gilt: Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. In der Dokumentation SIGaB «Sicherheit mit Glas  – VERGLASUNGEN – Durchschuss-, Durchbruch-, Einbruch- und Explosionshemmend» finden Sie auch Hinweise zum Thema Glas und Rahmen für Einbruchhemmung und deren Einstufung nach den neusten Normen.

Auch als ESG bezeichnet, ist ein Floatglas oder ein Gussglas, das in einem Ofen auf über 600°C aufgeheizt und danach schlagartig wieder abgekühlt wird. Dabei wird nahezu der Transformationspunkt des Glases erreicht, d.h. das Glas ist nahe an seinem Erweichungspunkt. Während des Kühlprozesses erkaltet die Oberfläche schneller als der Glaskern. Die Oberfläche zieht sich zusammen, während der Glaskern noch heiss bleibt. In ihm entstehen Zugspannungen während die Oberfläche unter Druckspannung steht.

ESG hat eine höhere Biegebruchfestigkeit als Floatglas, da bei Biegung die eingebrachten Druckspannungen erst überwunden werden müssen. Wird Einscheiben-Sicherheitsglas überlastet, bricht es und zerfällt in kleine, stumpfkantige Glaskrümel (siehe Bruchbild).

 Nach dem Vorspannprozess kann ESG nicht weiter beabeitet werden, weil dadurch die gleichbleibende Spannungsverteilung gestört und das ESG sofort zu Bruch gehen würde. Sämtliche Bearbeitungen wie z.B. Bohrungen, Ausschnitte, Kantenbearbeitungen, müssen vor dem Härteprozess angebracht werden. Oberflächenbehandlungen wie Ätzen oder Sandstrahlen (mattieren), sind nachträglich möglich.

Anwendungen:

• Bauten für sportliche Nutzung
  Turn-, Sport-, Mehrzweck-, Tennishallen
• Schulhäuser und Kindergärten
  Vermeidung von Verletzungen bei Glasbruch
  Höherer Widerstand gegen Schlag- und Stossbeanspruchung
• Überkopfverglasungen
  Schutz gegen Hagelschlag und herunterfallende Gegenstände. Bei Isoliergläsern im Überkopfbereich wird die äussere Scheibe in ESG ausgeführt.
• Wohn- und Geschäftsbereich
  Türen, Treppengeländer, Trennwände, Ganzglasanlagen, Duschverglasungen, Küchenrückwände, Balkon- und Sitzplatzverglasungen
• Ganzglasfassaden (Structural Glazing)
• Fahrzeugbereich
  Seiten- und Heckscheiben von Autos, Baumaschinen, Eisenbahnen, Seilbahnkabinen, Traktoren
• Maschinenindustrie
  Abdeckgläser, Schaugläser, Abschrankungen
• Kombination mit anderen Gläsern
  ESG kann zu Verbundsicherheitsglas (VSG) verarbeitet werden. ESG kann mit einer Wärmeschutz- oder Sonnenschutzschicht versehen werden. Ebenfalls kann ESG zu einem Isolierglas verarbeitet werden.

Im Glasbau-Bereich existieren diverse DIN- und EN-Normen, so unter anderem:

DIN EN 14428:  Duschabtrennungen - Funktionsanforderungen und Prüfverfahren;
DIN 1249-11:    Flachglas im Bauwesen; Glaskanten; Begriff, Kantenformen und Ausführung

DIN EN 14449 : Glas im Bauwesen - Verbundglas und Verbund-Sicherheitsglas -
                       Konformitätsbewertung/Produktnorm;

Das Alleinverkaufsrecht aller DIN- und EN-Normen liegt bei:

Beuth Verlag GmbH
10772 Berlin
Telefon: (0 30) 26 01 - 0
Telefax: (0 30) 26 01 - 12 60

www.beuth.de

Glas ist ein nicht kristalliner, anorganischer Schmelzwerkstoff, der zunehmend als Konstruktionswerkstoff in gewissem Masse als tragendes Element eingesetzt wird. Der Zustand von Glas ist der einer unterkühlten Flüssigkeit, die ohne zu kristallisieren erstarrt ist.

