Что такое растяжение стеклопакета
Один из наиболее часто задаваемых вопросов в отношении оптического волокна: «как стекло может быть настолько гибким?» Чтобы ответить на этот вопрос, разделим ответ его две части: первую, — чтобы понять, почему всё сгибается вообще, а вторую, — чтобы узнать, почему вещи при сгибании ломаются или не ломаются.
Почему волокно гнется так сильно — реально хороший вопрос, потому что большая часть из нас никогда не видела стеклянный загиб. Мы знаем, что стекло должно быть жестким и хрупким, чтобы сломаться даже от слабого удара. Мы думаем о бутылках и окнах и об электрических лампочках, которые не изгибаются, не ломаясь.
Оптическое волокно
Верьте или нет, но все типы стекла могут сгибаться. Стекольщики могут вытянуть стеклянную нить толщиной меньше миллиметра и она согнется. Не так сильно, но она сгибается. Но как стекло может быть гибким вообще, а конкретно, как оптическое волокно может быть настолько гибким, что его можно почти завязать узлом?
Короткий ответ на вопрос, почему стекло гнётся, — оно гнётся только когда стекло очень тонкое, а в случае стекловолокна оно гнётся гораздо лучше, потому что это очень чистое стекло, изготовленное с очень малым количеством дефектов и с нетронутой поверхностью.
Но почему это имеет значение?
Давайте сначала посмотрим, почему любой материал изгибается вообще. Если мы посмотрим на механику того, как материал меняется по мере его изгиба, вы увидите, что внутри (внутренняя область изгиба) сгибаемый материал сжимается, а снаружи изгибаемый материал растягивается.
Если вы сделаете это с куском кожи, вы заметите, что внутри сгиба появляются морщины, а снаружи изгиба начинают развиваться маленькие трещины. Чем толще материал, тем больше материалу придется растягиваться или сжиматься, чтобы соответствовать внутренней или внешней кривой. Это верно для всех материалов.
Металлические молекулярные связи
В металле, молекулы расположены аккуратно и скреплены друг с другом металлическими скреплениями. Это позволяют атомам ползти одним над другими, обеспечивая материальные микро изгибы. Это делает материал способным вытягиваться и сгибаться по мере того как пласты молекул сползают один над другим, совместно вытягиваясь (врозь) или отжимаясь, без ломки материала. То есть, металл гнётся довольно хорошо из-за его гибкости на атомарном уровне.
Стекло представляет собой интересный материал на атомном уровне. Атомы не очень хорошо упорядочены, так что они не могут проскользнуть мимо друг друга, что делает его структурно очень жестким. Хороший пример для представления этого — простой книжный шкаф из дерева.
Если все, что у вас есть, — это лишь полки и боковые стенки, соединения которых линейны (гвозди, например), книжный шкаф можно легко заставить сложиться в ту или в другую сторону. Но если вы добавляете фигурные крепления — уголки, то книжный шкаф становится гораздо более жестким. Он не будет складываться, но сломается под действием силы. У металла есть только полки и бока (гвозди), у стекла есть угловые крепления.
Молекулярные связи стекла
Таким образом, стекло вообще очень плохо растягивается, когда прохладно. Это действительно твердый и хрупкий материал, потому что молекулы заперты на своём месте с небольшой покачивающейся «комнатой». Таким образом, даже относительно тонкий стержень из стекла заставит внешнюю кривую растягиваться гораздо больше, чем стекло способно сделать. Это почему стекло должно быть весьма тонко для того чтобы позволить согнуть на всех. Помните, чем тоньше материал, тем меньше растяжения должна совершить его внешняя кривая.
Теперь мы знаем, как всё изменяется в процессе изгибания, и это, конечно, помогает нам частично понять ответ на вопрос. Чтобы действительно понять, почему вещи не ломаются, мы должны знать, почему и когда они ломаются.
Материалы ломаются, или сдаются в самом слабом месте. Обычно самым слабым местом в металле являются скрепления (связи), и в виду того что сами связи гибкие, металл может изгибаться без поломки. Гибкость может добавить любому материалу значительную часть его прочности, потому что она может выдерживать давление силы путем поддавания. Подумайте о ломкости ивы и дуба.
