История стекла в архитектуре и методы его получения

История стекла в архитектуре и методы его получения

«История архитектуры — это история борьбы за окна», — так сказал в 1929 году великий архитектор и дизайнер Ле Корбюзье. Поэтому понятно, какое огромное значение имело изобретение стекла и последующее его применение в строительстве.

Стекло было известно уже в IX веке до н. э. Центром стеклоделия того времени была Александрия.

Говоря об истории применения стекла в строительстве, мы будем говорить, в основном, о методе выдувания и последующих за ним процессах.

Стекло древнего Рима

 Завоевание Иудеи римлянами в 63 году проложило путь стеклу в Рим. Римляне же стали первыми использовать стекло в строительстве.

До изобретения стекла в окна вставляли тонкие роговые пластины, слюду, бычьи пузыри, промасленную бумагу и т. д., а где-то их оставляли просто открытыми. Эти заменители оконного стекла можно было встретить у бедняков до середины 19 века.

Переворот в процессе стеклоделия произвело открытие метода выдувания стекла, позволившее вести дальнейшую обработку стекла. Метод выдувания стекла дал возможность, в последующих процессах, разворачивать стекло в лист и получать, таким образом, листовое, оконное стекло.

Впервые об оконных стеклах упоминает римлянин Лактанций в конце III века. Считают, что метод выдувания предложили сирийские мастера, жившие в Вавилоне. Произошло это между 27 годом до нашей эры и 14 годом нашей эры. Для выдувания они применили тонкую металлическую трубку, которая практически не изменилась до наших времен.

В Александрии около 100 года нашей эры нашли способ получения прозрачного стекла, добавляя в него оксид марганца.

С получением прозрачного стекла появились первые стеклянные окна. И хотя тогда они отличались плохими оптическими свойствами, они считались признаком роскоши. Цицерон говорил: «Беден тот, чье жилище не украшено стеклом».

Археологические раскопки показали, что первое по настоящему плоское стекло, а, следовательно, и первые стеклянные окна, сначала, стали появляться в самых важных зданиях Рима и самых роскошных виллах Геркуланума и Помпей.

В музеях Италии сохранились стекла из римских домов размером 30*30 см., а в Помпеях при раскопках бани нашли окно с бронзовой рамой, в которую было вставлено матовое стекло размером 100*70 см и толщиной 13 мм.

Древнеримское стекло было очень некачественным. Оно было либо матовое, либо окрашенное в зеленоватый цвет и содержало большое количество пузырей. Такую окраску, стеклу придавали примеси, входившие в его состав.

Однако, не смотря на низкое качество, это было первое целенаправленное применение стекла в архитектуре. Можно сказать, что с этого времени стекло связало себя с архитектурой и строительством навечно. И такая связь дала значительное ускорение развитию производства стекла.

Стекло Западной Европы

С развалом Западной Римской империи (476 г.) и возникновением на ее развалинах варварских Германских государств, стеклоделие Европы приходит в упадок. Однако оно восстанавливается и получает серьезное развитие с возникновением Венецианской республики (607г.)

На острове Торчелло в Венецианской лагуне сохранились остатки стекольной мастерской. Здесь изготавливали мозаичное стекло и простые сосуды, главным образом кубки и бутылки.

В Венеции сразу же появляются стеклодувные мастерские и к 9 веку она успешно начинает конкурировать с Византией. Хотя, как известно, венецианские мастера разработали собственные секреты составов и методов изготовления стекол. Хорошо известны венецианская мозаика и витражи, украшающие церкви в самой Венеции и по всей Северной Италии.

После взятия Константинополя крестоносцами (1204 г.) Венеция остается единственным мировым центром стеклоделия.

В 1330 году француз Коккерей нашел способ получения плоского стекла. Горячую стекломассу брали на кончик специальной трубки и раскручивали до получения стеклянного «блина». «Блин» потом обрезали, до нужного размера и получали оконное стекло.

Метод получения такого стекла назвали «лунным» — из-за формы получаемого блина. Но такой метод имел много недостатков, главные из которых — большой отход стекла при обрезании и наличие в центре стекла бугорка от стеклодувной трубки.

Иногда при применении «лунного» стекла малого диаметра свинцовые переплеты окна делали круглыми. Это сокращало отходы стекла и удешевляло его стоимость. Но всё равно стоимость стеклянных окон была очень высокой. Поэтому «лунный метод» был вытеснен так называемым «холявным», позволявшим вырабатывать плоское оконное стекло хорошего качества.

Известны случаи, когда стекла вставляли в окна только на время приезда хозяев замков. После отъезда хозяев их вынимали.

«Холява» — длинный стеклянный цилиндр, который выдувал стеклодел. Он мог достигать 3 метров в длину и до 45 см в ширину. Затем у цилиндра (в горячем виде) отрезали верх и дно, сам цилиндр разрезали по длине и укладывали на ровную плиту, которую помещали в печь. Там стеклянный лист разравнивали. Для разрезания стекла пользовались раскаленным железным прутом.

Алмаз для резки стекла начали применять только в шестнадцатом веке.

В средневековой Западной Европе на эпоху готики приходится расцвет изготовления витражных окон, где уже используется цветное стекло.

Позже оконное стекло стали производить в промышленных масштабах, но технология его производства оставалась старой — «холявной». По такой технологии изготавливали оконное стекло почти до конца 19 века.

В начале 20 века стекло стали производить на стекольных заводах. Принцип остался тот же – стекло плавили в печах и далее выдували. Но теперь «холяву» уже большего размера выдувала машина. Затем стекло «вытягивали» из печи при помощи валиков. Такой метод называли «вертикальной вытяжкой». Серьезным недостатком такой технологии была дороговизна стекла.

Методы получения стекла

 Существует много способов получения стекла:

Дутьевой метод (ручное и машинное выдувание). Это наиболее старый способ получения стекла.

Метод вытягивания. Из расплавленной стеклянной массы вытягивается широкая непрерывная лента стекла. Метод вертикального вытягивания используется с 1914 года. И годится для производства стекла толщиной от 0,5 мм.

Метод Либби-Оуэна (вертикально-горизонтальный). Представляет собой вытягивание стеклянной ленты вертикально и укладывание этой ленты на горизонтальную часть конвейерной ленты. Годится для производства стекла толщиной до 30 мм.

Метод формования листового стекла на поверхности расплава (флоат метод). Расплав стекла поступает из варочного бассейна в ванну расплавленного олова. Плотность олова в три раза больше плотности стекла, поэтому стеклянный расплав всплывает на поверхность ванны плоской стеклянной лентой с одинаковой толщиной от 1.5 до 12 мм. Важно то, что стекло, полученное таким методом, не требует полировки и шлифовки и имеет ровные края. Сейчас, большинство стекол и зеркал производится именно этим способом.

Метод прессования. Отмеренное количество стеклянного расплава помещается в стеклянную форму и прессуется. Применяется для изготовления пустотелых блоков, стеклянной черепицы, стеклянных облицовочных плит.

Метод литья и проката. Стеклянный расплав выливается на литьевой стол и раскатывается до необходимой толщины. Таким методом получают толстые стёкла и стёкла с орнаментом. Если в расплав ввести проволочную арматуру, то можно получать изогнутые стекла.

Метод вспенивания. Измельченное алюминиево-силикатное стекло смешивают с измельченным углеродом, закладывают в формы и нагревают до 1 000 град. С. Углерод окисляется и образует в расплаве пузырьки. Это делает стекло звуко- и водонепроницаемым.