شیشه، مایعی میباشد که بسیار سرد شده است و در حرارتی پایینتر از نقطه انجماد آن، در حالت مایع قرار دارد و بطور عمومی، جسمی است شفاف که نور بخوبی از آن عبور میکند و پشت آن بطور وضوح قابل روئیت میباشد.
شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارتهای بالا، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار میکند. اما با کاهش دما، گرانروی آن بطور غیر عادی افزایش مییابد و باعث میشود مولکولها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم، دیگر متحرک نیست.
شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود ۸ میباشد و همه اجسام بجز الماسهها را خط میاندازد. وزن مخصوص شیشه ۲.۵ گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمیشود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه میسازند. فقط اسید فلوئوریدریک بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل مینماید.
ولی سه ماده کربنات دو سود، سنگ آهک و سیلیس، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه میباشند. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس، دیاکسید بور، پنتا اکسید فسفرکه از هر کدام به تنهایی میتوان شیشه تهیه نمود.
کربنات سدیم، کربنات پتاسیم و خرده شیشه، سیلیکات سدیم و پتاسیم که حاصل ترکیب سیلیس با گدازآورها میباشند، در آب حل میشوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم میکنند. به همین علت است که اغلب شیشههای مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر میشوند و نور از آنها بخوبی عبور نمینماید .
ابرای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم، باید اکسیدهای دو ظرفیتی باریم، سرب، کلسیم، منیزیم و روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر، ثابت کننده میگویند.
موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه میشوند و بر دو نوعند:
شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشههای مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه میگردد و مصارف مختلفی دارد که عمدهترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشههای شفاف، نیمه شفاف و رنگی، جاذب حرارت، ایمنی، دوجداره، سکوریت و… وجود دارد.
همچنین در آینه سازی، صنایع نشکن، صنایع یخچال سازی، میزهای شیشهای، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.
شاید از مشاهده تعداد زیادی از انواع شیشه که در اینجا اشاره کردیم، تعجب کرده باشید؛ اما واقعیت این است که تمام این شیشهها در صنعت ساختمانسازی کاربرد دارند. برخی از آنها بسیار زیاد استفاده میشوند و در هر خانهای تقریباً قابلمشاهده هستند. دستهای دیگر کمتر استفاده میشوند و در موارد خاصی بکار میروند. در ادامه به معرفی تکتک این موارد میپردازیم.
شیشه های ایمنی به سختی میشکنند و در مقابل نیروهای ناشی از ضربه، انفجار، باد و زلزله مقاومت نموده و یا در صورت شکستن به تکههای کوچکی تبدیل میشود که برندگی شیشه عادی را ندارند و خسارت جانی و مالی حادثه را به حداقل میرسانند. این شیشهها پس از فرایند سخت سازی ۵ الی ۶ برابر نسبت به شیشههای معمولی مقاومتر میشوند. ایجاد تغییرات بعدی روی شیشههای ایمنی دشوار و در اکثر مواقع غیر ممکن است، لذا در تهیه نقشه مورد نیاز بایستی دقت کافی به عمل آید.
در ضمن حین انجام پروسه سخت سازی این قابلیت وجود دارد تا محصول به شکل خم استوانهای نیز باشد، که البته در این زمینه محدودیتهایی جهت ضخامت و شعاع دایره وجود دارد.
شیشههای درب های ورودی مغازهها از این نوع است.
امروزه در مواردی مانند سقفها، نماهای شیشهای، خودروهای حفاظت شخصیتها، شیشههای ضد گلوله، ضد انفجار، ضد عبور و اغتشاش، سرقت و… که امکان آسیب ناشی از شکست شیشه وجود داشته باشد، از شیشههای چند لایه استفاده میشود.
این نوع شیشه عموماْ از دو یا چند لایه شیشه و یک یا چند لایه PVB (طلق) تشکیل میشوند. شیشههای چند لایه در اثر ضربههای شدید به هیچ وجه نمیریزند و چسبیده به طلق باقی میمانند. همچنین به خاطر ایمنی بالا، کاهش قابل توجه سر و صدا و جلوگیری از عبور حدود ۹۹٪ از اشعه مضر فرابنفش (UV) نور خورشید و نیز امکان تولید محصولاتی با رنگهای متنوع باعث استفاده روز افزون شیشههای چند لایه گردیده است.
در برخی نماهای ساختمان نماهای شیشهای استفاده میشود به نحویکه در نمای ساختمان هیچ فریمی مشخص نمیباشد. در اینگونه موارد با توجه به طرح مورد نیاز و وزن شیشه و ارتفاع و… از اسپایدرهای مخصوص استفاده میشود. بدین وسیله نماهای یک دست شیشهای بسیار زیبا ایجاد میشود.
