Безопасность и защита

2.6 — Безопасность и защита

2.6.1 Общие вопросы

• острым, разбитым на осколки стеклом
• падением с высоты (выпадением из окна).

В стремлении избежать только риска травмы решающую роль играет характер разрушения стекла: важно принять меры по недопущению образования осколков, способных с большой вероятностью вызвать травму. Если цель также заключается в предотвращении возможного выпадения из окна, необходимо принять меры по защите остекления от разрушения:

• защита имущества и предотвращение взлома и актов вандализма в отношении частных домов, магазинов и офисов; в данном случае остекление должно оставаться на своем месте и предотвращать проникновение людей и предметов через проем
• защита от огнестрельного оружия
• защита от взрыва.

Очень немногие виды стекольной продукции удовлетворяют требованиям к характеру разрушения, защите от выпадения и сопротивлению описанным выше воздействиям. К ним относятся термически закаленные и многослойные стекла. Прочие виды стекольной продукции — включая флоат-стекло, термически упрочненное и армированное стекло — не являются безопасными.
Краткое описание свойств этих продуктов приведено ниже.

Флоат, термоупрочненное и армированное стекло

Поскольку флоат-стекло разбивается на крупные острые осколки, его нельзя рассматривать в качестве безопасного стекла. Это же ограничение справедливо и для термически упрочненного стекла, структура осколков которого напоминает характер разрушения флоат-стекла.

Структура осколков флоат-стекла и термически упрочненного стекла

Армированное стекло (плоское или узорчатое) имеет интегрированную в структуру в процессе производства металлическую сетку, задача которой заключается в удержании осколков стекла на месте в случае боя. Тем не менее, под воздействием удара куски стекла способны оторваться от проволочной сетки, вызывая риск травмы. Как таковое, данное остекление не может использоваться в качестве защитного остекления, предотвращающего травмы или выпадение людей через остекленный проем.

Структура осколков армированного стекла

Термически закаленное стекло

В связи с возникающими в процессе производства внутренними напряжениями при ударе термически закаленное стекло разбивается на мелкие тупые осколки.

Термически закаленное стекло считается безопасным стеклом и соответствует требуемым критериям к структуре формируемых осколков. Эти критерии изложены в стандарте EN 12150, в котором также описывается процедура испытаний, проводимых для оценки структуры осколков. В следующей таблице указано минимальное количество осколков, на которое должно разбиваться термически закаленное безопасное стекло(1) площадью 50 мм x 50 мм. Кроме того, длина самого крупного фрагмента не должна превышать 100 мм.

Минимальное количество фрагментов в квадрате 50 мм x 50 мм при разрушении термически закаленного флоат-стекла (в соответствии со стандартом EN 12150)

Толщина (мм)	Минимальное количество осколков
3	15
4 — 12	40
15 — 19	30

(1) Стандартный размер образца 1100 x300 мм.

Для справки приводим основные различия между флоат-стеклом и термически закаленным стеклом:

• повышенная нормативная прочность на изгиб: 120 Н/мм? по сравнению с 45 Н/мм?
• повышенная ударопрочность
• повышенная сопротивляемость температурному шоку (примерно 200°C)
• разбивается на мелкие тупые осколки
• не допускает резки или переработки после закаливания
• при необходимости можно проводить испытания температурной выдержкой
• анизотропия материала: при естественном освещении коэффициент преломления может различаться от точки к точке, а поверхность листа стекла может иметь различия в цвете, вызванные явлением интерференции, называемым леопардовая шкура.

Сравнение ударной прочности куска флоат-стекла размером 30 см x 30 см и термически закаленного стекла того же размера:

• флоат-стекло толщиной 6 мм выдерживает удар шаром весом 250 г с высоты 30 см
• термически закаленное стекло толщиной 6 мм выдерживает удар шаром весом 250 г с высоты 3 м
• термически закаленное стекло толщиной 8 мм выдерживает удар шаром весом 500 г с высоты 2 м.

