Festigkeit und Qualität

Die Festigkeit des spröden Werkstoffs Glas ist für die dauerhafte Leistungsfähigkeit von Glaskonstruktionen entscheidend. Sie wird maßgeblich durch die Oberflächenqualität sowie den Umgebungsbedingungen in der Anwendung bestimmt. Ziel der Forschung in diesem Bereich liegt u. a. auf dem Gebiet der Kantenfestigkeit und deren Optimierung, an der Flächenfestigkeit, sowie an der Hochtemperaturfestigkeit von Gläsern. Dabei werden zerstörende und zerstörungsfreie Methoden eingesetzt.

Bei Fassaden- und Dachverglasungen können durch direkte Sonneneinstrahlung thermisch induzierte Glaskantenbrüche entstehen, welche in der aktuell verfügbaren Normung keine Berücksichtigung finden. Ziel der Forschung ist es, die physikalischen Zusammenhänge zum thermisch induzierten Glasbruch fundiert zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse werden durch die Mitarbeit in Normungsgremien und Industrieverbänden der Praxis zugänglich gemacht.

Speziell bei thermisch vorgespannten Gläsern können Einschlüsse im Rohglas neben den optischen Eigenschaften auch die Sicherheit des jeweils daraus hergestellten Bauproduktes negativ beeinflussen. Dies ist insbesondere bei Nickelsulfid der Fall, einer Einschlussart die durch zeitverzögerte Kristallumwandlung eine Volumenzunahme erfährt, welche zu Spontanbrüchen von Temperglas führen kann. Im Allgemeinen bewegen sich die relevanten Einschlüsse an der Grenze der optischen Detektierbarkeit für zeitgemäße Herstellprozesse. Diese liegt im Bereich von 50µm bis 500µm.

Wesentliche Kenngröße für die sichere Bemessung von Glas im konstruktiven Ingenieurbau ist die mechanische Festigkeit. Diese wird durch mikroskopisch kleine Schäden an der Glasoberfläche bestimmt. Durch den Vorspannprozess werden Eigenspannungen in Form von Druckspannungen an der Oberfläche und Zugspannungen im Kern des Glases eingebracht. Hierdurch kann die Tragfähigkeit des Glasbauteils deutlich gesteigert werden.

Mechanische Spannungen machen Glas zu einem doppelbrechenden Material, dass dann richtungsabhängige optische Eigenschaften hat. Trifft polarisiertes Licht auf Glas, das Spannungen aus einem thermischen Vorspannprozess oder aus mechanischen Lasten erfährt, können optische Irisationen beobachtet werden. Diese schwarz-weißen oder farbigen Muster können an Glasfassaden beobachtet werden und werden als Anisotropie bezeichnet.