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Chemische Zusammensetzung und Beständigkeit

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+ blaugrün und Fe3+ gelbbraun).

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. Borosilikatglas 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 1.300°C bis 1.600°C geschmolzen. Die Schmelztemperatur wird dabei mit den Alkalien gesenkt, denn die Schmelztemperatur von reinem SiO₂ beträgt ca. 1.700°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. Daher teilt man Gläser 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 besonderer Vorteil von Glas gegenüber vielen anderen Werkstoffen ist seine chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von aggressiven Medien.