Glasbruch durch Temperaturzwang

Eine oft unterschätzte Ursache für Glasschäden sind Temperatureinwirkungen. Kann sich ein Bauteil bei steigender Temperatur nicht ausdehnen, zum Beispiel durch Einbau in einer direkt anliegenden Rahmenkonstruktion aus Metall, entstehen sehr hohe Spannungen in der Scheibe.

Charakteristische Ausprägung des Bruchbildes eines sogenannten Thermobruchs
Charakteristischer Bruchursprung eines sogenannten Thermobruchs
Floatglas, Kantenbruch durch thermische Erwärmung

Auch bei einer ungleichmäßigen Erwärmung des Glases entstehen in der Scheibe Zugspannungen, welche zum Versagen führen können. Eine Ursache für derartige Zwangsbeanspruchungen sind z. B. eine teilweise Abschattung der Scheibe bei direkter Sonneneinstrahlung oder eine lokale Erwärmung durch Lampen und Heizkörper. Ebenso können Folienbeklebungen, Bemalungen oder ein zu großer Scheibeneinstand zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Glases führen und damit zum Auslöser für den sogenannten "Thermobruch" werden. Häufig reicht aber auch ein zu nahes Abstellen von Gegenständen vor einer Verglasung zur Entstehung einer ungleichmäßigen Temperaturbeanspruchung. Schadensursächlich ist somit eine erhöhte Absorption, welche bei ungleichmäßiger Erwärmung der Verglasung durch diese Zwangsbeanspruchung kritische Zugspannungen entlang der Glaskante herruft, welche insbesondere bei thermisch entspanntem Floatglas und geschnittener Kantenqualität (KGS) eine verringerte Tragfähigkeit aufweist. Das Bruchrisiko kann hierbei grundsätzlich durch Kantenverletzungen, bspw. im Rahmen der Glasmontage, deutlich erhöht werden. Für die fraktografische Ausprägung des Thermobruchs ist es dabei charakteristisch, dass der Riss von der Glaskante annährend senkrecht zu dieser in die Glasfläche läuft. Dies ist mit dem vorherrschenden Spannungszustand infolge oben beschriebener Zwangseinwirkung begründet, bei welchem die Hauptzugspannung parallel zur Glaskante verläuft.

Die Temperaturwechselbeständigkeit von Glas im Normversuch als Näherungsgröße für derartige Schäden beträgt bei Floatglas ca. 40 K, bei ESG bis zu 200 K. Meist finden sich die Bruchursprünge bei thermisch induzierten Spannungen an der durch das Brechen oder Schleifen geschwächten Glaskante. Die Risse der Kantenbrüche laufen annähernd rechtwinklig von der Kante aus in das Innere der Scheibe.

Bei Drahtglas können Temperaturwechsel aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Glas ebenfalls zu Zwängungen im Glas führen, die ein Versagen des Glases induzieren. Die Drahteinlage dehnt sich bei einer Erwärmung stärker aus als das Glas und sprengt somit das Glas von innen. Insbesondere bei Überkopfverglasungen mit teilweiser Abschattung überlagert sich dieser Effekt mit der Zwängung aus Temperaturunterschieden und stellt eine häufige Schadensursache dar. Eine weitere Gefahr besteht durch Korrosion der Drahteinlage im Bereich der Glaskante. Bei der Korrosion des Metalls kommt es zu einer erheblichen Volumenvergrößerung, die ebenfalls zu einem inneren Druck auf das Glas führt und das Glas zerstört.

Fachwissen zum Thema

Drahtglas ist ein Ornamentglas das durch eine in die heiße Glasschmelze eingelassene Drahteinlage beim Bruch zusammengehalten wird

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Bruchbild von Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)

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Herstellung

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Horizontalverglasung über der Berliner Reichstagskuppel; Architekten: Foster & Partners

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