این دسته از شیشهها بهعنوان پرمصرفترین انواع شیشههایی به شمار میرود که در بازار مورداستفاده قرار میگیرند. در ساخت دربها، پنجرههای خانهها، شیشه خودروها، بطریها و برخی دیگر از محصولات مختلف از شیشه سودا لایم استفاده میشود. ترکیبات اصلی تشکیلدهنده این دسته از شیشهها عبارتاند از: اکسید سدیم، اکسید کلسیم و اکسید سیلیسیوم.
در فرآیند تولید این دسته از شیشهها ابتدا مواد اولیه ذکرشده را بهصورت پودرهایی با ابعاد 0.1 تا 2 میلیمتر تبدیل میکنند و در ادامه مطابق با فرمولاسیون مشخصی این مواد را به همراه درصدی آب ترکیب میکنند. سپس ترکیب حاصل را در معرض حرارت قرار میدهند و بعد از تهیه خمیر شیشه، نوبت به خارج کردن گازهای موجود در آن میرسد. در ادامه نوبت به تولید شیشه در ابعاد و ضخامت موردنیاز صنعت میرسد. همچنین لازم به ذکر است حدود 95 درصد شیشه تولیدشده در سطح دنیا از نوع شیشه جام است.
یکی از قدیمیترین و نخستین انواع شیشههای ساختمانی که به بازار عرضه شد، شیشه فلوت نام دارد. در تولید این دسته از شیشهها هیچگونه برآمدگی در سطح شیشه به وجود نمیآید و محصول نهایی کاملاً تخت و عاری از هرگونه اعوجاج است. این دسته از شیشهها در ضخامتهای مختلف از 2 تا 20 میلیمتر در بازار پیدا میشوند. از شیشههای فلوت باضخامت بین 4 تا 8 میلیمتر برای تولید دربها و پنجرههای ساختمانها استفاده میشود.
گاهی اوقات افراد علاوه بر استفاده از شیشه در محیطی به دنبال ایجاد یک حریم خصوصی هستند که از محیط بیرون قابلمشاهده نباشد. در اینگونه مواقع یکی از بهترین گزینههایی که پیش روی ما قرار دارد، شیشههای مشجر هستند. این دسته از شیشهها در طرحها و مدلهای مختلفی به بازار عرضه میشوند. مکانیزم عملکرد این دسته از شیشهها به این صورت است که در سطح خود دارای اعوجاجاتی هستند که موجب شکست نور میشود. درنتیجه طرف داخلی شیشه قابلمشاهده نیست. اين شيشه با استفاده از روش نورد مذاب شيشه از بين دو غلطک (معمولاً غلطک زيرين نقش دار است) در ضخامتهای مختلف تولید میشود.
یکی دیگر از انواع شیشههای ساختمانی پرکاربرد، شیشه رفلکس است. این دسته از شیشهها درواقع همان شیشه فلوت یا تخت هستند اما یکلایه ماده پوششی روی آن قرار میگیرد که دقیقاً مشابه آینه عمل میکنند و پس از برخورد نور خورشید، نور را منعکس میکنند. بسیاری از ساختمانهای مدرن که با نمای شیشهای ساخته میشوند، از این نوع شیشهها استفاده میکنند. وقتی از بیرون به این شیشهها نگاه میکنیم تصویری از محیط اطراف را بر روی آنها میبینیم و داخل ساختمان قابلرؤیت نیست؛ اما وقتی از داخل ساختمان به بیرون نگاه میکنیم بهراحتی میتوان بر محیط بیرون مسلط بود. عملکرد این شیشهها در شب کاملاً برعکس روز است؛ چراکه شبهنگام سمت داخل آن مشابه آینه عمل میکند ولی ناحیه خارجی آن مانند شیشههای معمولی است.
یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده میشود. این نوع شیشه ها، نور خورشید را منعکس میکنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده میکینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز میتاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. این شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.
این شیشه با منعکس نور خورشید، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظهای کاهش میدهد و در نتیجه، باعث صرفه جویی در هزینههای احداث، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل میشود.
شیشههای رفلکس که در رنگهای متنوعی ارائه میشوند به منظور زیبا سازی ساختمانها به کار میروند. به علاوه این نوع شیشهها اشعههای خورشید را به نحو قابل ملاحظهای منعکس نموده و مانع از ورود آن به داخل ساختمان میشود. از این رو برای ساختمانهایی که بیشتر در معرض اشعههای زیان آور خورشید قرار دارند مناسب است.
