CHƯƠNG 1

VẬT LIỆU KÍNH XÂY DỰNG

1.1.Khái niệm
Thuỷ tinh thường ở thể rắn dạng vô định hình sản xuất bằng cách làm nguội
khối silicát nóng chảy. Quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn là quá trình
thuận nghịch. Chính vì vậy mà việc tái chế lại thuỷ tinh đã qua sử dụng rất kinh
tế và có ý nghĩa môi trường cao.
Chế tạo thuỷ tinh bằng cách nấu trong lò đến nhiệt độ 1500- 1600 oC hỗn
hợp các nguyên liệu như: cát thạch anh, đá vôi, sôđa (Na 2CO3) và sunphat natri
(Na2SO4), đôlômít, tràng thạch và các phụ gia dùng để làm trong, chất khử, chất
tạo màu, chất rút ngắn thời gian nấu, điều chỉnh tính chất như B 2O3, MnO,
SnO2, CaO... Chất Na2O làm giảm nhiệt độ chảy, K 2O tạo màu sáng và tăng
tính xuyên sáng, Al2O3 làm tăng cường độ...
Thuỷ tinh xây dựng có các thành phần oxit như sau: Si0 2: 64-73,4%; Na20:
10-15,5%; Ca0: 2,5-2,6% và các oxit khác: K20, Mg0, Al203, Fe203, B203…
Nhiều công trình nổi tiếng trên thế giới đã được xây dựng và sử dụng kính
làm tường, của sổ, mái nhà ().
Kính còn được dùng làm hàng rào và dùng làm chất liệu trang trí cửa sổ ().
Với nghệ thuật trang trí kiến trúc, kính từ xưa đã rất được sử dụng làm chất liệu
tranh mái vòm trong các nhà thờ, tranh tường ()...
Tại Việt Nam, việc sử dụng kính vào các công trình xây dựng lại càng có ý
nghĩa cao vì trong điều kiện nhiệt đới nóng ẩm bề mặt vật liệu bao che các
công trình rất hay bị nấm mốc, màu sắc sẽ phai dần. Kính xây dựng và trang trí
luôn trong suốt, màu sắc không bị phai giữ cho bề mặt công trình không thay
đổi, khi chỉ cần lau chùi vệ sinh. Nhưng do kính hấp thụ năng lượng bức xạ
mặt trời quá lớn nên việc sử dụng các tấm lớn kính vào các công trình xây
dựng cần chú ý tới màu sắc, độ dày, lớp không khí giữa 2 tấm kính, lớp phủ bề
mặt v.v...
Để sản xuất kính người ta dùng cát thạch anh hạt nhỏ, tinh khiết, xôđa

(Na2CO3), Na2SO4, K2CO3, đôlômit, đá phấn và các loại phụ gia như B 2O3, MnO,
SnO2, CaO.

Kính phẳng

1


Toà nhà bằng kính mang tên Pei-Bau là Mái vòm bằng kính của toà nhà
phần mở rộng của Bảo tàng lịch sử Đức
Quốc hội Đức (Reichstag)
Hình 1.1.Công trình sử dụng chất liệu kính

Kính được ứng dụng làm cả tường ngăn Cửa sổ sử dụng kính trang trí
(hàng rào).
Hình 1.2. Chất liệu kính làm hàng rào, trang trí cửa sổ

Tranh kính trên mái vòm

Tranh kính trên tường
Hình 1.3.Nghệ thuật tranh kính

Kính ốp tường

2


Blôc kính màu

Kính cán vân hoa


Kính cắt mài

Kính tấm kéo ngang

Gương

Kính màu

Kính bảo ôn

Kính sử dụng làm bàn trà

Gần gũi thiên nhiên nhờ sử dụng kính
Hình 1.4.Các sản phẩm kính của Viglacera

1.2.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Nguyên liệu chính là thạch anh Si02, sô đa Na2C03, đá vôi, Na2S04…
Công đoạn chính là nấu thuỷ tinh tới nhiệt độ 1500-1600 oC tạo sự đồng
nhất, độ trong.
- Trong khoảng 800 - 900oC, hình thành khối silicát.
- Trong khoảng 1150 - 1200oC khối thuỷ tinh trở thành trong suốt, nhưng còn
nhiều bọt khí.
- T = 1400- 1500oC, gần như không còn bọt khí, tạo thành khối lỏng đồng nhất.
Để tăng độ dẻo, hạ nhiệt độ xuống 200- 300 oC.
Công đoạn tạo hình bằng các phương pháp: kéo tạo tấm dày 2,6 mm, rót,
cán, ép, thổi.

