Стекло — универсальный материал при строительстве жилых, производственных и общественных зданий и для оформления интерьеров. Но специалистам известно, что стекло, выполняя свою основную функцию, в то же время является источником повышенной опасности.
Много написано о безопасных стеклах и требованиях к ним. Однако в последние годы в связи с частыми угрозами терактов и техногенных катастроф проблема безопасного остекления обострилась. Встал вопрос о разработке новых технологий производства стекла, которое при разрушении не разлетается на множество острых осколков и в то же время надежно защищает предметы, которые за ним хранятся.
Особое значение выбор вариантов остекления приобретает для музеев, библиотек, где в витринах, на стендах, в шкафах хранятся бесценные экспонаты и книжные раритеты.
К сожалению, в России в настоящее время не существует нормативных документов, регламентирующих правила применения безопасного остекления в строительстве. Разработка таких нормативных документов только ведется, и здесь необходимо искать взаимосвязанное решение нескольких проблем:
1. Выбрать комплекс потребительских свойств безопасного остекления, который полностью соответствует возможности его применения в реальных условиях эксплуатации (климатические условия, типовые строительные решения и т. д.).
2. Выбрать показатели качества безопасного остекления, характеризующие безопасность его применения (характеристики типичных преступных воздействий в нашей стране, возможность случайного разрушения стекла людьми в процессе их жизнедеятельности) и отсутствие вредных выделений в процессе эксплуатации.
3. Обеспечить согласованность разрабатываемых документов с уже действующими в России нормативными документами, как по показателям качества, так и по методам испытаний.
4. Обеспечить согласованность разрабатываемых документов с международными стандартами и стандартами ведущих зарубежных стран по показателям качества и методам испытаний для обеспечения конкурентоспособности продукции на международном рынке.
В настоящее время требования к безопасным стеклам регламентируются в России тремя стандартами: ГОСТ Р 51136–98 «Стекла защитные многослойные. Общие технические условия», ГОСТ 30698–2000 «Стекло закаленное строительное. Технические условия» и ГОСТ 30826–2001 «Стекло многослойное строительного назначения. Технические условия». В соответствии с этими стандартами, в зависимости от назначения, выделяют пять видов безопасного стекла.
Безопасное при эксплуатации. Стекло, которое должно защищать людей от несчастных случаев, например, падения детей из окон верхних этажей зданий; не допускать выпадения крупных осколков стекла при его случайном разрушении в результате ударов.
Безопасное к воздействию человека (антибандит, антивандал). Стекло, которое препятствует проникновению человека в защищаемое помещение и способно длительно противостоять взлому; в зависимости от вида и энергетических характеристик механического воздействия.
Пулестойкое. Стекло, способное защитить людей от выстрелов из огнестрельного оружия.
Взрывобезопасное. Стекло, способное защищать людей и материальные ценности от воздействия ударной волны, возникающей при взрыве.
Огнестойкое. Стекло, способное защищать людей и материальные ценности от огня и связанных с ним факторов (тепловое излучение, высокие температуры).
Поскольку безопасное остекление должно выполнять длительное время не только защитные функции, но и функции обычного строительного стекла, в указанных нормативных документах приводятся требования к его внешнему виду, оптическим искажениям, стойкости к воздействию климатических факторов (температуры, влажности, солнечного излучения). В зависимости от вида стекла, его категории сопротивления или класса устойчивости устанавливаются требования к выдерживаемым механическим и физическим воздействиям.
Стекло безопасное при эксплуатации подразделяется на шесть классов защиты — СМ1, СМ2, СМ3, СТ1, СТ2, СТ3. Первые три класса относятся к безопасным стеклам при испытании так называемым «мягким телом» (кожаный мешок, заполненный свинцовой дробью, весом 45 кг). Последующие три класса относятся к безопасным стеклам при испытании так называемым «твердым телом» (стальная пустотелая груша, весом 4,9 кг).
