Chemische Zusammensetzung und Beständigkeit

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Im Bauwesen werden fast ausschließlich Silikatgläser verwendet. Meistens das Kalk-Natron-Silikatglas, das bereits bei den Ägyptern verwendet wurde und im Wesentlichen aus den Grundstoffen Quarzsand, Kalk und Soda besteht.
Die Glasschmelze setzt sich aus Siliciumoxid (SiO2), Calciumoxid (CaO), Natriumoxid (Na2O), Magnesiumoxid (MgO) und Aluminiumoxid (Al2O3) zusammen.
Die Siliciumoxide bilden beim Erstarren des Glases kein ideal regelmäßiges Netzwerk aus SIO4-Tetraedern, sondern eine unregelmäßige Netzwerksstruktur in welche die Alkalien eingelagert sind.

Zusätzlich zu den oben genannten Bestandteilen befinden sich häufig noch geringe Anteile anderer Oxide wie Titandioxid (TiO2) und Eisenoxid in der Schmelze. Die Eisenoxide geben dem handelsüblichen Flachglas normalerweise seine charakteristische Färbung (Fe2+, blau-grün und Fe3+, gelb-braun). Neben dem Kalk-Natron-Silikatglas wird für spezielle Anwendungen auch Borosilikatglas eingesetzt, welches sich durch eine besonders hohe chemische Beständigkeit und hohe Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnet und daher u.a. als Brandschutzglas eingesetzt wird. Borosilicatglas besteht aus Siliciumoxid (SiO2), Bortrioxid (B2O3), Natriumoxid (Na2O), Kaliumoxid (K2O) und Aluminiumoxid (Al2O3).

Die Zusammensetzung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Viskosität in der Schmelze und damit darauf, wie das Glas verarbeitet werden kann. Je nach Zusammensetzung wird das Glasgemenge bei 1300°C bis 1600°C geschmolzen. Die Schmelztemperatur wird dabei mit den Alkalien gesenkt, denn die Schmelztemperatur von reinem SiO2 beträgt ca. 1700°C. Durch diese Beimengungen steigt gleichzeitig der Wärmeausdehnungskoeffizient des festen Glases von αT ca. 0,5×10e-6 1/K auf αT ca. 9,0×10e-6 1/K bei Kalk-Natron-Silikatglas und ca. 4,0×10e-6 1/K bei Borosilikatglas an.
Man teilt Gläser daher in Abhängigkeit des Wärmeausdehnungskoeffizienten auch in Weichgläser (αT > 6,0×10e-6 1/K) und Hartgläser (αT < 6,0×10e-6 1/K) ein.

Ein wesentlicher Vorteil von Glas gegenüber vielen anderen Werkstoffen ist seine chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von aggressiven Medien.