Ulaz za korisnike

Lijepljenje stakla na fasadama

|
Lijepljenje stakla na fasadama
 
Lijepljenje stakla na fasadama
Lijepljenje stakla na fasadama - Upotrebom lijepljenih točkastih držača za pričvršćivanje staklenih fasada zagrada se može slobodnije oblikovati, a homogenijom raspodjelom tereta u usporedbi s mehaničkim sistemima može se upotrijebiti tanja stakla

 Fasade od lijepljenog stakla ubrajaju se u lake ovjesne zidove, što znači da to nisu nosivi vanjski zidovi. Vlastita težina i opterećenja usljed vjetra prenose se na nosivi kostur. Za Structural Sealant Glazing Sisteme (SSGS) sa silikonskim ljepilom, koje smije prenositi samo male napone iz opterećenja usljed vjetra, egzistira direktrisa za Europsku tehničku dozvolu ETAG br. 002 (European Technical Approval Guidelines – ETAG).

Direktrisa navodi zahtjeve, postupke ispitivanja i metode procjenjivanja za lijepljene staklene konstrukcije za primjenu u fasadama i krovovima ili dijelovima s ostakljenjem u željenom kutu između vertikala i nagiba od 7° prema horizontalama i propisuje silikon kao ljepilo. Structural Sealant Glazing-elementi odnose prometna opterećenja preko ljepila, zbog čega građevinsko-tehnička dozvola postaje potrebna. Sistemi za koje se može izvesti računski dokaz stabilnosti su iznimka. SSG-sistemi, kod kojih se vlastito opterećenje ne preuzima preko okvirne konstrukcije, i koji ne posjeduju mehanička osiguranja, u Njemačkoj nisu dozvoljeni, ali mogu za upotrebu u drugim europskim zemljama preko EOTA (European Organisation for Technical Approvals) dobiti europsku dozvolu.

Dosad je u Njemačkoj dozvoljen samo jedan tip Structural Sealant Glazing-a, naime SSG s mehaničkom potporom i s mehaničkim Windsog-osiguranjem (od sisanja vjetra) pomoću spona ili profilnih preklopa. Windsog-osiguranje (od sisanja vjetra) garantira manju rezidualnu nosivost za slučaj, da lijepljeni spoj zakaže i zahtijeva jako brižljivu izvedbu rubova vanjskog stakla. U najjednostavnijem slučaju s vanjske se strane može zamijetiti uski okvir koji drži staklo, a u drugom u staklu izglodana stepenica koja prihvaća mehanički držač, ili Y-profil koji drži ukoso izrezana vanjska stakla. Lijepljene konstrukcije s mehaničkom potporom, ipak bez osiguranja od sisanja trenutno su dozvoljene do 8 m visine.

Sustavi

Osim navedenih SSG-sistema tu su prije svega točkasto spojeni, mehanički fiksirani stakleni elementi, koji se upotrebljavaju u staklenim fasadama. Kod dosad upotrebljavanih točkasto pridržavanih konstrukcija se opterećenja, koja djeluju u nivou okna u pravilu preko stijenke rupe, predaju na podkonstrukciju, a okomito na to djelujuće sile preuzimaju se preko vijkom učvršćenih tanjura ili konusa. Konstruktivna primjena stakla se ograničava priključnim mjestima, koja povezuju okna s podkonstrukcijom ili s drugim oknima. Uvjetovano posebnim mehaničkim svojstvima ravnog stakla – u visokogradnji se danas preferira upotreba ravnih stakala od vapnenca i natrona – treba navesti lomljivost i veliku zareznu osjetljivost kao i jaku sklonost pucanju pod točkastim opterećenjem.