نکته مهم در خصوص شیشه لمنیت ضخامت و وزن بیشتر آن در مقایسه با سایر انواع شیشههای ساختمانی است. دلیل این مسئله نیز استفاده از چندلایه متریالی است که در تولید شیشه معمولی و سکوریت مورداستفاده قرار میگیرد. این دسته از شیشهها انتقال انرژی کمتری دارند و مقامت آنها در براب شکستن نیز قابلتوجه است. همچنین اگر در اثر ضربه سنگین شکسته شود، بههیچعنوان دچار فروپاشی نمیشود و مشابه الگوی تارعنکبوت درمیآید. علاوه بر ساختمانسازی در تولید آکواریوم و پلهای شیشهای نیز مورداستفاده قرار میگیرند. بهطورکلی چون این دسته از شیشهها پس از شکست فرونمیریزند، ضریب ایمنی استفاده از آنها نیز بهمراتب بالاتر است.
این دسته از شیشهها که به شیشه هوشمند نیز معروف هستند عمدتاً بهصورت لمینت تولید میشوند و ویژگیهای این دسته از شیشهها را دارا هستند. تفاوت آنها در استفاده از طلق PDLC میان دولایه از شیشه است. این کار موجب میشود به کمک جریان برق بتوان در حداقل زمان ممکن شیشه را به حالت مات درآورد یا از این حالت خارج نمود. در بسیاری از سبکهای جدید معماری استفاده از شیشه مات شونده برقی موردتوجه قرارگرفته است؛ چراکه علاوه ایجاد نمای ظاهری بینظیر برای ساختمان موجب ایجاد حریم خصوص در مواقع لزوم میگردد.
دستهای از انواع شیشههای ساختمانی هستند که دارای کاربرد تزئینی هستند و برای ایجاد مناظر زیبا در دکوراسیون داخلی مورداستفاده قرار میگیرند. شیشههای دکوراتیو بهطورکلی در دو گروه کلی قابل دستهبندی هستند که عبارتاند از
شیشه لاکوبی: این نوع شیشهها بهنوعی رونما محسوب میشوند و نور از آنها عبور نمیکند. شیشههای لاکوبی در رنگهای مختلفی تولید میشوند و کاربرد فراوانی در طراحی دکوراسیون داخلی دارند. ازجمله کاربردهای آن میتوان به پوششهای دیوارها، پارتیشنهای اداری و جداکنندهها، حمامهای شیشهای، آشپزخانهها، چینش اتاقهای خواب، میزهای شیشهای، آینههای رنگی، دکوراسیون فروشگاهی، شیشههای چاپی باقابلیت پرینت هر تصویر دلخواه روی شیشه اشاره کرد.
شیشهرنگی: ردپای شیشههای رنگی را میتوان در معماری سنتی ایرانی نیز پیدا کرد. این نوع شیشهها برعکس شیشههای لاکوبی نور را از خود عبور میدهند و استفاده از آنها جلوه بسیار زیبایی برای یک مکان به ارمغان میآورد. در طراحی میتوان از آنها استفاده کرد تا با تلفیق از نورهای طبیعی و مصنوعی در کنار هم میتوان از در بازههای زمانی مختلف، ترکیبی از رنگها را در کنار هم به نمایش بگذاریم.
این دسته از شیشهها که بانام پیرکس در بازار شناخته میشوند، در ابتدا بیشتر برای ظروف شیشهای مورداستفاده قرار میگرفتند. اما به دلیل مقاومت بسیار بالای آنها در برابر حرارت کاربردهای دیگری نیز یافتهاند. این دسته از شیشهها ضریب انبساط و انقباض بسیار کمی دارند و همین مسئله دقیقاً راز مقاومت بالای آنها در برابر حرارت است. در ساختمانها از این شیشهها بعضاً در مقابل بخاریهای دیواری و برخی از انواع اجاقها استفاده میشود.
برخی مکانها هستند که اصطلاح بهعنوان مکانهای خشن شناخته میشوند. بسیاری از مکانهای صنعتی و کارگاهها شامل این دستهبندی هستند. در اینگونه مکانها شیشه را به کمک تعدادی توری فلزی مسلح میکنند که این کار موجب افزایش استحکام شیشه میشود. این دسته از شیشهها برای دربهای ورودی این دسته از مکانها مورداستفاده قرار میگیرد.
دستهای دیگر از انواع شیشههای ساختمانی که استفاده از آنها بهطور روزانه در حال افزایش است، شیشههای دوجداره نام دارند. این دسته از شیشهها عایقهای حرارتی و صوتی بسیار مناسبی به شمار میروند و از کنار هم قرار گرفتن دولایه شیشه که یک گپ هوای نازک بین آنها قرار دارد، تشکیل میشوند. استفاده از این نوع شیشهها در صرفهجویی انرژی کاربرد بسیار مناسبی دارد.
این نوع شیشهها، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفتهاند و لبهها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کنندهای مانند سیلیکاژل، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه، خلاء ایجاد میشود. این نوع شیشه که عایق گرما، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها، هتلها و بیمارستانها بکار میرود.
