اقرأ في هذا المقال
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الزجاج المستخدم في البناء؛ الزجاج الملدن والزجاج المقوى بالحرارة والزجاج العادي، حيث أصبح الزجاج المستخدم في العديد من التطبيقات الإنشائية في المباني أكثر دراية بخصائصه الميكانيكية والبصرية والجمالية الفريدة، كما كانت هناك العديد من حالات فشل الزجاج الهيكلي بسبب سوء التصميم أو البناء والتي يمكن تجنبها ببعض المعرفة الأساسية بتصميم الزجاج.
الزجاج المصقول أو الزجاج الملدن
يتم إنتاجه عن طريق التبريد المتحكم فيه لمنع الإجهاد المتبقي في الزجاج، حيث إن الزجاج المصقول هو زجاج عالي الجودة مثل الزجاج اللوحي، مع وضوح بصري ممتاز مثل لوحة الزجاج ويمكن قصها وحفرها وتشكيلها وحوافها وثنيها وصقلها، حيث يتوفر الزجاج المصقول بشكل عام بالسماكات التالية: 2، 3، 4، 5، 6، 8، 10، 12، 15، 19 و 25 مم (25 مم ليس منتجًا متاحًا بسهولة).
يتصرف الزجاج الهيكلي بشكل مرن تمامًا حتى لحظة كسره، لا يوجد زحف ولا إرهاق مثل الفولاذ، يمكن أن تؤدي الاختلافات في درجات الحرارة عبر الزجاج الناتجة عن التظليل إلى ضغوط حرارية قد تتجاوز قوة الزجاج، مما يتسبب في الكسر يُعرف هذا بالكسر الحراري، ومن المحتمل أن يحدث أكثر في الزجاج السميك.
تتمثل العيوب الرئيسية للزجاج الملدن في مقاومة الصدمات وقدرة التوتر المنخفض مقارنة بالزجاج المعالج بالحرارة، الزجاج الملدن ليس زجاج أمان ولا يمكن استخدامه لتطبيقات التأثير البشري.
زجاج مقوى بالحرارة
يُعرف الزجاج المقوى بالحرارة (HS) أيضًا بأنه مقوى جزئيًا أو شبه مقسى، يتم إنتاجه باستخدام الزجاج الملدن، ويتم تسخينه إلى حوالي 650 درجة مئوية ثم يتم إخماده بواسطة نفاثات من الهواء المبرد، يؤدي هذا التبريد إلى حدوث ضغوط على سطح الزجاج، بينما يظل المركز في حالة توتر، حيث إنه وعلى الرغم من أن الخصائص الفيزيائية تظل دون تغيير، إلا أن الضغوط الإضافية الناتجة داخل الزجاج تزيد من مقاومته الحرارية وقوته الميكانيكية.
يتمتع الزجاج المقوى بالحرارة بقوة ميكانيكية تبلغ ضعف قوة الزجاج الملدن تقريبًا، وإذا تم كسره فإنه يتكسر إلى قطع كبيرة من الحافة إلى الحافة ولا ينكسر إلى شظايا صغيرة مثل الزجاج المقوى.
إلى جانب ذلك فإن الزجاج المقوى بالحرارة ليس عرضة للكسر التلقائي؛ وذلك بسبب عدم وجود ملوثات كبريتيد النيكل، وذلك لأن عملية إنتاج الزجاج المقوى بالحرارة تشبه عملية النقع بالحرارة، مما يقلل من حدوث الفشل بسبب شوائب كبريتيد النيكل، HS ليس زجاج أمان ولا يمكن استخدامه لتطبيقات التأثير البشري، ولكن يمكن استخدامه في جميع التطبيقات تقريبًا مثل زجاج HS مصفح، خاصة للأرضيات.
تشديد الزجاج
تجعل العملية الخاضعة للرقابة الزجاج المقوى حرارياً عن طريق تسخين الزجاج إلى حوالي 650 درجة مئوية متبوعًا بالتبريد السريع باستخدام الهواء المضغوط، حيث تؤدي عملية التبريد هذه إلى تقلص السطح، مما يسمح بتكوين طبقة خارجية صلبة حول الزجاج، الأمر الذي يجعله أقوى بكثير من الزجاج التقليدي وأكثر مقاومة للتوتر الناتج عن الصدمات وتغير درجة الحرارة، كما ويتمتع الزجاج المقوى بقوة أكبر بأربع إلى خمس مرات من الزجاج العادي الذي له نفس السماكة.