В последнее время безопасное стекло все больше используют в остеклении светопрозрачных конструкций, внутренних перегородок в зданиях и сооружениях, остеклении балконов и лоджий. В качестве стекол безопасных при эксплуатации используют или закаленное стекло, или стекло с пленкой (возможно, триплекс). Решать вопрос, какое стекло и где устанавливать, необходимо в каждом конкретном случае, у каждого вида стекла — свои достоинства и недостатки. Это зависит от многих факторов: условий эксплуатации, возможных нагрузок (ветровых, снеговых, перепадов давления).
Стекло безопасное к воздействию человека подразделяется на ударостойкое стекло и стекло устойчивое к пробиванию.
Ударостойкое стекло бывает трех классов защиты — А1, А2, А3. Ударостойкому стеклу присваивают определенный класс защиты после испытаний стекла падающим шаром массой 4,11 кг с различных высот: А1 — с высоты 3,5 м; А2 — 6,5 м; А3 — 9,5 м. При этом на стекло воздействует различная энергия удара.
Стекло устойчивое к пробиванию в свою очередь также подразделяется на три класса защиты — Б1, Б2, Б3. Каждому классу защиты соответствует определенное количество ударов обухом топора и лезвием топора. При этом для класса защиты Б1 ударов должно быть от 30 до 50, для Б2 — от 51 до 70, для Б3 — свыше 71 удара.
Ударостойкое стекло — это многослойное стекло. Это — или одно листовое стекло с нанесенной на него защитной пленкой, или несколько листовых стекол, соединенных между собой защитной пленкой или полимерной фотоотверждаемой композицией. Толщина многослойных стекол может быть от 4 до 100 мм. Многослойное стекло, как и обычное листовое стекло, при ударе будет разрушаться, но его основная задача — препятствовать проникновению человека в защищаемое помещение и длительно противостоять взлому, поэтому осколки листового стекла должны удерживаться полимерной композицией и после удара не выпадать.
Пулестойкое стекло в зависимости от вида используемого огнестрельного оружия и характеристики поражающего элемента (пули) имеет шесть классов защиты. Так, для защиты от пистолета толщина многослойного стекла может быть от 15 до 18 мм, для защиты от автомата — от 28 до 42 мм. Толщина многослойного стекла зависит от вида составляющих его стекол и защитной пленки или фотоотверждаемой композиции.
Стекло взрывобезопасное, в зависимости от уровня устойчивости при воздействии воздушной ударной волны с определенными параметрами, в соответствии с ГОСТ 30826 подразделяется на классы взрывобезопасности по давлению ДВ1 — ДВ5 и удельному импульсу И1 — И5.
Критерием классификации взрывобезопасного стекла являются соответствующие предполагаемой угрозе величины выдерживаемого им пикового давления на фронте воздушной ударной волны, воздействующей на поверхность стекла (отраженная ВУВ). Давление выражается в кПа (от 20 до 175), а удельный импульс — в кПа мс (от 150 до 750). В качестве взрывобезопасных стекол могут использоваться стекла с полимерными пленками, закаленные стекла, многослойные стекла в зависимости от требуемого класса взрывобезопасности и условий эксплуатации (размеры стекол, рабочие температуры и влажность воздуха в месте применения).
Огнестойкое стекло в зависимости от предела огнестойкости классифицируется в соответствии с требованиями ГОСТ 30247.0–94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования». Огнестойкое стекло обычно представляет собой многослойное стекло, где количество, вид и толщина слоев определяются требуемым классом защиты.
Следует отметить, что одно и то же стекло может выполнять несколько функций, например, быть пулестойким и огнестойким одновременно. Отнесение стекла к тому или иному виду определяется чаще всего его техническими характеристиками, проверенными при испытаниях.
В современных условиях, когда площади остекления по отношению к общей площади строительства увеличиваются, когда расширяется рынок используемого стекла, необходимо тщательно анализировать факторы окружающей среды, воздействующие на стекло, строительные конструкции, условия эксплуатации, влияющие на работоспособность и требуемые характеристики остекления, возможные последствия террористических актов и катастроф.
Ольга Александровна Емельянова, заместитель заведующего отделом, заместитель руководителя Испытательного центра «Стекло», ОАО «Институт Стекла», Москва
Александр Георгиевич Чесноков, кандидат технических наук, руководитель Испытательного центра «Стекло», ОАО «Институт Стекла», Москва