В стекле, однако, связи не являются слабыми местами. Связки очень прочные, жесткие и усилены плохо упорядоченным расположением молекул, поэтому слабым местом в стекле становятся любая микроскопическая трещина, царапина или примесь в составе. Когда стекло изгибается, любые трещины на его поверхности широко распахиваются, и стекло ломается. Любые пузырьки (называемые зёрнами), примеси или внутренние напряжения также могут привести к разрушению. Этот кусок губки является хорошей иллюстрацией дефектного стекла — любые трещины увеличиваются из-за растяжения на внешней кривой, что приводит к разрыву стекла.
Изгиб материала с внутренними дефектами
Любая трещина, когда стекло изгибается, вызовет полное его разрушение. Таким образом, даже если стекло достаточно тонкое, обыкновенное стекло, такое как содо-известковое или боросиликатное, только немного согнется, прежде чем оно сломается. Итак, как же возможно сгибать оптическое волокно, чтобы обернуть его вокруг карандаша? Часть этого снова объясняется его тонкостью, но здесь ещё влияет процесс изготовления и чистота стекла.
Содо-известковое и боросиликатное стекло обычно очень нечисты и физически дефектны; стекло заполнено крошечными пузырьками, включениями, примесями и имеет внутренние напряжения, а его поверхность полна крошечных трещин и дефектов. Эти стёкла изготавливаются на заводах, где не контролируется содержание пыли и влажности воздуха. Наличие пыли в воздухе, более быстрое охлаждение и контакт поверхности горячего стекла с другими поверхностями вызывает образование микроскопических трещин и фокусов стресса на поверхности стекла. Когда давление прилагается к стеклу при попытке его согнуть, эти трещины немедленно поддаются, и стекло ломается.
Влага или пыль в воздухе могут взаимодействовать с исходными материалами стекла, чем также вызывается его загрязнение. Процессы изготовления стекла часто оставляют крошечные недостатки в стекле, такие как пузырьки или крошечные нерасплавленные зерна сырьевых ингредиентов. Сырье также содержит множество примесей, таких как оксиды металлов. Основным ингредиентом стекла является диоксид кремния, добываемый из песчаника вместе с множеством этих примесей. Вы можете попытаться частично очистить стекло, но некоторые примеси все равно останутся. Тот факт, что стекло зеленоватое, когда оно очень толстое, как стеклянная полка или стол, обычно является следствием наличия примесей железа в стекле.
Когда вы пытаетесь согнуть этот тип стекла, даже если его поверхность чистая, эти примеси заставят внутренние напряжения сосредоточиться в одном месте вокруг этой примеси, и это станет самой слабой точкой. Таким образом, стекло сломается.
Оптическое волокно изготовлено из специального стекла, называемого высокочистым плавленым кремнеземом. Оно изготовлено в лабораторной, чистой комнате в запатентованном процессе, путём сжигания очень чистого кремнийсодержащего легковоспламеняющегося газа, называемого силаном. Процесс изготовления стекла тщательно контролируется от начала до конца. В этом стекле нет примесей, потому что оно не начинается в виде песка или другого «грязного» продукта, добытого с поверхности земли. Газ четыреххлористого кремния сжигают, затем собирают сажу и расплавляют её в стекло. Этим создается абсолютно чистое стекло без пузырьков, включений или примесей.
Процесс производства волокна из этого стекла также тщательно контролируется в среде чистого помещения. Заготовка, сплошной цилиндр из стекла с двумя слоями, расплавляется и вытягивается очень быстро. При вытягивании стекла, оно ничего не касается, кроме наконечника, к которому прикреплена тяга. В тот момент, когда стекло достаточно остужено, что составляет несколько секунд, оно покрывается слоем пластика. Это защищает его идеальную поверхность. Пока пластик остается на стекле, оно не имеет поверхностных дефектов.
Нетронутая поверхность и чистый материал позволяют растягивать стекло настолько, чтобы оно изгибалось без разрушения.
Изгиб материала без изъянов
Поэтому, если мы оглянемся назад, где стекла разбиваются, в самом слабом месте, мы можем видеть, что в оптическом волокне нет примесей, дефектов или крошечных микроразрушений, где оно сломается. Как внутри, так и снаружи, это стекло почти идеально и не имеет слабых мест. Таким образом, самым слабым моментом становится молекулярная связь, которая, как мы знаем, невероятно жесткая из-за этой менее упорядоченной структуры. Стекло может выдерживать это растяжение на внешней кривой, чтобы приспособиться к изгибу.
