Waarom moderne architecten verliefd zijn op glas

In de wereld van de moderne architectuur maken onderliggende factoren zoals nieuwe technologieën, materiaalupgrades, milieu-eisen en esthetische complexiteit de weg vrij voor grenzeloze innovaties. Een voorbeeld is glas, een bouwmateriaal dat in de loop van de tijd drastisch is verfijnd en een reeks doorbraken heeft ondergaan. Van een meer decoratief materiaal werd het een integraal structureel onderdeel. Glas is verschoven van zijn ambachtelijke wortels naar de wereld van massaproductie [1].

Glas wordt al heel lang in de bouw gebruikt - van het London Crystal Palace, een gebouw dat dateert uit 1851 en bestaat uit 300.000 glasplaten, tot het nieuwe Hayden Planetarium in New York. Het planetarium werd in 2000 voltooid in het American Museum of Natural History in Manhattan, met een enorme bol met een diameter van 87 voet die schijnbaar in het midden van een adembenemende glazen kubus zweeft. Dit zijn slechts twee van de vele architecturale projecten in de wereld die de verbazingwekkende mogelijkheden van het gebruik van glas laten zien [2].

Afgezien van de elegante esthetische kenmerken, is de veelzijdigheid van glas als constructiemateriaal zo fascinerend. De verschillende eigenschappen, typen en toepassingen maakten van glas in de 21e eeuw een wereldwijde industrie. Met zijn brede scala aan functionaliteit wordt glas steeds meer geliefd bij architecten over de hele wereld.

Eigenschappen van glas

Glas heeft de volgende eigenschappen waardoor het een voordelige materiaalkeuze is in de bouwsector:

1. Transparantie en doorschijnendheid

Transparantie zorgt voor een verbindingspunt met de buitenwereld, zoals dat in de gevel van gebouwen gebruikelijk is. De transparantie van het glas wordt veroorzaakt door zijn niet-kristallijne aard en de eigenaardigheid van de bindingen in het glas zelf. Met de komst van technologie kan het glas ook ondoorzichtiger worden gemaakt om doorschijnendheid te vertonen. Dergelijke eigenschappen zorgen ervoor dat het glas licht kan manipuleren voor bepaalde doeleinden [3].

2. Isolatie

Glas heeft een goede isolerende respons tegen transmissie van zichtbaar licht, warmte, elektriciteit en elektromagnetische straling. Het is ook goed bestand tegen geluidsoverdracht, mits er een geschikte dikte wordt gebruikt. De enige effectieve manier om bijvoorbeeld de akoestische isolatie van een enkele ruit te vergroten, is door de dikte te vergroten, omdat de demping en stijfheid niet kunnen worden veranderd. Dikker glas zorgt doorgaans voor meer geluidsreductie [4].

3. Kracht

Over het algemeen heeft gewoon glas een lage slagvastheid, barsten of verbrijzelen gemakkelijk onder impact. Toch vertonen bepaalde glassoorten, zoals gehard glas of thermisch versterkt glas, hoge slagvastheidswaarden. Glasversterkingstechnieken zoals etsen, thermische versterking, ionenuitwisselingsversterking, glasachtig emailleren, chemische versterking en vezelversterking zorgen ervoor dat glazen een verhoogde vervormingsweerstand hebben onder belasting [5].

4. Chemische weerstand en brandwerendheid

Glas is zeer goed bestand tegen chemische reacties die worden veroorzaakt door verschillende omgevings- of zure omstandigheden. Het is bestand tegen de effecten van de meeste chemicaliën, zoals ammoniak en zwavelzuur. In het geval van brand zijn warmtebehandelde glazen in staat om de verspreiding van vlammen naar aangrenzende ruimtes te stoppen, waardoor rook en giftige gassen die afkomstig zijn van brandende meubels en materialen aanzienlijk worden geblokkeerd. Het kan zorgen voor extra thermische isolatie of verminderde doorgang van thermische straling [7].

5. Recyclebaarheid

Glas als materiaal is 100% recyclebaar. Het kan worden gerecycled zonder afbreuk te doen aan kwaliteit of zuiverheid. Gerecycled glas helpt energie te besparen door de uitstoot en het verbruik van grondstoffen te verminderen [3].

Soorten glas gebruikt in de bouw

Het architectuurglas is er in verschillende sterkteklassen, namelijk:gegloeid glas, volledig gehard glas , en warmtegehard glas . Aan de andere kant zijn er gespecialiseerde glassoorten gemaakt met verschillende kwaliteiten om de prestaties te verbeteren, namelijk:gelaagd glas , isolatieglas , gecoat glas , getint glas , en draadglas .

1. Float (gegloeid) glas

Floatglas, ook wel gegloeid glas genoemd, is het meest voorkomende type architectonisch glas. Het is gemaakt van grondstoffen zoals silica, carbonaat, sulfaat en kalksteen. Float-glas heeft een uitstekende oppervlaktekwaliteit omdat het geen warmtebehandeling ondergaat en is daarom niet onderhevig aan vervorming die gewoonlijk wordt veroorzaakt door glasharding. Het wordt vaak gebruikt in woonstructuren. Bij breuk breekt gegloeid glas echter gevaarlijk in scherpe scherven [8,9].

