Das Flachglas, das als Baumaterial verwendet wird, besteht hauptsächlich aus Kalk-Natron-Silikat-Glas. Bei der Herstellung werden die Rohstoffe erhitzt und dann durch den anschließenden Kühlprozess die Ionen und Moleküle nicht in die Möglichkeit versetzt, sich zu ordnen. Dies führt dazu, dass Silizium und Sauerstoff nicht zu Kristallen zusammenfinden können, und der ungeordnete Zustand in Form von Glas eingefroren wird. Glas setzt sich somit aus einem unregelmäßig räumlich verketteten Netzwerk von Silizium (Si) und Sauerstoff (O) zusammen, in dessen Lücken Kationen eingelagert sind.

Wenn Glas auf etwa 1000 °C erhitzt und für eine gewisse Zeit gehalten wird, beginnt der Prozess der Entglasung. Dabei entstehen Siliziumkristalle, die sich von der eigentlichen Glasmasse abtrennen. Dieser Vorgang führt zu milchigem, opakem Glas.

Glas ist kein Festkörper im herkömmlichen chemisch-physikalischen Sinne, sondern eher eine erstarrte Flüssigkeit. Die Moleküle sind ungeordnet und bilden kein Kristallgitter. Das Fehlen dieser klaren Struktur ist einer der Gründe für die Transparenz des Materials. Es gibt jedoch auch weitere Theorien - zum Beispiel die Annahme, dass die Transparenz auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass Siliziumoxid eine sehr stabile Verbindung ist, die keine freien Elektronen aufweist, die mit Lichtstrahlung interagieren können.

    

 

Zug- und Druckfestigkeit

Die silikatische Grundmasse verleiht dem Glas Härte und Festigkeit, aber auch die bekannte und unerwünschte Sprödigkeit. Eine Eigenschaft, der man in jedem Anwendungsfall gebührende Beachtung schenken muss. Glas kennt, im Gegensatz etwa zu Metallen, keinen plastischen Bereich. Es ist elastisch bis zur Bruchgrenze. Der Bruch erfolgt daher plötzlich, ohne vorherige sichtbare Anzeichen.

Die Druckfestigkeit von Glas ist sehr hoch. Sie übertrifft diejenige von anderen Baumaterialien bei weitem. Daher stellt sie bei der praktischen Anwendung von Glas am Bau kaum Probleme dar. Entscheidend ist die Zugfestigkeit, insbesondere die Biegezugfestigkeit. Es ist bekannt, dass Glasfasern eine sehr hohe Zugfestigkeit aufweisen. Es besteht jedoch ein grosser Unterschied zwischen der Tragfähigkeit einer Glasfaser und einer Glasscheibe. Die Tragfestigkeit der Glasscheibe hängt praktisch nicht mehr vom Zusammenhalt in der chemischen Struktur ab, sondern von anderen Einflüssen. Glas ist in Wirklichkeit kein völlig kompakter Körper, sondern verfügt über zahlreiche Diskontinuitäten, als Oberflächenfehler in Form von Mikrorissen und Kerbstellen. Letztendlich bestimmen diese die praktische Festigkeit. Bemerkenswert ist zudem, dass die Festigkeit mit der Belastungsdauer abnimmt, daher gelten in der Praxis oft unterschiedliche zulässige Spannungen, je nach Art der Belastungsdauer. Eine typische Kurzzeitbelastung ist z. B. Windlast, während Schneelasten längerfristig einwirken.



 

Für verschiedene Glasarten zum Beispiel Geländer aus Glas sind anwendungsbezogene Spannungen zulässig (SIA 331, 329).

Merkgrösse für den Alltag: 1 m² Glas wiegt pro mm Dicke 2,5 kg. 1 m² Floatglas mit 6 mm Dicke wiegt 6 x 2,5kg =15kg.

Im Vergleich zu anderen Werkstoffen, etwa Holz, Metalle und Kunststoffe, besitzt Glas eine sehr harte Oberfläche.

Wärmeausdehnungskoeffizient

Verglichen mit anderen Werkstoffen besitzt Glas eine geringe Wärmeausdehnung, die zudem von der Zusammensetzung abhängt. Glaskeramik z. B. weist praktisch keine Wärmeausdehnung auf. Daher entfallen Spannungen, die sich aus unterschiedlich erwärmten Zonen ergeben können. Der Ausdehnungskoeffizient von 9,0 x 10^–6/K bedeutet, dass sich eine 1 Meter lange Floatglasscheibe bei einer Erwärmung um 100 °K um 0,9 mm ausdehnt. Für Aluminium läge der analoge Wert bei 2,4 mm.