Hauptbestandteile von Glas sind Quarzsand, Kalk und Soda, alles natürliche Rohstoffe. Durch Veränderung der Zusammensetzung der Bestandteile erhält man je nach Verwendungszweck Gläser mit besonderen Eigenschaften, wie beispielsweise Gläser mit geringer Wärmeausdehnung, mit verschiedenen Brechungs- und Refraktionsindizes, sowie mit verschiedenen Farben und Oberflächenhärten. Im Allgemeinen weist Glas auf Zug und Druck gute Festigkeitseigenschaften auf, ist aber im Gegensatz zu anderen Baustoffen sehr spröde. D.h. Glas kann lokale Spannungsspitzen nicht durch Plastizieren (Verformen, Nachgeben) abbauen. Es kann somit zu einem plötzlichem Versagen, Bruch kommen.

Die Festigkeit, das Tragverhalten von Glas, inbesondere die Biegezugfestigkeit, ist abhängig von:

• der Zusammensetzung der Materialbestandteile.
• der Oberflächenbeschaffenheit: Form, Grösse.
• Art und Dauer der Belastung.
• Umgebungsbedingungen wie Temperaturänderungen, Feuchtigkeit, mechanischen und chemischen Einwirkungen.

Die hauptsächlichsten Materialien für die Herstellung von Flachglas sind Quarzsand, Kalk und Soda, alles Rohstoffe, die in der Natur in ausreichendem Masse verfügbar sind. Da Glas aus natürlichen Rohstoffen besteht, entstehen bei der Entsorgung keine Probleme. Altglas wird schon heute in grossen Mengen der Wiederverwertung zugeführt.

Seit Anfang der 60er Jahre wird Glas, welches im Hochbau eingesetzt wird, nach dem Floatverfahren hergestellt. Das Produkt heisst Floatglas, ein Glas von hoher Qualität mit weitgehend verzerrungsfreier Durchsicht.

Was ist Glas?
Glas ist ein anorganisches Schmelzprodukt, das im Wesentlichen ohne Kristallisation erstarrt. Im thermodynamischen Sinne ist Glas eine eingefrorene, unterkühlte Flüssigkeit.

Spezifisches Gewicht 2,5 g/cm³
Das spezifische Gewicht dient zur Errechnung des Glasgewichtes.
Beispiel: 1 Glasplatte von 1 mm Dicke und einer Oberfläche von 1,0 m² ist 2,5 kg schwer.
1 Glasplatte von 6 mm Dicke und einer Oberfläche von 1,0 m² wiegt demzufolge (6 × 2,5 kg × 1,0 m²) = 15,00 kg.

Elastizitätsmodul (E-Modul) ca. 70 000 N/mm²
Die Elastizität beschreibt die Fähigkeit eines festen Materials, seine ursprüngliche Gestalt wieder anzunehmen, wenn eine zuvor angebrachte Last nicht mehr vorhanden ist. Eine starke Dehnung bewirkt bei den meisten Materialien, dass sich an das elastische Verhalten bald eine bleibende plastische Verformung anschliesst. Bei Glas fehlt jedes plastische Verhalten. Wenn seine Elastizitätsgrenze erreicht ist, bricht Glas. Das E-Modul von Glas entspricht in etwa der von Aluminium.

Druckfestigkeit 700–900 N/mm²
Druckbelastungen dürfen nicht verwechselt werden mit den auf die Scheibenflächen wirkenden Wind- und Schneedrücken. Diese führen zu Biegezugbelastungen.

Ritzhärte nach Mohs 5–6
Glas liegt in der Skala der Härtegrade zwischen Feldspat und Quarz.

Biegefestigkeit 30 N/mm² (Rechenwert)
Die Biegefestigkeit ist einer der wichtigsten technischen Werte bei der Glasdimensionierung. Verschiedene Einflüsse wie z.B. Schnee- und Winddruck führen bei Glas zu erhöhter Biegezugsspannung. Die Biegefestigkeit kann durch thermisches Vorspannen (Härten) auf 50 N/mm² erhöht werden. Gläser mit Drahtnetzeinlage (Drahtglas, Drahtspiegelglas) haben eine verminderte Biegefestigkeit (ca. 20 N/mm²), brechen also unter Flächenbelastung schneller als Floatglas.

Ausdehnungskoeffizient 9 × 10-6/K
Beispiel mit leicht gerundetem Wert: Eine Glastafel von 1 m Länge wird um 50°C erwärmt. Sie dehnt sich um 0,5 mm aus. Aluminium hat einen um 2,5 × grösseren Ausdehnungskoeffizienten.

