Dlaczego pękają szyby ?

Czy spotkaliście się Państwo ze zjawiskiem samoistnie pękających szyb w obiektach budowlanych ? Z pozoru jest to możliwe, choć wydawać by się mogło, że nie istnieje czynnik zapoczątkowujący ten proces. A może jednak ktoś uderzył w szybę ostrym narzędziem ? Czasami i takie wytłumaczenie jest trudne do zrozumienia i akceptacji, bo brzmi nielogicznie. Jest wiele przyczyn, dla których szyby pękają, a sposób pęknięcia zdradza częstokroć jego przyczynę a nawet ukrytego winowajcę. To zależy. Proces pękania nie zawsze jest szybki – czasem przebiega powoli i niezauważalnie, ujawniając się po jakimś czasie w postaci wyraźnej rysy lub odprysku, a nawet w postaci pęknięcia. Niekiedy proces wydaje się stabilizować i narastać tylko do pewnego momentu. Szkło jest materiałem kruchym, choć o dość znacznej wytrzymałości – w szczególności szkło hartowane. Powody, dla których tak szeroko jest stosowane w budownictwie, to jego transparentność i brak matowienia (starzenia), jak w przypadku wielu tworzyw sztucznych oraz wystarczająco wysoka wytrzymałość mechaniczna, odporność na UV i korozję chemiczną i biologiczną oraz szczelność, czyniąca z niego materiał wystarczająco odporny na czynniki zewnętrzne dla naszych współczesnych zastosowań. Jednak i ono ma zasadnicze wady – poza kruchością pękania poprzedzoną właściwie brakiem sygnałów ostrzegawczych, szkło jest materiałem o dużej gęstości właściwej (np. porównywalnej z betonem) oraz posiada zanieczyszczenia w swojej strukturze, które w sposób zasadniczy wytrzymałość tę obniżają. Poza tym ulega przyspieszonemu pękaniu w miejscach karbów po cięciu – niestety z uwagi na koszt szlifowania w większości przypadków pozostawia się karby na krawędziach szyb zespolonych, co w przypadku standardowych wymiarów okiennych nie ma zwykle większego znaczenia, a w przypadku okien dużych może zapoczątkować pękniecie, jeśli wystąpi czynnik zewnętrzny.

Najczęstsza przyczyna pęknięć szyb – poza uderzeniem i zbiciem – wynika z konstrukcji budynku i konstrukcji przeszkleń jako takich. Przeszklenie to system ram – aluminiowych bądź z PVC – w które osadzono panele szklane. Na rozwiązania systemowe składa się także sposób uszczelnienia okien, czyli system uszczelek i uszczelnień – także tych obwodowych oraz sposób odprowadzenia wody z profili. Materiały, z których wytwarza się elementy przeszkleń są poddane warunkom zewnętrznym i znacznym różnicom temperatur. Muszą być odporne na te czynniki (np. promienie UV , rozmiękanie, przebarwianie się ) a także na zmianę długości i objętości wynikającą z rozszerzalności cieplnej. Szyba musi mieć możliwość swobodnego przemieszczania się w ramie z uwagi na tzw. pracę budynku oraz rozszerzalność termiczną, dlatego wokół szyb w ramach pozostawiona jest wolna przestrzeń. Jeżeli jest jej zbyt mało szyba może pęknąć. Poza czynnikami konstrukcyjnymi innym z częstych powodów pękania szyb jest nierównomierne ich nagrzewanie się. Szyby bywają podatne na pęknięcia w przypadku gdy są narażone na znaczne zmiany obciążenia temperaturą na swojej powierzchni – szyby częściowo zacienione. Hartowanie szyb zmniejsza to ryzyko.

Ukrytym winowajcą biorącym udział w tzw. procesie samoistnego pękania szyb jest cząsteczka siarczku niklu. Siarczek niklu jest obecny w strukturze szkła jako jego zanieczyszczenie. Miejsce, w którym cząsteczka będzie osadzona, jest sprawą losową. Występują formy stabilne siarczku niklu, które nie są przyczyną pęknięć oraz formy niestabilne, które mogą zainicjować pęknięcie szkła. Lokalizacja cząstki ma pewne znaczenie, gdyż ma związek z prawdopodobieństwem pęknięcia szkła. Najczęściej pękają szyby, w których siarczek niklu występował w strefie naprężeń rozciąganych. Nie było problemu z cząsteczką siarczku niklu, dopóki szkła nie zaczęto hartować. W procesie hartowania szkła siarczek niklu zmienia swoją postać i objętość, stając się tykająca bombą z opóźnionym zapłonem. Po procesie hartowania siarczek niklu znajduje się w formie niestabilnej dla temperatury otoczenia i próbuje wrócić do formy stabilnej. Jest to powodem pęknięcia szkła nawet po kilku latach od wbudowania. Niekiedy szyba pęka w sposób nagły, który można porównać do małego wybuchu. Bywa też tak, że po pęknięciu szyba przez pewien czas utrzymuje się w jednym kawałku, w szczególności, gdy inkluzja dotyczy szyby zespolonej. Na powierzchni szyby można zobaczyć punkt, gdzie występowało wtrącenie tj. charakterystyczny motylek. Jedyną sprawdzoną metodą w celu eliminacji wtrąceń siarczku niklu jest jak do tej pory poddanie szyb hartowanych wygrzewaniu termicznemu, czyli tak zwanemu testowi HST (z jez. ang. heat soak). Test HST wykrywa cząstki siarczku niklu, które są niestabilne i mogą spowodować spontaniczne pęknięcie szkła hartowanego. Tafle szklane umieszcza się w piecu nagrzanym do temperatury 290ºC w specjalnej komorze. Większość tafli z defektem pęka w piecu. Zaleca się to rozwiązanie, pomimo że ilość tego rodzaju zanieczyszczeń w szkle jest względnie umiarkowana, gdyż obrazowo rzecz ujmując statystycznie występuje ono podczas produkcji 1 na 34 szyby o gr. 6mm i o wymiarach 2000mm x 1000mm, jednakże zwiększa się w przypadku tafli grubszych i o większych wymiarach – na przykład 1 na 9 szyb o gr. 10mm i o wymiarach 3000mm x 1500mm. Warto więc zamówić szyby hartowane z dodatkowym testem HST, do czego i my Państwa zachęcamy.

.