Способность стекла к изгибу замечательное свойство, которое используется каждый день, чтобы произвести множество различных продуктов. Сегодня у нас есть оптическое волокно, которое используется каждый день для общения и в составе медицинских инструментов, например, в гастроскопии. Есть гибкие плоские очки, которые охватывают сотовые телефоны и телевизоры. В ближайшее время могут быть разработаны новые технологии (например, гибкие сенсорные устройства.) В любом случае, гибкость стекла, безусловно, сыграет свою роль в развитии нашей коммуникационной, электронной, медицинской и многих других отраслях.
По материалам
Предлагаю также прочитать:
Железо древней Шри-Ланки
Сталь для исламских мечей III в до н.э.
Рождающаяся из алхимии
Кубок Ликурга
О стекле града Помпеи
Древний город у села Камини и диатреты
Загадки Портлендской вазы
Стекло со временем стекает. Как?
Римские диатреты — загадка тысячелетий?
Источник
После установки пластикового окна могут возникать различные проблемы. К примеру, пластиковое окно может деформироваться по разным причинам и факторам, которые воздействуют на него. В первое время деформации рамы может быть не очень заметна, но если с этим ничего не делать, она может стать видимой даже невооруженному глазу.
1. Причины деформации рамы
К причинам деформации можно отнести несколько факторов:
- Некачественный материал, из которого изготовлен профиль. По внешнему виду он может практически ничем не отличаться от высокого качества. Проявить он себя может как сразу же после установки, так и через некоторое время. Лучше если это будет сразу, так как можно будет произвести замену пластикового окна по гарантии. Если это произойдет уже после окончания гарантии на окно, то ремонт придется делать самостоятельно, либо менять раму.
- Неправильное обращение с системой регулирования окон. Если не делать уход за окнами, это может сказаться на регулировке окна, вследствие чего может произойти деформация.
- Монтаж в зимнее время, когда температура за окном составляла -15 градусов и ниже. Это может привести к замерзанию пены монтажного шва внутри помещения, если не была обеспечена должна температура воздуха и стенового проема. Весной повышение температуры обычно запускает процесс расширения пены. Это объясняется тем, что в условиях низкой температуры, монтажной пене не хватает влаги, которая содержится в воздухе, и поэтому пена может замерзнуть сразу после нанесения. А весной, когда влажность нормализуется и температура повышается, пена начинает полимеризоваться и расширяться. Как правило, это и приводит к тому, что пластиковое окно скосило.
- К деформации рамы может также привести недостаточное количество крепежей оконного блока. Это объясняется тем, что в зимний период наружная часть окна, то есть рама и створка, при низких температурах сильно охлаждаются и стремятся уменьшить свои размеры, то есть сжаться, а внутренняя часть окна, наоборот расшириться. В результате коробка и створка находятся в таком состоянии, как скручивание. Поэтому если крепежных элементов будет недостаточно, то пластиковое окно может искривиться.
Таким образом, причин для деформации пластикового окна существует не мало, поэтому чтобы этого не произошло необходимо знать, как правильно предотвратить появление деформации и как с этим бороться, если все же произошло искривление рамы.
2. Как можно предотвратить искривление рамы
Для того чтобы рама на пластиковом окне не прогнулась, единственным решением является соблюдение технологии установки оконных блоков, в особенности в соблюдении температурного режима на улице, при которой допустим монтаж окна в зимнее время, а также соблюдение необходимого количества крепежных элементов.
Если соблюдать данные правила, то можно избежать деформации оконной рамы. Если же не удалось избежать искривления, то его нужно исправлять.
3. Как устранить искривление рамы?
Проверить выгибание пластиковой рамы можно при помощи уровня. Его необходимо прикладывать к разным сторонам рамы. В норме допускается отклонение на 2-3 мм на один погонный метр. Иногда искривление рамы можно заметить и невооруженным глазом.