Čisto lijepljeni točkasti spojevi nosivih konstrukcija i stakla bez dodatnih mehaničkih držača, koji prenose sile, koje stalno djeluju, trenutno se ne upotrebljavaju. Uzroci za neupotrebljavanja nove tehnike lijepljenja u staklenoj fasadogradnji su uglavnom nedovoljna znanja o dugoročnoj stabilnosti mjesta spajanja. Na temelju, u području građevinarstva uobičajenih životnih vijekova od minimalno 30 godina i trajnih opterećenja do kojih dolazi u toku korištenja može doći do teških dugoročnih oštećenja spojeva lijepljenjem sve do potpune delaminacije. U reverzibilna oštećenja se ubraja prihvat vode od strane polimera. Ireverzibilna oštećenja mogu biti ispiranje omekšivača iz polimera, degradacija samog polimera, razaranje kemijskih spojeva između ljepila i substrata kao i korozija gornje površine stakla.  Načini ljepljennja

Za lijepljene točkaste držače bez mehaničkog pričvršćenja moraju se upotrijebiti silikonska ljepila više čvrstoće, kao npr. poliuretani, akrilati i epoksidna smola, i obraća se pažnja na dodatna opterećenja kao što su vlastita težina ili snijeg. Za konvencionalno lijepljene staklene fasadne elemente, koji se isključivo smiju lijepiti sa silikonskim ljepilima, postoje postupci za ispitivanje, koji omogućuju dozvolu građevinske inspekcije.

Ti se testovi ne mogu prenositi na opisani način pričvršćivanja fasadnih elemenata s točkastim elementima, budući da se u tom slučaju radi o drugačijim opterećenjima i drugačijem odnosu površina i tereta. Dosadašnja su istraživanja pokazala, da ljepila s povišenom prekidnom čvrstoćom posjeduju druge mjerodavne kriterije za oštećenja od silikona (npr. starenje usljed UV-zraka), te da mehanička opterećenost unutar temperaturnih područja u fasadogradnji jako varira. Kao opterećenje lijepljenih mjesta danas uglavnom vrijede povišena temperatura i vlažnost kod nedovoljno provjetravanih građevinskih dijelova, agresivne tekućine za čišćenje i UV-zračenja koja kod transparentnih substrata dospijevaju u lijepljenu površinu.

Do danas su također otvorena pitanja o odgovarajućim postupcima testiranja za simulaciju tih opterećenja. Iako postoji mnoštvo normi o postupcima testiranja, na raspolaganju još uvijek ne stoji usuglašenost o rezultatima dugotrajne otpornosti lijepljenih spojeva u području fasada. Druga važnija točka je da do danas ne zadovoljava ponašanje lijepljenih spojeva u požaru.

Danas upotrebljavana ljepila i materijali za brtvljenje jako brzo zakazuju već kod temperatura, koje nastupaju kod malih, lokalno ograničenih požara. Strah od velikih požara oduvijek je u europskim područjima izražen državnim propisima za građevinarstvo. Europska komisija dala je najveće prioritete kod svojih novih propisa protupožarnoj zaštiti. I ta točka znatno sputava upotrebu tehnike lijepljenja u fasadogradnji. 

Tehnika spajanja

U stvarnosti se staklena površina sastoji, kao i kod mnogih drugih materijala, ne od samog osnovnog materijala, nego od za materijal tipičnog gornjepovršinskog sloja (ovdje: sloj gela), koji se stvara ovisno o atmosferskom sastavu okoliša od organskih kontaminatora, vodenog filma i isluženog korozijskog sloja. Čim se staklena površina stakla od vapnenca i natrona izloži atmosferi okoliša s u njoj sadržanom vlažnosti zraka, ona hidrolizira na njenoj površini. Taj kemijski sorbirani vodeni sloj adsorbira molekularnu vodu, koja sa svoje strane može s dostupnim alkalnim ionima reagirati stvaranjem lužine.

Tako nastaje brana između čvrste staklene strukture i organskog ljepila. Taj je sloj jako teško trajno ukloniti, budući da se usljed vlažnosti zraka brzo ponovno stvara. Stoga se kod lijepljenja stakla treba promatrati ne adhezija ljepila na idealnoj staklenoj površini, nego na realnoj staklenoj površini na kojoj se nalazi molekularna voda i hidroksilne grupe. Površinska energija stakla je s 500 mN/m znatno viša nego kod ljepila.