2. Volledig gehard (gehard) glas

Volledig gehard glas is onderhevig aan warmteharding, d.w.z. verwarming tot een specifieke temperatuur van ongeveer 650 °C gevolgd door snelle afkoeling onder een scherpe luchtstroom. Dit resulteert in verbeterde sterkte, ductiliteit en mechanische weerstand. Bij afkoeling ondergaat de binnenstructuur van het gehard glas trekspanning, terwijl het buitenoppervlak drukspanning ondervindt, wat resulteert in een verhoogde treksterkte en slagvastheid hoger dan die van floatglas.

Volledig gehard glas heeft de sterkte van meer dan vier keer die van gegloeid glas , wat een hoge weerstand biedt tegen breuk en zo het risico op persoonlijk letsel en schade aan eigendommen minimaliseert. Gehard glas wordt onder meer gebruikt in zijpanelen van roltrappen, voorruiten van sportwagens, glazen vloeren en vliesgevels van hoge gebouwen [8,9].

3. Hitteversterkt glas

Thermisch versterkt glas is een halfgehard, gedeeltelijk gehard glas dat sterk en bestand is tegen breuk door hitte of windbelasting. De sterkte en breukvastheid zijn minstens twee keer die van gegloeid glas. De warmtebehandeling resulteert in enige mate van vervorming en gevallen van breuk zouden grote scherven opleveren [8,9].

4. Gelaagd glas

Gelaagd glas is gemaakt van twee of meer ruiten van hitteversterkt of gehard glas met een tussenfolie (bijv. ethyleenvinylacetaat of polyvinylbutyral). Het is een type veiligheidsglas dat de neerslag van gevaarlijke glasscherven voorkomt wanneer deze worden verbrijzeld. De plastic tussenlaag biedt ook bescherming tegen ultraviolette stralen en goede akoestische eigenschappen.

5. Isolatieglas

Isolatieglas bestaat uit twee of meer glasplaten, gescheiden door een afstandsmateriaal en hermetisch afgesloten. Ze worden vaak gebruikt voor condensatiecontrole en thermische isolatie. Het isolerende luchtruim kan tijdens het productieproces worden gevuld met droge lucht of gas met een lage geleidbaarheid, zoals argon of zwavelhexafluoride. Isolatieglas is gemaakt om warmteoverdracht van en naar het gebouw aanzienlijk te voorkomen, waardoor warmtewinst en -verlies wordt verminderd en superieure thermische prestaties worden geleverd.

6. Gecoat glas

Gecoat glas is glas bedekt met metaalverbindingen zoals ijzeroxiden en tinverbindingen die niet alleen esthetisch aantrekkelijk zijn, maar ook de warmteprestaties reguleren door zichtbaar licht en infraroodstraling te reflecteren. Dunne en duurzame films van metaal of metaaloxiden kunnen bijvoorbeeld op het oppervlak van heldere of getinte glasplaten worden geplaatst om reflecterend gecoat glas te vervaardigen. Gecoat glas vermindert visuele schittering en ongewenst zonlicht dat een gebouw binnendringt [9].

7. Draadglas

Draadglas is voorzien van een staaldraadgaas ingebed in het spiegelglas , waardoor het bij scheurtjes blijft zitten. Het wordt ook gebruikt als brandvertrager [6]. Het draadgaas genereert echter zwakke punten door de hele glasstructuur, waardoor de sterkte en slagvastheid worden verzwakt.

Voortdurende innovaties en technologische vooruitgang blijven de mogelijkheden voor het gebruik van glas in de wereld van architectuur en techniek vergroten. Met zijn esthetische aantrekkingskracht, veelzijdigheid en het vermogen om natuurlijk licht beter te benutten dan enig ander materiaal, verheft glas zichzelf als een onmisbaar onderdeel in moderne gebouwen [2].

Talloze spectaculaire gebouwen getuigen van de uitstekende waarde. De Szezecin's Philharmonic Hall in Polen is voorzien van geribbeld glas dat uitsteekt op het schuine dak. Het hoofdkantoor van de Gores Group in Beverly Hills heeft glazen ruiten die een reeks cirkels en diamanten vormen. De Christ Cathedral in Garden Grove in Californië weerspiegelt de schoonheid van de omgeving door zijn gespiegelde glaspanelen. Deze wonderen van architectuur worden allemaal mogelijk gemaakt door het wonder van glas [10].

Als reactie op de enorme waarde van glas tegenwoordig, werken glasproductiebedrijven onophoudelijk samen met architecten en ontwerpers om de mogelijkheden van het gebruik van glas in de architectuur te vergroten. Zo is SCHOTT, een fabrikant van architectonisch glas met meer dan 130 jaar ervaring, gespecialiseerd in glasmaterialen, formuleringen en geavanceerde technologieën die ernaar streven dergelijke inspanningen uit te voeren. De glasproducent heeft ook diensten aangeboden bij het behoud en de bescherming van gevoelige cultuurgoederen en historische gevels met zijn antireflecterende beschermglazen [11].