Что делать если рама на окне прогнулась? Для того чтобы устранить деформацию пластикового окна, могут потребоваться предохранительная полоса, смазка и изоляционная мастика. Устранять деформацию нужно будет в зависимости от типа конструкции окна.
- В случае если оконная рама выгибается дугой, значить в ней отсутствует нормальное армирование. В таком случае решить проблему не удастся и его необходимо менять на новое.
- Если деформация произошла в двустворчатом окне, то необходимо наложить изоляционную мастику на места, которые будут зажаты после закрывания окна. Это даст возможность заполнить мастикой все места, через которые просачивался воздух. После этого, когда мастика полностью высохла, необходимо в нижней части окна приклеить предохранительную полосу для предотвращения склеивания окна с рамой. Последующим действием является плотное закрытие окна, после чего мастика должна окончательно высохнуть.
- Если произошла деформация опускного окна, то нужно с помощью специального шприца нанести смазку по всему стыку окна и рамы при закрытом окне. А когда створка окна отроется, то нужно осмотреть все детали направляющих на наличие грязи. Если она присутствует их нужно очистить, после чего смазать смазкой.
- Перекошенную раму окна также можно попытаться вытянуть, если установить уголки по углам окна. После этого швы нужно загерметизировать. Однако если качество окна оставляет желать лучшего, то это действие может быть напрасным.
Заключение, вывод
Можно ли отремонтировать прогнувшуюся раму окна? Решить проблему с выгибанием окна достаточно сложно, в большинстве случаев окно подлежит замене. Особенно часто выгибанию и деформации подвержены дешевые китайские или турецкие окна, так как они изготовлены из низкокачественных и дешевых материалов. Поэтому чтобы не было проблем с выгибанием рамы нужно изначально выбирать качественные окна и соблюдать технологию их установки.
https://okna-remont.org/remont/chto-delat-esli-prognulas-rama…
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Подписаться
Источник
Внешний вид окна играет важную роль, как при покупке, так и в процессе эксплуатации, поэтому основным критерием его качества для покупателя является отсутствие видимых недостатков. Среди подобных дефектов наиболее распространены прогибы стекла в пакете и образование так называемых «линз». Как правило, они проявляются уже после покупки – при первых морозах или перепадах атмосферного давления.
Объясняется это явление просто. Стеклопакет, соответствующий ГОСТ, является герметичной конструкцией, и объём газа внутри него изолирован от внешней среды. При любом изменении внешнего атмосферного давления, понижении или повышении температуры, объём газа внутри пакета изменяется, стёкла при этом прогибаются – стеклопакет начинает «дышать».
Строго говоря, идеально ровным стеклопакет может быть только после выхода с хорошей сборочной линии. Или при полном соответствии температуры и атмосферного давления тем значениям, которые были на момент его сборки. Во всех остальных условиях прогибы стёкол всегда присутствуют в той или иной степени, и это нормальное явление.
Причина чрезмерных прогибов – тех самых, которые приводят к образованию «линз», слипанию стёкол, разгерметизации и разрушению стеклопакетов, – в использовании стекла недостаточной толщины. Как правило, это следствие ошибки в расчётах, которую допустил продавец в попытке удержать покупателя любой ценой и заключить сделку «здесь и сейчас». В результате, в стеклопакет «чуть больше стандартного» установили стекло толщиной 4 мм.
Считается, что прогибам более подвержены внешние стёкла в стеклопакете, что конечно же неверно – просто прогибы внутренних стекол пакета гораздо менее заметны снаружи. Особенно красочно выглядят «линзы» на внешних стеклах с повышенной зеркальностью (с коэффициентом отражения видимого света 25…30% и выше).
Наиболее склонны к чрезмерным прогибам большие стеклопакеты квадратной формы (со стороной от 1 метра) с толщиной стекла 4 мм, которое в таких размерах легко гнётся.
Последствия недостаточной толщины внешнего стекла.
Потенциальные последствия, к которым приводит недостаточная толщина внешнего стекла:
- некрасивая «линза» на стеклопакете, «кривое» отражение
- слипание стёкол в одной или в обеих камерах стеклопакета
- разгерметизация стеклопакета
- разрушение стеклопакета
Разрушение стеклопакета от климатической нагрузки.
