Украинский Л.А. Ведущий специалист НИУПЦ «Межрегиональный Институт оконных и фасадных конструкций»
С 01.04.2017 года в РФ был введен в действие новый межгосударственный стандарт ГОСТ EN 14179-1–2015 Стекло закаленное термовыдержанное. Технические требования.
Стандарт идентичен европейскому региональному стандарту ЕN 14179-1:2005 Стекло в строительстве. Закаленное термовыдержанное натрий-кальций-силикатное безопасное стекло. Часть 1. Определение и описание (Glass in building – Heat soaked thermally toughened soda lime silicate safety glass – Part 1: Definition and description).
В связи с этим сразу появляется множество вопросов, касающихся порядка применения данного стандарта, взаимодействия между собой проектировщиков, заказчиков, фасадных компаний и производителей закаленного стекла и стеклопакетов. Следует сразу оговориться, что многие аспекты указанного взаимодействия до сих пор остаются не до конца понятными даже в Европе, где термовыдержанное закаленное стекло применяется достаточно давно. В РФ, несмотря на отсутствие соответствующего стандарта, термовыдержанное закаленное стекло по европейскому нормативу также уже много лет применяется при строительстве зданий, главным образом зарубежными подрядчиками.
В представленной статье сделана попытка обобщить имеющийся зарубежный и российский опыт и дать соответствующие рекомендации.
Закаленное стекло производится уже десятки лет и широко применяется в строительстве и на транспорте. Это объясняется его высокой прочностью, безопасным характером разрушения, стойкостью к термошоку. Однако наряду с этими всем известными положительными качествами, у закаленного стекла есть и одно неприятное отрицательное свойство – существует некоторая вероятность спонтанного (самопроизвольного) разрушения. Внешне это выглядит таким образом, будто стекло мгновенно, без видимых внешних причин покрывается трещинами и разрушается на мелкие осколки, в точке начала разрушения всегда видна характерная «бабочка» (рисунок 1, 2).
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Природа такого явления была досконально изучена в конце прошлого века. Оказалось, что причина заключается в присутствии в стекле частиц сульфида никеля (NiS), которые попадают в стекольную массу на разных стадиях варки стекла. Сами по себе данные частицы никакой угрозы для целостности обычного сырого стекла не представляют. Все меняется после того, как со стеклом производят процесс термической закалки.
Дело в том, что частицы сульфида никеля могут находиться в двух аллотропных формах: обычная модификация А, имеющая большой размер и существующая при температурах ниже 290 0С; и высокотемпературная модификация В, существующая только при температурах выше 290 0С и имеющая гораздо меньший размер. Процесс закаливания стекла состоит из двух стадий: на первом этапе стекло медленно нагревается до температуры 660 0С, при этом частица NiS, если она содержится в стекле, переходит из модификации А в модификацию В; на втором этапе собственно и происходит закалка — стекло очень быстро охлаждается, при этом из-за высокой скорости охлаждения, частица NiS может не успеть принять свою стабильную при нормальной температуре модификацию А и остается в виде нестабильной модификации В. Но рано или поздно процесс перехода из одной модификации в другую все равно произойдет, молекула сульфида никеля сильно увеличится в размере, это вызовет сильное возрастание внутренних напряжений в данной области стеклянного листа, и может привести к его разрушению. Вероятность такого исхода крайне невелика, но тем не менее она существует и зависит от количества частиц, места их нахождения в листе стекла, распределении дополнительных напряжений в стекле в процессе эксплуатации и т.д.
К сожалению, до сих пор в стекольной промышленности не разработаны неразрушающие методы обнаружения частиц сульфида никеля и методы контроля за его содержанием в составе стекла. Единственной альтернативой в настоящее время может считаться разрушающий метод термовыдержки (термотестирования) закаленного стекла (heat soak test – HST). Сущность его заключается в том, что готовое закаленное стекло помещают в термическую камеру, медленно нагревают до температуры 290 0С, после чего выдерживают при этой температуре не менее 2-х часов и медленно охлаждают. В результате все частица NiS, которые присутствуют в стекле, принудительно возвращаются в стабильную А-модификацию, а почти все стекла, находившиеся в зоне риска, гарантированно разбиваются в печи. Вероятность того, что прошедшие через данную процедуру уцелевшие стекла могут самопроизвольно разрушиться на здании в процессе эксплуатации уменьшается в сотни раз (в соответствии с ГОСТ такая вероятность оценивается в среднем примерно как 1 разрушение на 400 тонн стекла), хотя и остается не нулевой.
Следует сделать еще одно важное примечание. Последние исследования, проведенные в разных странах, выявили и другие причины, также вызывающие спонтанное разрушение закаленного стекла, например, присутствие частиц кристаллического силиката. Самое печальное, что процедура HST не оказывает никакого влияния на указанные частицы и не уменьшает вероятность разрушения по этой причине.
Процедура термовыдержки является недешевой. Во-первых, необходимо дорогое специальное оборудование, не всякий производитель закаленного стекла может позволить себе иметь специальную термокамеру для HST, в настоящее время такое оборудование есть только у очень крупных переработчиков стекла (Рис 3). Во-вторых – это дополнительная технологическая операция, требующая трудовых и немалых энергетических затрат. В-третьих, необходимо восполнять разбившиеся стекла и еще соседние стекла в термокамере, которые царапаются осколками разбившихся стекол, обычно в среднем суммарные потери оцениваются в 6 – 10 %.
