Kính xây dựng là gì?
Kính xây dựng là vật liệu vô cơ không kết tinh dạng tấm phẳng, được sản xuất chủ yếu từ hỗn hợp SiO₂ (silica), Na₂O (soda) và CaO (vôi) nung chảy ở nhiệt độ trên 1500°C, sau đó cán thành tấm và làm nguội có kiểm soát. Vật liệu này ứng dụng rộng rãi trong công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp nhờ tính truyền sáng tự nhiên, chống thấm và khả năng tùy biến về quang học, nhiệt học, cơ học.
Thành phần hóa học tiêu chuẩn của kính float trắng (soda-lime silica glass) theo TCVN 7218 và EN 572: SiO₂ khoảng 72%, Na₂O khoảng 14%, CaO khoảng 9%, còn lại là MgO, Al₂O₃ và các oxit phụ gia. Tỷ lệ này quyết định độ bền hóa học, màu sắc và tính chất quang học của sản phẩm.
Lịch sử phát triển và quy trình sản xuất
Công nghệ float glass (kính float) được phát minh bởi Alastair Pilkington năm 1959, trong đó thủy tinh nóng chảy nổi trên bề mặt thiếc lỏng (SnO₂) để tạo ra tấm kính có bề mặt phẳng tuyệt đối ở cả hai phía mà không cần mài bóng. Quy trình này hiện chiếm trên 90% sản lượng kính tấm toàn cầu. Sau khi tạo tấm, kính trải qua lò ủ (annealing lehr) để khử ứng suất nội, cắt theo kích thước tiêu chuẩn rồi được gia công tiếp theo yêu cầu: tôi nhiệt, dán lớp PVB, phủ Low-E, ghép hộp IGU hoặc uốn cong.
Phân loại kính xây dựng theo tính năng
Kính xây dựng được chia thành nhiều nhóm chính dựa trên tính năng kỹ thuật và phương pháp gia công:
- Kính cơ bản (float glass): Kính float trắng và kính màu chưa qua gia công nhiệt. Độ dày 3–19 mm. Dùng làm nguyên liệu cho các loại kính gia công tiếp theo.
- Kính an toàn: Bao gồm kính cường lực (tempered) và kính laminé (laminated). Kính cường lực được xử lý tôi nhiệt nhanh ở 620–650°C, đạt độ bền uốn 120–200 N/mm², khi vỡ thành hạt tròn không sắc. Kính laminé gồm 2 lớp kính trở lên dán bởi phim PVB, EVA hoặc SGP, khi vỡ mảnh vẫn bám vào phim.
- Kính tiết kiệm năng lượng: Kính hộp IGU (Insulating Glass Unit) ghép 2–3 lớp kính với thanh spacer và khí Ar. Kính Low-E phủ lớp oxide bạc giảm bức xạ nhiệt. U-value kính đơn khoảng 5,8 W/(m²·K); IGU thường khoảng 2,7 W/(m²·K); IGU Low-E khoảng 1,1–1,4 W/(m²·K).
- Kính trang trí và chức năng đặc biệt: Kính mờ, kính phản quang, kính màu, kính in ấn digital, kính gương, kính chống tia UV.
- Kính bảo vệ đặc biệt: Kính chống đạn (EN 1063 cấp BR1–BR7), kính chống cháy (EN 13501-2 cấp E/EW/EI đến 120 phút), kính chống va đập.
- Block kính: Khối kính ép nhiệt kích thước 190×190×80 mm hoặc 240×240×80 mm, dùng xây tường trang trí.
Tính chất kỹ thuật cơ bản
Các thông số kỹ thuật quan trọng của kính xây dựng bao gồm:
- VLT (Visible Light Transmittance): Tỷ lệ ánh sáng khả kiến xuyên qua. Kính float trắng 6 mm: VLT 89–92%. Kính màu và kính phản quang có VLT thấp hơn.
- SHGC (Solar Heat Gain Coefficient): Hệ số thu nhiệt mặt trời, từ 0 đến 1. Kính float trắng SHGC ≈ 0,86. Kính Low-E SHGC ≈ 0,2–0,4. Khí hậu nóng ẩm Việt Nam khuyến nghị SHGC < 0,4.
- U-value: Hệ số truyền nhiệt W/(m²·K), thấp = cách nhiệt tốt. QCVN 09:2017 quy định yêu cầu tiết kiệm năng lượng cho công trình.
- Khối lượng riêng: ρ = 2500 kg/m³. Kính 6 mm nặng khoảng 15 kg/m².
- Hệ số giãn nở nhiệt: α ≈ 9×10⁻⁶ /°C. Thiết kế khung cần tính khe hở nhiệt.