3



Hình 1.3.Chế tạo sợi thuỷ tinh bằng phương pháp ly tâm (a) và phương
pháp thổi (b)
1. Bể chứa dụng dịch chảy lỏng
2. Tia chất chảy lỏng
3.Bộ phận tăng nhiệt

4.Ống nối để chuyển không khí nén hoặc hơi nén
5. Bộ phận ly tâm
6. Sợi thuỷ tinh

Nhiệt độ 800-9000C là nhiệt độ hình thành silicat. Vào cuối thời kì hình thành
silicat nhiệt độ 1150-12000C, khối thuỷ tinh trở lên trong suốt nhưng vẫn còn
chứa nhiều bọt khí, việc tách bọt khí kết thúc ở 1400-1500 0C. Cuối giai đoạn
này khối thuỷ tinh hoàn toàn tách hết khí và nó trở thành đồng nhất. Để có độ
dẻo tạo hình cần thiết phải hạ nhiệt độ xuống đến 200-300 0C. Độ dẻo của khối
thuỷ tinh phụ thuộc vào thành phần hoá học của nó. Các oxyt SiO 2, Al2O3 làm
tăng độ dẻo còn các oxyt Na2O, CaO thì ngược lại, làm giảm độ dẻo.
Việc chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái thuỷ tinh (rắn) là một quá trình
thuận nghịch. Khi để trong không khí và ở nhiệt độ cao cấu trúc vô định hình
của một số loại thuỷ tinh có thể chuyển sang kết tinh.
Về thành phần hoá học kính xây dựng gồm 75-80%SiO2.
1.3.Các tính chất của kính
1.3.1.Khối lượng riêng, khối lượng thể tích
Khối lượng riêng của thuỷ tinh xây dựng là 2,5 g/cm 3. Các loại thuỷ tinh đặc
biệt từ 2,2-6,0g/cm3.
Khối lượng thể tích là 2400-2600kg/m3 (loại đặc); loại rỗng có khối lượng
thể tích nhiều khi nhỏ hơn nước.
1.3.2.Tính chất cơ học
Cường độ chịu nén của thuỷ tinh tương đối cao 600- 1000kG/cm 2

Cường độ chịu kéo của thuỷ tinh thấp 30-90 kG/cm 2. Sợi thuỷ tinh có cường
độ chịu kéo đến 1000-4000kG/cm2.
Ròn dễ vỡ, chịu uốn kém
− Môđun đàn hồi
Môđun đàn hồi của kính dao động trong khoảng 48000-83000kG/cm 2 (đối với
kính thạch anh: 71400kG/cm 2). Sự có mặt của các oxýt CaO và B 2O3 (có thể
đến 12%) làm môđun đàn hồi tăng lên.
-

Khả năng gia công cơ học
4


Kính có khả năng gia công cơ học, cắt được bằng dao có đầu kim cương; mài
nhẵn đánh bóng được. Ở trạng thái dẻo (khi nhiệt độ 800-1000 0C) có thể tạo
hình, thổi, kéo thành tấm, ống, sợi.
1.3.3.Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của kính thường khi nhiệt độ nhỏ hơn 100 0C là 0,340,71kCal/m.0C.h. Kính thạch anh có độ dẫn nhiệt lớn nhất (1,16kCal/m. 0C.h).
Kính chứa nhiều oxyt kiềm có độ dẫn nhiệt nhỏ.
1.3.4.Độ bền hoá học
Thuỷ tinh có độ bền hoá học cao đối với đa số các môi trường xâm thực,
loại trừ axít HF và H3PO4. Các ôxít kiềm càng ít thì độ bền hoá học của thuỷ
tinh càng cao.
1.3.5.Tính chất quang học
Tính chất quang học, là tính chất quan trọng và được đặc trưng bằng chỉ tiêu
xuyên sáng (tính trong suốt, chiết quang, phản quang, tản xạ). Kính xây dựng là
sản phẩm silicat thường cho tất cả phổ quang phổ nhìn thấy đi qua.
Hệ số xuyên sáng của thuỷ tinh đạt 0,89. Nếu thuỷ tình có thành phần thay
đổi hay màu sắc thì hệ số xuyên sáng giảm.
1.3.6.Đặc tính trang trí

Chất liệu thuỷ tinh hay kính có bề mặt phẳng, trong suốt nên thường được
dùng làm cửa sổ lấy ánh sáng. Kính trắng và kính màu đều rất bền vững trong
môi trường, không bị rêu mốc, chịu ẩm và chống thấm cao, rất phù hợp với
điều kiện khí hậu Việt Nam. Kính làm cửa, cửa sổ hay tường bao che đều có
khả năng để ánh sáng xuyên qua, giảm tiêu thụ năng lượng góp phần tạo nên
kiến trúc bền vững. Để trang trí ngoại thất thì kính màu và khung bằng hợp kim
nhôm, chất dẻo là chất liệu trang trí không thể thiếu trong kiến trúc hiện đại.
Mảng tường kính lớn sẽ tạo nên ấn tượng mạnh hay vẻ đẹp quý tộc, giàu sang.