Многослойное защитное стекло

Многослойное защитное стекло представляет собой сборку из не менее чем двух листов стекла, связанных вместе промежуточным слоем по всей поверхности. Наиболее распространенным промежуточным слоем в производстве многослойное защитного стекла является PVB (поливинилбутиральная) пленка, тем не менее, могут также применяться ЭВА (этилен винил ацетатные) пленки или защитная смола. В случае разбивания связь между стеклом и промежуточным слоем обеспечивает удержание осколков на своих местах (по крайней мере на протяжении определенного времени или до достижения заданной нагрузки).

Структура осколков многослойного стекла

Многослойное защитное стекло с PVB использует определенную систему кодировки состава. Код состоит из двух (или более) цифр, указывающих на толщину различных листов стекла в мм и еще одной цифры, отделенной точкой и указывающей число (а не толщину) пленок PVB между листами стекла. Пленка PVB пересчитывается на толщину 0,38 мм.
Примеры:

• Остекление, обозначенное как 66.2, состоит из двух листов флоат- стекла толщиной 6 мм, разделенных двумя слоями ПБВ пленки толщиной 0,38 мм каждый. В некоторых странах для многослойного стекла также указывают общую толщину, например 12,76 для сборки 66.2.
• Однокамерный стеклопакет, состоящий из одинарного остекления толщиной 4 мм, воздушной прослойки 12 мм и многослойного стекла формулой 66.2, описывается как 4-12-66.2 (состав стеклопакета указывается снаружи внутрь помещения).

В соответствии со стандартом EN ISO 12543-2 многослойное стекло может считаться многослойным защитным стеклом, если оно, как минимум, соответствует одному из классов стойкости 3B3 по итогам испытаний на удар маятником, описанных в стандарте EN 12600. В некоторых особых случаях закаленное или термически упрочненное стекло может применяться для изготовления многослойного защитного стекла.

В частности, в случаях, когда стеклянный элемент испытывает значительные нагрузки, иногда используется многослойное стекло выполненное на основе термически закаленного и термически упрочненного стекла. Первое обеспечивает механическую прочность, а второе гарантирует достаточную остаточную стабильность в случае разбивания стекла и до момента его замены.

Стекло с самоклеющейся пленкой

Самоклеющаяся пленка может наноситься на поверхность стекла в целях удержания осколков на месте в случае разбивания. Подобные пленки обычно используются в таких продуктах как зеркала и непрозрачное лакированное стекло. Самоклеющиеся пленки SAFE и SAFE+ доступны для декоративных продуктов компании AGC.

Примечание: Подобные пленки эффективны только в случае нанесения на стекло до момента его установки в фальц. Наклеивание пленки на видимую часть остекления, установленного в фальц, не обеспечивает достаточной эффективности при разбивании стекла. Более того, некоторые наносимые на месте работ пленки могут вызывать проблемы, связанные с разрушением стекла под действием температурного шока.

Надежность фиксации самоклеющейся пленки должна проверяться в ходе испытаний на прочность.

2.6.2 Стандарты и тесты

Европейские (соответствующие стандартам ЕС) испытания были внедрены и используются на уровне отдельных стран на протяжении нескольких лет. Европейские стандарты должны прийти на смену государственным стандартам.

Ударопрочность — EN 12600

Стандарт EN 12600 «Испытание маятником — метод испытания на ударопрочность и классификация флоат-стекла» содержит детальную информацию о классификации стекольной продукции в зависимости от реакции на удар мягким телом. В описанном тесте используется ударное устройство сдвоенного типа для классификации стекольной продукции с точки зрения риска травмы и выпадения из застекленного проема.

Ударные испытания

Данная классификация различает высоту падения и тип разрушения.

• Высота падения:
  • 1: 1200 мм
  • 2: 450 мм
  • 3: 190 мм.
• Тип разрушения:
  • A: трещины с раздельными фрагментами (отожженное, термически упрочненное, химически закаленное)
  • B: трещины с комбинированными фрагментами (многослойное, отожженное с пленкой)
  • C: распад на мелкие осколки (термически закаленное).

