Температурные нагрузки на стекло

Растягивающие краевые напряжения могут быть вызваны разностью температур в разных частях стекла. Когда на улице стоят типичные для нашей страны зимние морозы, теплый воздух, идущий наружу изнутри помещений, нагревает поверхности стекла. При этом температура краевой зоны стекла, закрытой оконным профилем, как правило, ниже температуры в его центре.

Центральные части стекла, имеющие более высокую температуру по сравнению с краевыми зонами, стремятся расшириться. При этом более холодные краевые участки препятствуют расширению, что приводит к возникновению в них растягивающих напряжений. Трещины и микротрещины работают на поверхностях краев стекол как клинья, которые разрушают стекло, разрывая его. Характерная картина разрушения стекла под действием температурных напряжений в краевой зоне показана на рисунке. Картина разрушения показывает место зарождения трещины и характеризует характер и величину напряжений.

Риск разрушения, которое имеет начало по краям стекол, увеличивается в солнцезащитных стеклах, поглощающих тепловое солнечное излучение, под действием которого средняя часть стеклянной пластины сильно нагревается. Тени, которые могут падать на стекла, клейкая лента и рекламные объявления, наклеиваемые на стеклянную поверхность, увеличивают разницу температур между различными участками стекла, и вероятность разрушения возрастает.

Риск разрушения пластин обычного прозрачного строительного стекла и вероятность этого закономерно связаны со скоростью подъема температуры. Обычные (не экстремальные) перепады температуры наружного воздуха не могут быть причиной значительных напряженных состояний, которые могли бы привести к разрушению.

Когда разница температур между различными участками стеклянной пластины составляет 20 °С, риск разрушения отсутствует. При достижении разницы температур 40 °С вероятность разрушения составляет 20 %. Когда разница температур равна 55 °С, вероятность разрушения равна 50 % или, иначе говоря, половина стекол может разрушиться. И, наконец, когда разница температур превышает 90 °С, все обычные прозрачные строительные стекла разрушаются.

Температурное разрушение стекол может произойти и вследствие непосредственно термоудара. Однако этот случай гораздо менее вероятен, чем разрушение, вызванное краевыми и поверхностными напряжениями.