Kính ốp tường

5


Blôc kính màu

Kính cán vân hoa

Kính cắt mài

Kính tấm kéo ngang

Gương

Kính màu

Kính bảo ôn

Kính sử dụng làm bàn trà
Gần gũi thiên nhiên nhờ sử dụng kính

Hình 1.4.Các sản phẩm kính của Viglacera
6


1.4.CÁC SẢN PHẨM KÍNH
Các sản phẩm kính rất đa dạng (Hình 1.4), kính Viglacera là các chất liệu
được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt và trang trí kiến trúc. Các loại kính có
kích thước và độ xuyên sáng được nêu trong bảng 1.1.
Bảng 1.1.Các loại kính và kích thước
Độ
Loại kính
Dày, mm
Rộng, mm
Dài, mm
xuyên
sáng,%
Kính cửa
2-6
300-200
500-2200
84-87
Kính nhẵn bóng
4-7
250-1400
300-2200
84
Kính tủ trưng bày, kính bề
mặt
- Nhẵn bóng
6,5-8

2000-3000 2500-6000
84
- Không nhẵn bóng
6-10
1700-3500 2300-4500
84
Kính có cốt
- Nhẵn bóng
5
700
1800
60
- Không nhẵn bóng
5,5
300-1400
600-1800
60
Kính tôi
4,5-6
600-1200
1200-2000
84
Kính giữ nhiệt
2-6
250-2000
250-2200
65-75
Kính phủ màng
2-6
250-300

250-1200
10-80
Kính hoa văn, trang trí
3,0-6,5
400-1200
400-1800
40
Kính mờ đục
3-6
250-1000
250-1800
60
Kính luợn sóng
5,5
600-1400
1000-1200 60-75
Kính màu
3-6
250-1200
250-1600
10-80
Chất liệu kính phẳng
Chất liệu kính phẳng là sản phẩm chính của nhà máy kính. Kính phẳng dùng
làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính quầy hàng, trang trí nội ngoại thất.
Kính cửa có chiều dày từ 2-6mm và lớn hơn 6mm. Chiều dày kính tăng thì
khả năng xuyên sáng giảm.
Các dạng kính phẳng, công dụng và kích thước của kính phẳng được nêu trong
và Error: Reference source not found.
- Kính cửa sổ, là loại trong suốt, không gia công bề mặt và có độ dày cũng từ
2-6mm. Kính cửa sổ có các tính chất cơ lý như trong .

- Kính tôi, (Hình 1.5.) nhận được bằng cách tôi kính đến nhiệt độ 540-650 oC rồi
làm nguội nhanh bằng khí lạnh. Loại này có các tính chất cơ học tăng, chịu
nhiệt tốt, cứng gấp 4-6 lần kính bình thưòng. Khi vỡ thì vụn nhỏ, không gây
nguy hiểm. Có 2 loại kính tôi: kính tôi phẳng (GLACO-F) và kính tôi cong
(GLACO-C). Kính tôi dùng che chắn bên ngoài, để làm quầy trang trí, che chắn
cầu thang. Có thể uốn cong theo thiết kế, làm cabin, tủ bày đồ, tường...

7


Hình 1.5..Kính tôi nhiệt an toàn:Tường và tranh tường 3D bằng gạch kính

Hình 1.6.Kính có cốt: a- kính mắt lưới to; b- kính mắt lưới nhỏ
- Kính có cốt có lưới thép mạ crom, niken làm kính cho mái nhà để lấy ánh
sáng vì khi vỡ sẽ được lưới thép giữ lại. Trong quá trình cán, bên trong tấm
kính, đặt lưới kim loại đường kính 0,4-0,5mm (Error: Reference source not
found1.6).
- Chất liệu kính hoa là loại kính phẳng được cán một hay hai mặt tạo hình vẽ
hoa văn, nhờ vào trục cán được đắp đá hoa cương, nhờ vậy mà kính hoa có độ
phản quang khác nhau và tạo tính trang trí cao. Nhờ tính chất quang học mà
kính tạo nên các sản phẩm như pha lê (Error: Reference source not found1.7).