U-Wert
Der Wärmedurchgangskoeffizient von Floatglas beträgt 5,8 W/m² K. Der Wärmedurchgangswert spielt bei der Beurteilung der Isolationsfähigkeit, bzw. der Wärmedämmung eines Stoffes oder Baukörpers eine enorme Rolle. Ein tiefer k-Wert bedeutet: Höhere Isolationsfähigkeit und damit geringerer Wärmeverlust.

Temperaturwechselbeständigkeit 40 K
Unter Temperaturwechselbeständigkeit versteht man die Fähigkeit, einem schroffen Temperaturwechsel zu widerstehen. Kurzzeitige Temperaturdifferenzen von 40 K führen zu keinen gefährlichen Spannungen im Glas. Heizkörper sollten jedoch mindestens 30 cm von der Verglasung entfernt angeordnet werden.

Erweichungstemperatur ca. 600°C

Glas ist ein spröder Werkstoff und zeichnet sich dadurch aus, dass es bei Überbelastung direkt bricht. Es hat keine Streckgrenze wie z.B. Metall.

Glas ist sehr widerstandsfähig gegen Belastungen, die Druckspannungen erzeugen, jedoch nicht gegen solche, die zu Zugspannungen führen.

Zugspannungen können durch verschiedene Belastungen entstehen. Trifft z.B. Wind auf eine eingebaute Glasscheibe, entstehen an der dem Wind abgewandten Oberfläche Zugspannungen, dagegen Druckspannungen an der vorderen, dem Wind zugewandten Oberfläche.

Bei Erwärmung einer Glasscheibe dehnt sie sich aus. Ist die Glasscheibe in einen Rahmen eingebaut, wird die Kante abgedeckt und bleibt trotz Sonnenbestrahlung kalt. Es entsteht somit von der warmen Glasfläche ein Temperaturgefälle zur kalten Kante. An ihr entstehen dadurch Zugspannungen, die bei Überschreiten des Grenzwertes zum Bruch führen können. Deshalb sollen Scheiben nicht durch z.B. direkt hinter der Verglasung angeordnete Möbelstücke oder durch dunkle Beklebungen «aufgeheizt» werden. Sie führen zu einer erhöhten Absorption im Glas, während die Kante kalt bleibt.

Nach einem Glasbruch lässt sich die Ursache nur dann ermitteln, wenn z.B. die Glasfläche von einem Stein getroffen wurde oder andere mechanische Beschädigungen direkt feststellbar sind.

Meist aber bricht die Scheibe von der Kante her. Im Rahmen ist sie verdeckt. Der Verlauf ausserhalb des Kantenbereiches kann Hinweise geben, aber nicht die tatsächliche Ursache zeigen. Erst wenn die Kante und damit der Ausgangspunkt selbst betrachtet werden kann, ist es überhaupt möglich, aus Lage und Verlauf des Bruches an dieser Stelle tatsächlich auf die Ursache zu schliessen. Der Verlauf des Bruches ausserhalb des Ursprunges folgt den Spannungen im Glas, die sich z.B. durch Temperatur und Belastung ergeben. Der Scheibenzwischenraum einer Isolierglaseinheit ist z.B. hermetisch abgeschlossen. Je nach barometrischem äusseren Luftdruck sind die Scheiben belastet, d.h. im Glas sind Spannungen. Solchen folgt dann der Bruch, wenn er einmal ausgelöst wurde. Aus dem Verlauf ausserhalb des Bruchursprunges allein auf die Bruchursache zu schliessen, ist nicht möglich. Es kann nur Hinweise geben aber nicht mehr.

Zur tatsächlichen Feststellung der Bruchursache muss der Ausgangspunkt des Bruches analysiert werden.

Glas ist weder brennbar noch entflammbar und kann daher auch keinen Rauch entwickeln. Glas hat eine homogene, glatte Oberfläche, ist leicht zu reinigen und daher hoch hygienisch. Glas hat eine hohe chemische Resistenz, ist beständig gegen die meisten Säuren und Laugen, ist wasserunlöslich und weitgehend korrosionsbeständig.

Glas nimmt keine Feuchtigkeit auf und gibt keine Feuchtigkeit ab. Es kann daher weder quellen noch schwinden noch sich werfen. Einmal in die Form gebracht, erfährt Glas keine Formveränderung. Gegen Frost und Lufttemperatur ist Glas unempfindlich.

Glas erleidet keine Farbveränderung, es kann weder vergilben noch eintrüben. Glas nimmt weder Geruch auf noch gibt es Geruch ab. Glas ist ein modernes Baumaterial mit grosser Tradition und noch grösserer Zukunft.

Siehe auch: Glas.