- Hệ số đàn hồi Young: E ≈ 70 GPa. Kính là vật liệu giòn, không biến dạng dẻo trước khi vỡ.
Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
Kính xây dựng tại Việt Nam tuân theo hệ thống tiêu chuẩn kép TCVN và tiêu chuẩn quốc tế:
- TCVN 7218:2002 — Kính tấm xây dựng, tương đương EN 572. Quy định thành phần, kích thước, dung sai, khuyết tật bề mặt.
- EN 572 — Glass in building: basic soda lime silica glass products.
- EN 12150 / ASTM C1048 — Kính cường lực nhiệt an toàn.
- EN 14449 / ASTM C1172 — Kính laminé an toàn.
- EN 1279 — Kính hộp IGU, yêu cầu độ bền khí và độ ẩm.
- EN 1063 — Kính chống đạn, phân cấp BR1–BR7.
- EN 13501-2 — Phân cấp chống cháy E, EW, EI.
- QCVN 09:2017/BXD — Quy chuẩn công trình sử dụng năng lượng hiệu quả, giới hạn SHGC và U-value cho vỏ bao công trình.
Ứng dụng trong công trình xây dựng
Kính xây dựng được sử dụng trong hầu hết các bộ phận bao che và phân vùng công trình:
- Mặt dựng (curtain wall): Hệ kính non-load-bearing bao gồm stick system, unitized, SSG (structural silicone glazing) và point-fix. Thường dùng IGU Low-E cường lực hoặc laminé.
- Cửa sổ, cửa đi: Kính cường lực đơn hoặc IGU tùy yêu cầu cách âm và cách nhiệt.
- Vách kính nội thất: Kính laminé, kính mờ, kính cường lực với kết cấu treo hoặc khung nhôm.
- Mái kính: Bắt buộc dùng kính laminé theo TCVN để khi vỡ không rơi xuống người bên dưới.
- Sàn kính: Kính laminé nhiều lớp kiểm tra tải theo EN 1991.
- Block kính: Xây tường trang trí, lấy sáng nhẹ nhàng, không chịu lực kết cấu.
Yêu cầu lựa chọn kính theo khí hậu Việt Nam
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, bức xạ mặt trời cao (cường độ bức xạ ngang 4–5 kWh/m²/ngày ở miền Nam), do đó việc kiểm soát nhiệt mặt trời là ưu tiên hàng đầu khi chọn kính. QCVN 09:2017 yêu cầu SHGC ≤ 0,4 cho công trình văn phòng và thương mại tại vùng khí hậu nóng. Kính Low-E kết hợp IGU là giải pháp phổ biến đáp ứng đồng thời yêu cầu SHGC và U-value. Kính màu xanh, xám hoặc phản quang cũng được dùng nhưng cần chú ý không gây ô nhiễm ánh sáng cho môi trường xung quanh.
Giá tham khảo kính xây dựng năm 2024
Giá kính biến động theo thị trường và phụ thuộc vào độ dày, loại gia công:
- Kính float trắng 6 mm: 180.000–220.000 đ/m²
- Kính cường lực 10 mm: 380.000–500.000 đ/m²
- Kính laminé 6+6 PVB: 650.000–800.000 đ/m²
- Kính hộp IGU 4/12/4: 600.000–800.000 đ/m²
- Kính hộp IGU Low-E: 900.000–1.300.000 đ/m²
- Kính phản quang: 350.000–500.000 đ/m²
- Kính chống cháy EI60: 2.000.000–5.000.000 đ/m²
Số liệu mang tính tham khảo, không bao gồm chi phí lắp đặt và phụ kiện.
Xu hướng kính xây dựng hiện đại
Các xu hướng nổi bật trong kính xây dựng bao gồm: kính thông minh (smart glass / electrochromic) thay đổi độ trong suốt theo điện áp, kính quang điện BIPV tích hợp pin mặt trời, kính in ấn số (digital print) phục vụ kiến trúc nghệ thuật, và kính siêu cách nhiệt triple IGU với U-value 0,6–0,8 W/(m²·K) cho công trình tiêu thụ năng lượng gần bằng không (nZEB). Tại Việt Nam, xu hướng dùng IGU Low-E cho mặt dựng công trình thương mại đang tăng nhanh để đáp ứng tiêu chuẩn LEED và Green Mark.
Kết luận
Kính xây dựng không còn là vật liệu thụ động chỉ để lấy sáng mà đã trở thành lớp vỏ bao công năng động, đóng vai trò kiểm soát năng lượng, an toàn công trình và thẩm mỹ kiến trúc. Việc hiểu rõ từng loại kính — thành phần, tiêu chuẩn, tính chất nhiệt-quang-cơ — giúp kiến trúc sư, kỹ sư và chủ đầu tư đưa ra lựa chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.