В стеклопакетах вытянутой формы (с соотношением сторон 2:1 и более) стекла менее гибкие, нежели в стеклопакетах квадратной формы, и они меньше склонны к образованию «линзы». Однако они так же подвергаются нагрузке при изменениях атмосферного давления и температуры. При неблагоприятном сочетании этих факторов нагрузка на стёкла вырастает до такой степени, что стёкла лопаются, оставляя рисунок характерной формы. Именно поэтому в пункте 4.6 ГОСТ не рекомендуется изготовление стеклопакетов с соотношением сторон более 3:1 без проведения прочностных расчетов.
Фото стеклопакетов, лопнувших от климатической нагрузки:
Рекомендации ГОСТ по прогибу стекол в пакете
ГОСТ 24866-2014 «Стеклопакеты клееные. Технические условия» приводит следующие рекомендации:
«… При наиболее неблагоприятном сочетании воздействующих на стеклопакеты факторов прогиб листовых стекол не должен превышать 1/250 наименьшей стороны или ½ ширины дистанционной рамки. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять другие требования к прогибу…» (п. 9.4)
«… требования к отклонениям от плоскостности листов стекла в стеклопакете действительны при температуре воздуха (газа) внутри стеклопакета (20±4)°С и атмосферном давлении воздуха 745-760 мм рт.ст. При необходимости расширения этого диапазона температур и давлений, это должно быть учтено при расчете необходимой толщины стекол в стеклопакете…». Важно отметить, что в этом пункте допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять другие требования к прогибу. Это обусловлено тем, что зачастую стекла выдерживают нагрузку и прогибаются в одном направлении при сильных порывах ветра, что не вызывает ни слипаний, ни разрушений.
Иными словами, ГОСТ рекомендует проводить расчёты толщины стекла в пакете, позволяющие удостовериться, что при любых погодных условиях (температура, атмосферное давление) прогибы стекла при в пакете не приведут к ненормальным прогибам и его разрушению. Как это сделать?
Рекомендации по толщине стекол.
Для стандартных стеклопакетов площадью до 1.5 м2 рекомендуется применять стандартные формулы (однокамерный пакет: 4–16–4, двухкамерный пакет: 4–10–4–10–4. Если стеклопакет имеет площадь менее 0,6 м2, то не рекомендуется применять дистанционные рамки толщиной более 12 мм. В противном случае высок риск разрушения стеклопакета в зимний период.
Для стеклопакетов площадь которых превышает 1,1 м2 рекомендуется применение наружного стекла толщиной 6 мм для уменьшения эффекта линзы. Для низкозеркальных стекол и покрытий (коэффициент отражения
В случае применения панорамного остекления, когда высота монтажа стеклопакета ниже 1100 мм, считая от уровня пола, настоятельно рекомендуется применять стекло триплекс, состоящее из двух стекол толщиной по 4 мм и ПВБ-пленки между ними. Подобное решение позволит стеклу в случае разрушения остаться в раме и обезопасить человека от выпадения наружу и получения травм большими осколками.
Для расчёта рекомендуемой толщины стёкол существуют профессиональные программы, которые позволяют оценить величину прогиба всех стёкол в пакете при сочетании неблагоприятных факторов (перепады атмосферного давления, ветровые нагрузки, низкие или высокие температуры).
При использовании данного инструмента специалисты компании Pilkington в своих рекомендациях учитывают предельные нормативы и рекомендации, установленные ГОСТ 24866-2014 «Стеклопакеты клееные. Технические условия».
Вы можете обратиться к нашим специалистам с вопросом о возможности применения своего стеклопакета в той или иной ситуации. Для расчёта необходимо предоставить следующие данные:
- состав стеклопакета (толщина стекол и ширина рамок)
- размеры стеклопакета
- ветровой регион (или населённый пункт, где предполагается установить стеклопакет)
- высота установки стеклопакета
- тип закрепления стеклопакета (например – по четырем сторонам)
- плотность застройки в районе установки окна (лес, город, открытая местность или побережье)
чертежи фасада здания с отметками уровня чистого пола
Для улучшения внешнего вида стеклопакета и уменьшения прогиба внешнего стекла рекомендуется применять стёкла разной толщины. Снаружи ставится более толстое стекло, внутри – более тонкое.
Источник