دستهای دیگر از شیشهها هستند که بیش از آنکه کاربرد تزئینی داشته باشند، نقش امنیتی دارند. این دسته از شیشهها در نمای بانکها، ویترین فروشگاهها و پنجره اتومبیلها مورداستفاده قرار میگیرند و بانام شیشه سکوریت شناخته میشوند. علاوه بر ضخامت بالا، عملیاتهای مکانیکی زیادی روی این دسته از شیشهها انجام میشود که مقاومت آنها را به حدود 3 الی 5 برابر شیشههای معمولی میرساند. همچنین در هنگام شکستن بهصورت ذرات ریز مکعبی شکل درمیآیند که بههیچعنوان خطری به همراه ندارند.
این دسته از شیشهها نیز از ضخامت بسیار زیادی برخوردار هستند و از کنار هم قرار گرفتن دو یا چندلایه شیشه معمولی که توسط چند ورقه نایلونی تحتفشار و حرارت بالا به هم متصل میشوند، تشکیلشدهاند. همچنین بعضی از انواع شیشههای طلق دار بهعنوان عایق صوتی، جاذب حرارت، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بهکاربرده میشوند. این دسته از شیشهها نیز کاربرد ایمنی دارند. وقتی در اثر ضربه شدید دچار شکستگی میشوند، خاصیت کشسانی بسیار خوب نایلونها مانع از پخش شدن خردهشیشهها میشود.
این شیشهها به دلیل چندلایه بودن از انتقال سروصدا و انرژی فرابنفش جلوگیری مینمایند. شیشه نشکن به شیشه ضدگلوله نیز معروف است. در مکانهایی که بحث امنیت بسیار حائز اهمیت است استفاده از شیشههای نشکن بهترین گزینه است. برای مثال شیشه خودروهای پلیس و ویترین مغازههای فروش اشیاء گرانبها از این نوع شیشه ساخته میشوند.
در این حالت، شیشه مجددا تا حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شدهای سرد میشود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود ۳ الی ۵ برابر) در مقابل ضربه و نیز شوک های حرارتی میگردد. این شیشهها در صورت شکستن، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم میشوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها، درهای شیشهای و پنجرههای جانبی اتومبیلها استفاده میگردد.
شیشه خاصیت کریستالی ندارد و در اصطلاح همانطور که در ابتدا اشاره کردیم، ساختار مولکولی آمورف دارد. برای ایجاد ظاهر درخشان در شیشه باید سعی کرد ساختار کریستالی در آن به وجود آورد. برای این منظور میتوان مقداری اکسید سرب به مواد اولیه در فرآیند تولید شیشه اضافه کرد. بهاینترتیب شیشههای کریستالی به وجود میآیند.
این دسته از شیشهها از متریال خاصی تشکیل نمیشوند اما در فرآیند تولید، آنها را بهصورت خمیده با اشکال مختلف تولید میکنند که کاربرد تزئینی داشته و بیشتر بهعنوان حفاظ در دکوراسیون داخلی ساختمانهای میتوان از آن استفاده کرد.
شیشههای خم بیشتر به منظور تحقق ایدههای مهندسین معمار و طراحان نمای ساختمانها تولید میگردد و باعث افزایش فضا، زیبایی، جذابیت و نیز مقاومت بیشتر میشوند. ایجاد تنوع در فضا، استفاده از فضای بدون استفاده و ایجاد هارمونی وهماهنگی در دید از ویژگیهای منحصر به فرد این نوع شیشهها میباشد.
شیشه تاشو یا شیشه آکاردئونی نمونهای دیگر از انواع شیشههای ساختمانی است که امکان جمعکردن آنها در یکطرف وجود دارد. ازاینرو استفاده از آنها برای فضایی مانند بالکن، آلاچیق و بهارخواب مناسب است.
این نوع شیشهها دارای خاصیت فتوکالیستی و هیدورفیلی هستند. به این معنی که گردوغبار روی آنها نمینشیند و همواره ظاهر تمیز و پاکیزهای دارند.
انواع شیشههای ساختمانی باضخامتهای گوناگون از 2 تا 20 میلیمتر تولید میشوند. این شیشهها هرکدام متناسب با خصوصیات و ضخامتشان دارای کاربردهای معینی هستند. دراینبین میتوان کاربرد شیشههای باضخامت مختلف را در موارد زیر خلاصه نمود:
کلام پایانی
در این مقاله با انواع شیشههای ساختمانی و کاربردهای آنها آشنا شدیم. شیشه از قدیم تا به امروز همواره در ساختمانسازی مورداستفاده بوده است و به نظر میرسد در آینده نیز استفاده از این مصالح در ساختمانسازی ادامه داشته باشد. قبل از خرید شیشه حتماً در خصوص کاربری موردنظرتان تصمیمگیری کنید تا بتوانید از میان انبوه شیشههای موجود در بازار گزینه مناسب خودتان را انتخاب کنید.