Рисунок 3.
Естественно, что просто так, по своей доброй воле поставщики закаленного стекла проводить дополнительную операцию HST не обязаны и не будут. Эта процедура является некой опцией (что-то вроде страхового полиса), которую могут предложить покупателю, и которую покупатель должен заказать и оплатить. Производитель закаленного стекла может уведомить покупателя о том, что что закаленное стекло поставляется как в «обычном исполнении» по ГОСТ 30698-2014, так и с термовыдержкой по ГОСТ EN 14179-1–2015; о том, что у него есть возможность (или нет возможности) провести данную процедуру; озвучить дополнительную стоимость термовыдержанного закаленного стекла в сравнении с обычным закаленным.
В каких случаях обычно заказывается процедура темовыдержки? Здесь следует рассмотреть два аспекта: технический и экономический. С технической точки зрения рекомендуется заказывать термовыдержку для тех стекол, при разрушении которых могут возникнуть проблемы с надежностью и устойчивостью конструкций или угрозы безопасности людей, также необходимо учитывать ремонтопригодность конструкций при замене остекления. Экономический аспект обычно рассматривается в первую очередь и заключается в оценке вероятности разрушения одного или нескольких стекол на объекте, сравнении стоимости отдельных стекол, затрат на их замену и суммарных дополнительных затрат на процедуру термотестирования. Например, на объекте применяются очень дорогие уникальные стеклопакеты, изготовленные далеко за рубежом; или это остекление элементного фасада на высотном здании, замена которого возможна только непосредственно на фасаде и применением дорогостоящих подъемных механизмов и/или альпинистов и т.д. Другими словами, когда замена разрушенного стекла на уже эксплуатируемом объекте крайне затруднена и может обойтись в сотни раз дороже его стоимости и затрат на штатный монтаж при строительстве.
Кто должен принимать решение о необходимости заказа закаленного стекла с термовыдержкой? Обычно это некое совместное взаимодействие проектировщика, фасадного подрядчика и инвестора. Проектировщик и фасадный подрядчик на основании оценки указанных выше технических и экономических факторов риска при разработке проектной документации, заданий или предложений для тендеров, предлагают применить закаленное стекло с термовыдержкой, рассчитывают стоимость различных решений и обосновывают возможные последствия. Инвестор должен либо согласиться на дополнительные затраты, либо нет, принимая в этом случае на себя последующие риски. В любом случае нельзя перекладывать ответственность за такое решение на производителя закаленного стекла, он только выполняет то, что указано в заказе.
Самый важный и самый запутанный вопрос во всей этой истории: кто и за что отвечает в случае разрушения стекла, что является гарантийным случаем, а что нет. Особо отметим, что речь идет именно о случае спонтанного разрушения закаленного стекла из-за присутствия частицы сульфида никеля. Подчеркиваем, что указанный случай является достаточно редким, в подавляющем большинстве разрушений виноваты совсем другие причины: механические воздействия и нагрузки, термические нагрузки, отсутствие или неправильные статические расчеты конструкции на прочность, нарушения при транспортировке, хранении, монтаже и т.д. Например, при сильном ударе по плоскости закаленного стекла твердым предметом, разрушение может произойти не обязательно в момент удара, а через несколько дней и внешне выглядеть как самопроизвольное.
Рассмотрим несколько типичных случаев.
- Случай самый распространенный в настоящее время. Термовыдержка не была заказана и соответственно не была сделана. Произошло доказанное спонтанное разрушение одного или нескольких закаленных стекол. Обычно в пределах гарантийного срока на фасад расходы по замене ложатся на фасадного подрядчика или на владельца здания (инвестора), в зависимости от того, как были составлены договорные обязательства. Потом уже могут начаться разбирательства по поводу реальной необходимости установки именно термовыдержанного закаленного стекла, кто и почему принял решение процедуру не заказывать.
- Процедура термовыдержки была заказана и сделана (производитель закаленного стекла в соответствии с действующим ГОСТ обязан предоставить документы, подтверждающие факт проведения HST для каждого стекла). Произошло доказанное спонтанное разрушение одного или нескольких закаленных стекол из-за присутствия NiS, но в пределах указанной в ГОСТ усредненной нормы. Это несчастный случай. Расходы по замене ложатся на владельца (инвестора). Если случаев разрушения больше, необходимо проводить дополнительную экспертизу, чтобы установить истинную причину возникшей проблемы.
Многие зарубежные производители закаленного стекла, проектные организации и крупные фасадные компании уже столкнулись с судебными разбирательствами и крупными финансовыми потерями, связанными с неурегулированностью рассмотренных вопросов. Теперь они тщательнейшим образом прописывают в договорах все возможные нюансы, связанные со случаями спонтанного разрушения закаленного стекла из-за присутствия NiS. У российских компаний еще все впереди. А потому советуем после прочтения данной статьи сделать необходимые выводы и также внести соответствующие важные дополнения в свои договоры с заказчиками, подрядчиками, поставщиками и т.п. А также искренне желаем сталкиваться с описанной проблемой как можно реже.
Автор публикации