Типы образования осколков

Для классификации стекольной продукции используются две цифры и буква: α(β) Φ

где:

• α -наивысший класс высоты сброса, при которой стекло либо разбивается, либо не разбивается в соответствии с одной из картин разрушения, описанных ниже
• β -характер разрушения
• Φ наивысший класс высоты сброса, при которой стекло либо разбивается, либо не разбивается, не допуская проникновения через проем (в соответствии с первым из двух приведенных ниже критериев); в случае боя стекла при минимальной высоте падения с проникновением через проем стеклу присваивается индекс 0.

Стандарт допускает два метода образования осколков в соответствии с критериями α:

• Возникают множественные трещины, но в пределах образца не происходит сдвига или раскрытия, через которое может проникнуть шар диаметром 76 мм при приложении максимального усилия 25 Н (в соответствии с приложением A). Кроме того, ограничивается общий вид и размер осколков, отделение которых допускается.
• Происходит распад, а масса 10 крупнейших, лишенных трещин осколков, собранных в течение 3 минут от момента удара, ограничена.

Для стекла толщиной 4 мм она соответствует 65 г. Для стекла толщиной 19 мм она соответствует 309 г. Испытания производятся на четырех образцах для каждой высоты сброса. Многослойные асимметричные листы стекла, допускающие установку более чем в одной последовательности, должны испытываться с обеих сторон.

Примеры:

• Многослойное стекло классифицируется как 1B1, если оно выдерживает удар при падении с высоты 1200 мм, не допуская проникновения
• Многослойное стекло классифицируется как 2B2, если оно выдерживает удар при падении с высоты 450 мм, не допуская проникновения
• Термически закаленное стекло классифицируется как 1С1, если оно выдерживает удар при падении с высоты 1.200 мм без разрушения
• Термически закаленное стекло классифицируется как 1С2, если оно выдерживает удар при падении с высоты 450 мм без разрушения, а при падении с высоты 1200 мм образование осколков происходит в соответствии с требованиями, предъявляемыми к закаленному стеклу.

Когда стекло проходит испытания на соответствие определенному классу (например, 44.2 = 1B1), обычно предполагается, что наиболее толстое стекло с аналогичным количеством слоев PVB попадает в тот же самый класс (в данном случае 55.2 и 66.2 также попадают в класс 1B1). Стандарты prEN 13049 и 14019 описывают методы, используемые для испытания ударопрочности окон и светопрозрачных фасадов, соответственно. Выделяют пять классов ударопрочности.

Взломостойкое стекло EN 356

Стандарт EN 356 “Защитное остекление — Испытания и классификация по устойчивости против ручного взлома” устанавливает методы испытаний, применяемые для классификации стекольной продукции с точки зрения их устойчивости к взлому. Выделяют восемь классов прочности по возрастанию:

• Первые пять классов, обозначаемые как P1A — P5A, распределяются в зависимости от результатов теста с падающим шаром
• Следующие три класса, обозначаемые P6B — P8B, распределяются в зависимости от результатов испытания топором.

Испытание на ударопрочность

При проведении испытаний падающим шаром тестовый образец размером 1100 мм x 900 мм располагается горизонтально, и по нему наносится удар шаром весом 4,1 кг в треугольнике в центре стекла (13 см между ударами). Количество ударов и высота сброса различаются в зависимости от класса. При проведении испытаний топором тестовый образец размером 1100 мм x 900 мм располагается вертикально. Во-первых, несколько тестовых листов стекла разбиваются ударами молотка (не менее 12). Затем производятся удары топором, целью которых является формирование отверстия в центре стекла.

Класс стойкости к взлому в соответствии со стандартом EN 356

Тест	Класс	Высота падения шара	Количество ударов
Шар	P1A	1500 мм	3 в треугольнике
	P2A	3000 мм	3 в треугольнике
	P3A	6000 мм	3 в треугольнике
	P4A	9000 мм	3 в треугольнике
	P5A	9000 мм	3×3 в треугольнике
Топор	P6B		30 — 50
	P7B		51 — 70
	P8B		> 70

Испытания шаром считаются успешными, если шару не удается полностью пройти через тестируемый лист стекла в течение 5 секунд с момента удара. Испытания топором считаются успешными, если участок (площадью 400 мм x 400 мм), подвергавшийся ударам топора, не удается полностью отделить от остальной части тестируемого листа.