Im Vergleich zu Metallen, ist die Fähigkeit von Glas, Wärme zu leiten, zwar sehr gering, gegenüber gebräuchlichen Isolationsmaterialien jedoch hoch. Sie spielt aber in der praktischen Anwendung am Bau nur eine unbedeutende Rolle, da die ausserordentlich gute Wärmedämmung von Isoliergläsern insbesondere auf der Wirkung von Wärmedämmbeschichtungen beruht.

Unter Temperatuwechselbeständigkeit versteht man die Fähigkeit, einem schroffen Temperaturwechsel zu widerstehen. Sie wird in Kelvin angegeben und stellt ein Mass für die Wahrscheinlichkeit eines so genannten Thermoschocks dar, d. h. eines Bruches infolge themischer Überbelastung. Je höher die Temperaturwechselbeständigkeit eines Glases ist, desto geringer ist die Gefahr für einen Thermoschock. Ein direkter Schluss aus der Temperaturwechselbeständigkeit auf maximal zulässige Oberflächentemperaturen einer Verglasung ist jedoch nicht möglich, da insbesondere die Temperaturverteilung im Bauteil massgebend ist.

Es handelt sich um einen Ionenaustausch, bei dem z. B. Na+ und Ca₂+-Ionen gegen H+ Ionen ersetzt werden, ohne dass das SiO₂-Netzwerk angegriffen wird. Daher hinterlässt dieser Prozess keine sichtbaren Spuren. Ein ähnlicher Prozess wird sogar genutzt um Gläser zu veredeln, beim so genannten chemischen Vorspannen.

Bei diesem Prozess reagiert die Lauge mit dem SiO₂-Netzwerk. Es entstehen lösliche Kieselsäuren, die Glasstruktur wird zerstört. Es bleiben sichtbare Verätzungen zurück, etwa wenn Zementmilch auf eine Verglasung gelangt. Schon nach kurzer Standzeit wird die Oberfläche angegriffen und es treten irreparable Schäden auf.

Gläser, die längere Zeit im Wasser stehen, können im Grenzbereich zwischen Wasser und Luft durch einen chemischen Prozess beschädigt werden. Durch das Herauslösen von Natriumionen kann in Verbindung mit Wasser Natronlauge entstehen. Bei einem ständigen Austausch des Wassers wird diese Lauge sofort stark verdünnt und ist damit ungefährlich. Im Übergang zwischen Wasser und Luft, wo das Wasser nur geringfügig ausgetauscht wird, oder bei einem Angriff von stehendem Wasser findet keine Verdünnung statt und damit kann eine Oberflächenbeschädigung durch die entstehende Natronlauge stattfinden.

 

Eine hervorragende Eigenschaft von Glas ist seine Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung, insbesondere für Licht. Dieses Merkmal, verbunden mit seiner hohen Festigkeit, seiner harten Oberfläche und seiner ausserordentlich hohen Beständigkeit macht Glas zu einem einzigartigen, praktisch nicht ersetzbaren, Baustoff.

  

Schalldämmung

Auf Grund seiner Dichte eignet sich Glas ausgezeichnet zur Schalldämmung. Glas wird jedoch im Vergleich zu anderen Baustoffen (Backstein, Beton, Holz, usw.) in der Regel nur in sehr geringen Dicken eingebaut, damit relativiert sich diese Aussage. Optimale Schalldämmwerte erreicht man mit entsprechend aufgebauten Isolierglas- oder mit speziellen Verbundsicherheitsglaselementen, deren Elementdicken vergleichsweise immer noch sehr gering sind.

Glas ist einer der beständigsten Baustoffe, den man sich vorstellen kann.

• Glas rostet nicht
• Glas fault nicht
• Glas wird nicht von Pilzen befallen
• Glas verwittert nicht
• Glas verfärbt sich nicht
• Glas nimmt keine Feuchte auf
• Glas gibt keine Feuchte ab
• Glas quillt nicht
• Glas schwindet nicht
• Glas verwindet sich nicht
• Glas widersteht Kälte und Wärme
• Glas wird weder spröde noch weich
• Glas ist UV- und lichtbeständig

Anwendungsmöglichkeiten