Kính hoa

Kính “băng tuyết”
Hình 1.7.Kính hoa và kính mờ
Bảng 1.2.Các tính chất cơ lý của kính cửa sổ
Các đặc tính cơ lý
Khối lượng thể tích, kg/m3
Giới hạn cường độ, kG/cm2 (MPa):

- Chịu nén
- Chịu kéo
- Chịu uốn
Độ xuyên sáng, %, không nhỏ hơn
Độ cứng theo bậc thang

Các thông số
2420-2590
600-1200
700-1000
400-600
84-87
4,5-7,5
8


Mô đun đàn hồi, kG/cm2
634600
Hệ số dẫn nhiệt, kCal/(m.oC.h)
0,83
Hệ số giãn nở
90x10-7
-Chất liệu kính mờ, kính hoa mờ nhận được từ kính cửa sổ qua gia công cơ
học bằng phun tia cát.. Kính mờ nhận được bằng phun nhanh hai lần. Kính hoa
văn mờ nhận được từ kính màu qua phun cát một lần theo hoạ tiết.
Kính phẳng màu, tạo bởi loại một lớp màu hoặc 2 lớp. Kính một lớp màu
nhận được bằng cách cho thêm các bột màu, loại màu xanh bằng cách cho
thêm cobal, màu tím cho 10-20% Mg0 và nikel và màu vàng, màu xanh lá cây
cho 20-50% Cr0, Cu0, Fe203.
- Kính Low- E, là loại kính mới sản xuất theo công nghệ của Anh, được phủ lớp

màu phản quang, không hấp thụ năng lượng mặt trời vào mùa hè và giữ nhiệt
ấm trong phòng khi chịu khí hậu lạnh mùa đông. Có nhiều màu sắc đẹp để
trang trí mặt ngoài công trình và mang phong cách kiến trúc xanh, hiện đại.
Cấu kiện kính
- Kính paket, kính cấu kiện, giống như kính blôck kính paket được dùng ốp
tường, blôc xây tường, lợp mái để lấy ánh sáng (Error: Reference source not
found1.8).

Hình 1.8..Mái nhà bằng paket kính

Hình 1.9..Chất liệu kính mozaic

9


Hình 1.10. Tác phẩm nghệ thuật(nàngMona Lisa) bằng chất liệu kính mosaic
Chất liệu kính mozaic
Với các viên kính nhỏ, thường là hình khối chữ nhật và đa dạng về màu sắc
(Hình 1.9) nên chúng thường được sử dụng làm chất liệu để ghép tạo các tác
phẩm nghệ thuật (Hình 5.14) như tranh tường, tranh trần, quầy trang trí, vv...
5.3.5. Kính an toàn
Kính an toàn, kính cường lực, bán cường lực, hộp kính, kính hoa văn (hình
1.8)…đang ngày càng được ưa chuộng trên thị trường. Kính an toàn được sản
xuất tại Vinaconex, Viglacera , Eurowindow ... Từ nguyên liệu kính thường, sản
xuất ra những sản phẩm kính an toàn, kính cường lực - bán cường lực, hộp
kính và kính hoa văn. Kính cường lực và bán cường lực của Eurowindow có độ
cứng cao nên chịu được lực va đập mạnh gấp 4-5 lần so với kính nổi thông
thường cùng loại, cùng độ dày và kích thước, chống rung, chịu sốc nhiệt lên
đến 200oC. Kính hoa văn được sản xuất trên công nghệ gia công khắc chìm
CNC nên đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ cao của khách hàng. Hiện nay,

Eurowindow sản xuất được hộp kính và hộp kính khổ lớn với kích thước 2,7 x
3,5m. Hộp kính của Eurowindow được nạp khí Argon (khí trơ) làm giảm tối đa
tiếng ồn từ môi trường xung quanh, đồng thời làm tăng khả năng cách nhiệt.

