Propriétés physiques du verre

Densité

La densité du verre est de 2,5, soit une masse de 2,5 kg par m² et par mm d’épaisseur pour les vitrages plans. La masse volumique, exprimée dans le système d’unités légal, est de 2500 kg/m³. Un m² de verre 4 mm a donc une masse de 10 kg.

Résistance à la compression

La résistance du verre à la compression est très élevée : 1000 N/mm² ou 1 000MPa.

Ceci signifie que, pour briser un cube de verre de 1 cm de côté, la charge nécessaire est de l’ordre de 10 tonnes.

Résistance à la flexion

Un vitrage soumis à la flexion a une face en compression et une face en extension. La résistance à la rupture en flexion est de l’ordre de :

• 40 MPa (N/mm²) pour un verre float recuit ;
• 120 à 200 MPa (N/mm2) pour un verre trempé (suivant épaisseur, façonnage des bords et type d’ouvrage).

La valeur élevée de la résistance du verre trempé (SGG SECURIT) est due au fait que son traitement met les faces du vitrage en forte compression.

Elasticité

Le verre est un matériau parfaitement élastique : il ne présente jamais de déformation permanente. Il est cependant fragile, c’est-à-dire que, soumis à une flexion croissante, il casse sans présenter de signes précurseurs.

⇒ Module de Young, E
Ce module exprime la force de traction qu’il faudrait théoriquement appliquer à une éprouvette de verre pour lui communiquer un allongement égal à sa longueur initiale. Il s’exprime en force par unité de surface. Pour le verre, selon les normes européennes : E = 7 x 10¹⁰ Pa= 70 GPa

⇒ Coefficient de Poisson, ν (coefficient de contraction latérale)
Lorsqu’une éprouvette subit un allongement sous l’influence d’une contrainte mécanique, on constate un rétrécissement de sa section. Le coefficient de Poisson ν est le rapport entre le rétrécissement unitaire sur une direction perpendiculaire au sens de l’effort et l’allongement unitaire dans la direction de l’effort. Pour les vitrages du bâtiment, la valeur du coefficient ν est de 0,2.

Dilatation linéaire

La dilatation linéaire est exprimée par un coefficient mesurant l’allongement par unité de longueur pour une variation de 1°C. Ce coefficient est généralement donné pour un domaine de température de 20 à 300°C.

Le coefficient de dilatation linéaire du verre est 9.10^-6.

⇒ Exemple
Un vitrage de 2 m de longueur (exprimée en mm) s’échauffant de 30°C s’allongera de : 2 000 x 9.10^-6 × 30 = 0,54 mm

Une élévation de température de 100°C fait dilater un mètre de verre d’environ 1 mm.

On trouvera ci-dessous les coefficients de dilatation linéaire d’autres matériaux.

Coefficient de dilatation linéaire		Rapport approximatif avec le verre
Bois (sapin)	4 × 10-6	0,5
Brique	5 × 10-6	0,5
Pierre (calcique)	5 × 10-6	0,5
Verre	9 × 10-6	1
Acier	12 × 10-6	1,4
Ciment (mortier)	14 × 10-6	1,5
Aluminium	23 × 10-6	2,5
Chlorure de polyvinyle (PVC)	70 × 10-6	8

⇒ Contraintes d’origine thermique
Du fait de la faible conductivité thermique du verre, le réchauffement ou le refroidissement partiel d’un vitrage entraîne dans celuici des contraintes pouvant provoquer des casses dites “casses thermiques”.

L’exemple le plus fréquent de risque de casse thermique concerne les bords d’un vitrage absorbant pris dans une feuillure, soumis à un fort ensoleillement et qui se réchauffent plus lentement que la surface du vitrage.

Lorsque les conditions d’utilisation ou de mise en oeuvre risquent d’entraîner dans un vitrage des différences de températures importantes (voir normes ou réglementations nationales), il sera nécessaire de prendre des précautions particulières de pose et de façonnage.

Un traitement thermique complémentaire (trempe) permet au verre de supporter des différences de températures de 150 à 200°C.

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⇒ Les 14 cibles HQE