كسور الزجاج المقسم إلى أجزاء صغيرة من نفس الحجم والشكل والتي تقل احتمالية تسببها في الإصابة مقارنة بالزجاج العادي ومع ذلك، غالبًا ما تقع هذه في البداية على شكل كتل كبيرة ولا تنفصل إلا عند الاصطدام، حيث يجب إجراء جميع عمليات القطع والحفر والصقل للزجاج المقوى حرارياً قبل أن يخضع الزجاج لعملية التشديد؛ أي أن أية اختراق للطبقة السطحية المضغوطة سيؤدي إلى عدم توازن الضغوط وتفتت الزجاج.
معالجات الزجاج الأخرى
الزجاج المقوي المنقوع بالحرارة
تتم عملية النقع بالحرارة عن طريق تسخين الزجاج المقوى إلى 290 درجة مئوية، وتثبيته هناك لفترة زمنية محددة قبل تبريده ببطء، تعمل هذه العملية على تسريع توسع كبريتيد النيكل، وفي هذه الدرجة من المحتمل أن تتكسر الألواح الزجاجية التي تحتوي على أحجار النيكل.
زجاج المقوى كيميائيا
إن الزجاج الذي يحتوي على نسبة عالية من الصوديوم يمكن إجهاده كيميائيًا مسبقًا عن طريق الغمر في حمام ساخن من ملح البوتاسيوم، ويتم تبادل أيونات الصوديوم، ويؤدي تكثيف البنية الجزيئية إلى ضغوط ضغط كبيرة في السطح، حيث لا يزال عمق الاختراق الصغير لهذا التأثير يترك الزجاج شديد التعرض لعيوب السطح.
يمكن قطع الزجاج المقوى كيميائيًا إلى حد محدود ولا يتوفر بسهولة محليًا (يتطلب عادةً الاستيراد) ويستخدم بشكل أساسي للزجاج الرقيق جدًا ولا يعتبر زجاج أمان.
الزجاج المصفح
مثل الخشب الرقائقي في الخشب، فإن الزجاج الرقائقي عبارة عن طبقتين (أو أكثر) من الزجاج، مفصولة بطبقة بينية، حيث يشيع استخدام غشاء إيثيلين فينيل أسيتات (EVA) أو بولي فينيل بوتيرال (PVB). وقد يحسن الصفيح من عزل الصوت والتصنيف بسبب تأثير التخميد للطبقة البينية وتعدل الطبقة البينية الصفائحية السلوك الهيكلي للزجاج، قبل الكسر وبعده علاوة على ذلك، يمكن الآن تعزيز خصائص الزجاج الرقائقي بمنتجات الطبقة البينية الصلبة.
عادةً ما يتم استخدام الزجاج الرقائقي عند التنبؤ بحدوث صدمة بشرية أو حيث يمكن أن يسقط الزجاج ويسبب إصابة في حالة تهشمه، كما يعتبر الزجاج العلوي والأرضيات الزجاجية من الاستخدامات الشائعة للزجاج الرقائقي، ويمكن أن يكون الزجاج الرقائقي أي مزيج من أنواع الزجاج، وغالبًا ما يتم تصنيعه باستخدام، حيث تكون خصائص الزجاج المقوى بالحرارة مرغوبة للجميع.
وحدات الزجاج العازل
تتكون وحدة الزجاج العازل (IGU) من لوحين زجاجيين أو أكثر مفصولين بفاصل، مملوئين بالهواء أو الغاز مثل الأرجون أو الكريبتون (كلاهما أكثر كثافة من الهواء)، ومحكم الإغلاق، وذلك بهدف منع دخول الهواء الخارجي إلى الوحدة.
يمكن أن تساعد IGU في منع تكون التكثيف، ويمكن أن تقلل من فقد الحرارة الموصلة أو كسبها بأكثر من 50٪ (مقارنة بالزجاج الفردي)، ستؤدي إضافة طلاء Low-E (السماح للضوء بالدخول مع توفير العزل الحراري أيضًا) إلى سطح الوحدة ذات الزجاج المزدوج إلى زيادة كفاءة الطاقة، وكذلك إضافة تعبئة غازية بين طبقات الزجاج.
كما يستمر تعدد استخدامات الزجاج في الازدياد، حيث يجد العلماء تطبيقات جديدة لهذه المادة الرائعة، ويستخدم الزجاج الآن في صناعة البناء كمواد عازلة ومكونات هيكلية، ومواد زجاجية خارجية ومواد تكسية، حيث يتم استخدامه لإنشاء واجهات ذات مظهر رقيق على الواجهات وكذلك النوافذ التقليدية، ومع ظهور التكنولوجيا الخضراء في البناء، فقد يشهد الزجاج تحولًا مستمرًا، ويعد زجاج الطاقة الشمسية وشاشات العرض الزجاجية القابلة للتحويل من الاستخدامات الحديثة.