Na taj je način čisto teoretski moguće optimalno vlaženje pomoću ljepila. Kod realne staklene površine je to utoliko ograničeno, jer se ta površinska energija smanjuje usljed adsorbirane vode ovisno o debljini adsorpcijskog sloja. Alkali mogu dodatno smanjiti adhezijsku energiju, ako se nalaze na površini ili ako tamo dospiju. Budući da se ponašanje usljed starenja lijepljenog spoja određuje bitno graničnim slojem, koji se stvara između ljepila i substrata, rezultati lijepljenih slojeva silikonom ne mogu se bezuvjetno prenijeti na lijepljene spojeve stakla s drugim ljepilima.

Budući da kod točkastih pričvršćivanja može doći do većih napona koje treba podnijeti, upotreba drugih ljepila s povišenom prekidnom čvrstoćom može postati neophodna. Stoga se mora ispitati ponašanje tih lijepljenih spojeva u odnosu na starenje. Osim vlage, koja se u osnovi hvata na staklenu površinu, a koja za mnoga ljepila već predstavlja jedva premostivu prepreku kod rasporeda adhezionih sila, tu je i vlaga koja se kasnije udifundira u lijepljeni sloj, i koja uzrokuje usljed nastupajuće korozije stakla razorni alkalni napad na umjetni polimer. Izabrano ljepilo mora dakle prisutnu vlažnost površine stakla znati iskoristiti kod svog otvrdnjavanja. 

Za osiguravanje trajnosti staklena se površina mora tako stabilizirati, da uopće ne može doći do stvaranja korozije. Ta se stabilizacija izvodi prema današnjem stanju tehnike na idealan način pomoću multifunkcionalnih silana, koji se nanose ili prije ljepila kao posrednik u prianjanju na spojni dio, ili su već od strane proizvođača „ugrađeni“ u ljepilo.

Te molekule silana znaju uz pomoć vlage koja se lovi na površini stakla stvoriti stabilne kemijske spojeve, dok s druge strane omogućavaju spajanje upotrebljenom ljepilu. Samo silikoni mogu zbog svoje kemijske strukture slične silanima stvoriti, često bez upotrebe drugih posrednika, u prianjanju stabilne spojeve kod s tehničkog aspekta „teških“ staklenih površina za lijepljenje. Daljnji opći granični uvjeti za upotrebu umjetnih ljepila kao konstrukcijskih materijala su njihova temperatura i otpornost na UV-zrake kao i njihova otpornost na kemikalije npr. iz sredstava za čišćenje.

Danas su za različite spojeve stakla lijepljenjem na raspolaganju ljepila (npr. UV-umrežujući cijanakrilati za spojeve stakla lijepljenjem u unutarnjem području) i predtretiranja površina (npr. upotreba silanskih posrednika u prianjanju, vodeno čišćenje), koja osiguravaju trajnu funkciju lijepljenih građevinskih dijelova kod različitih opterećenja. Za točkasto spajanje staklenih elemenata sa specifičnim opterećenjima kod lijepljenja fasade i za dugačke cikluse upotrebe još nisu predočene iskustvene vrijednosti, tako da će eventualno morati doći do upotrebe modificiranih ljepila.

Istraživanjem

U Njemačkoj su dozvoljene staklene fasade lijepljene silikonskim ljepilima (Structural Sealant Glazing Systeme) i mehanički sistemi držača točkastog oblika, pri čemu sistem bez mehaničkog osiguranja kod visina preko 8 m u principu nije dozvoljen. Za staklene fasade s lijepljenim točkastim držačima dosad nije dodijeljena dozvola za upotrebu, iako se u europskim i prekooceanskim zemljama već godinama upotrebljavaju odgovarajući sistemi.

Upotrebom lijepljenih točkastih držača za pričvršćivanje staklenih fasada mogu se fasade što se tiče dizajna puno slobodnije oblikovati, a homogenijom raspodjelom tereta u usporedbi s mehaničkim sistemima, kod kojih stijenke rupe odvode opterećenje, moći će se upotrijebiti tanja stakla. Iz tog razloga trenutno različiti instituti rade na iniciranju istraživačkih projekata, koji se bave lijepljenim točkastim držačima.

Materijali