Когда стекло проходит испытания на соответствие определенному классу (например, 44.2 = P1A), обычно предполагается, что наиболее толстое стекло с аналогичным количеством слоев PVB попадает в тот же самый класс (в данном случае 55.2 и 66.2 также попадают в класс P1A). Временный стандарт prEN 1627 описывает методы классификации устойчивых к взлому окон, дверей и люков. Выделяют шесть классов стойкости (от 1 до 6 в порядке возрастания стойкости). Стандарт также устанавливает класс остекления (в соответствии со стандартом EN 356), применяемого для каждого класса рамы, в целях достижения «однородной» взломостойкости окна.

Соответствие классов prEN 1627 и EN 356

Класс рамы	Класс остекления
1	P4A
2	P5A
3	P6B
4	P7B
5	P8B
6	P8B

Временный стандарт prEN 1627 описывает ограничения с точки зрения используемых размеров относительно тестируемых размеров.

Пулестойкость — EN 1063

Стандарт EN 1063 “Защитное остекление — Испытания и классификация по пулестойкости” устанавливает методы испытаний, применяемые для классификации пулестойской стекольной продукции.
Стандарт различает стойкость к двум типам оружия:

• ручному огнестрельному оружию и винтовкам (класс BR)
• дробовика (класс SG).

Выделяют девять классов пулестойкости. Для каждой категории испытываемого оружия стекло классифицируется как пулестойкое, если оно останавливает все пули на трех испытанных образцах (размером 500 мм x 500 мм). В отчете также указывается наличие или отсутствие — (S) или (NS) — осколков с задней части остекления.

Испытания на пулестойкость

В классы BR1 — BR7 относят стекольную продукцию, отсортированную по возрастанию степени защиты. Это означает, что стекло, соответствующее требованиям определенного класса, также удовлетворяет требованиям всех нижестоящих классов. Классы SG и BR не взаимосвязаны. Одинаковая методика испытаний и система классификации применяется для дверей и окон (EN 1 522 и EN 1523). Классы обозначаются соответственно как FB1 — FB7 и FSG (для стекла класса SG2). Для класса SG1 не предусмотрено соответствующей классификации.

Взрывостойкость EN 13541

Стандарт EN 13541 “Защитное остекление — Испытания и классификация на стойкость к воздействию взрыва” используется для классификации взрывостойкого стекла (так называемым методом “ударно-волновой трубы”). Стекло помещают в конце трубы. С другой стороны подрывается заряд для создания избыточного давления. Выделяют четыре класса от ER1 до ER4. В отчете также указывается наличие или отсутствие — (S) или (NS) — осколков с задней части остекления.

Класс стойкости к взрыву в соответствии со стандартом EN 13541

Класс	Максимальное избыточное давление Pr(кПа)	Положительный удельный импульс i+ (Ша мс)	Длительность фазы положительного давления t+ (мс)
ER1	50 < Pr < 100	370 < 1+ < 900	> 20
ER2	100 < Pr < 150	900 < + < 1500	> 20
ER3	150 < Pr < 200	1500 < 1+ < 2200	> 20
ER4	200 < Pr < 250	2200 < 1+ < 3200	> 20

Испытание считается успешным, если ни один из трех листов не имеет следов «поперечной» перфорации стороны, располагающейся с задней части или отверстия между кронштейном крепления стекла и кромкой тестового листа. Защита от взрыва интерпретируется как обеспечение безопасности людей внутри здания от взрыва снаружи. Стандарты prEN 13123-1 & 2 и 13124-1 & 2 устанавливают методы тестирования защищенности рам от взрыва. Часть 1 каждого стандарта основана на испытаниях с использованием ударно-волновой трубы, а соответствующие классы обозначаются как EPR1 — EPR4. Часть 2 каждого стандарта основана на полевых испытаниях, а соответствующие классы обозначаются как EXR1 — EXR5.