10


Kính qua bể cảnh
Eurowindow

Kính sàn

Gia công kính an toàn tại

Kính vách nhà cao tầng
Hình 1.11.
5.3.6.Chất liệu kính điêu khắc
Chất liệu kính điêu khắc thu được từ việc sử dụng kính với nghệ thuật khắc
kính và phối màu hay dán đê can theo hoạ tiết nghệ thuật được sử dụng rất
rộng rãi làm chất liệu trang trí. Kết quả của hiệu ứng ánh sáng và hiệu ứng màu
sắc tạo ra một chất liệu trang trí có một không hai. Tạo ra các sản phẩm như
vách ngăn kính, trần kính lung linh với các mảng kích thước rộng lớn có thể
lên tới hàng trăm mét, gây ấn tượng và là điểm nhấn trong ngôi nhà.
Kính phẳng dùng để làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính các quầy trưng bày, để
hoàn thiện bên trong và ngoài nhà. Bên cạnh kính thường người ta còn chế tạo
những loại kính phẳng đặc biệt như kính hút nhiệt, kính có cốt, kính tôi, kính
trang trí nghệ thuật, v.v...Kính làm cửa, có 3 loại với các chiều dày khác nhau:
2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 10mm. Khi chiều dày của kính tăng, khả năng xuyên sáng
của kính giảm.
11



a. Kính dùng để bưng quầy trưng bày
Kính dùng để bưng quầy trưng bày được chế tạo bằng cách đánh bóng hoặc
không đánh bóng với kích thước 3,4 x 4,5m và chiều dày 5 - 12mm, trong xây
dựng còn dùng cả kính cường độ cao như kính tôi và kính có cốt. Để chế tạo
những loại kính có các tính chất đặc biệt trong quá trình sản xuất người ta có
thể cho thêm các oxit kim loại hoặc phủ trên mặt kính những màng kim loại,
màng oxit hoặc màng bột màu. Để lớp phủ đồng nhất, quá trình phải được thực
hiện trong môi trường chân không. Bằng những biện pháp đó có thể tạo cho
kính khả năng phản quang hoặc các tính chất trang trí thích hợp. Kính phản
quang dùng để giảm sự đốt nóng của ánh sáng mặt trời hoặc để điều hòa ánh
sáng.
1.6.GIA CÔNG CHẾ TẠO KÍNH NGHỆ THUẬT
Phương pháp phun tia cát
Trên bề mặt kính được phun cát áp lực 5-6atm có khuôn trổ hoặc không. Tia
cát sẽ cắt bào mòn bề mặt kính tạo cho kính có hình thức bề mặt đặc biệt, có
độ mờ, hoa mờ hoặc dạng hoa băng tuyết.
Phương pháp cắt
Cắt sâu vào bề mặt kính tạo rãnh hình ba mặt. Sau đó được phủ lớp polime
bằng phương pháp hoá học, sau đó nhúng vào hỗn hợp nóng chảy H 2S04 và
nước. Kết quả tạo cho kính óng ánh như pha lê hay giống như kim cương.

Kính qua bể cảnh
Eurowindow

Kính sàn

Gia công kính an toàn tại


Kính vách nhà cao tầng
Hình 1.12. Kính an toàn
Vẽ bằng màu
Trên bề mặt kính được vẽ, sao chép hoạ tiết bằng bột màu silíc dễ chảy, đặc
biệt
12


là sau khi vẽ xong mang vào nung, bột màu sẽ chảy và bám chặt lên mặt kính.
Có loại chỉ vẽ màu trên kính mà không nung.
Gia công hoá học
Đây là phương pháp khắc mặt kính bằng axit nóng chảy. Bột màu cùng axit
được đun nóng và vẽ trên mặt kính theo hoạ tiết thiết kế. Phương pháp này
được sử dụng để vẽ tường, trần nhà.
Trang trí kính, tường bằng cắt dán đê can
Chất liệu đê can được cắt và dán theo đúng mẫu hoạ tiết thiết kế trên kính.
Phương pháp này rất thông dụng vì trang trí nhanh và rất ấn tượng về màu sắc
và độ bóng của đề can. Đề can (viết tắt của từ Decalcomania có gốc từ tiếng
Pháp décalcomanie), đôi khi được viết là đềcan, decal, đềcal... là một loại nhãn
tự dính. Đê can có cấu tạo và một số đê can dán kính, dán tường có in sẵn
hoạ tiết đẹp (Hình 5.16). Đê can có cấu tạo 4 lớp: Lớp mặt có thể là giấy, màng
nhựa tổng hợp hoặc vải, có thể được tráng hoặc không tráng các chất vô cơ
như cao lanh hoặc tấm kim loại. Lớp mặt thường có khả năng in, viết được.

Hình 1.13. Đê can trang trí
Lớp mặt có thể phủ lớp màng trong, ngăn hơi ẩm và bụi. Lớp keo thường là
acrylic phủ vào đáy lớp bề mặt. Lớp ngăn cách chống dính bằng silicon phủ lên
trên lớp đế. Lớp đế có thể là giấy kraft hay glassine nhằm bảo vệ keo

13