Стекло и его свойства

 

Увиолевое стекло пропускает 25-75% ультрафиолетовых лучей и применяется для остекления оранжерей и заполнения оконных проемов в детских и лечебных учреждениях. Такое стекло получают из шихты с минимальными примесями оксидов железа, титана, хрома.

 

Закаленное стекло представляет собой  листовое или другой формы стекло с повышенной механической прочностью и термической устойчивостью. Используют для остекления дверей, перегородок, ограждения лифтовых шахт, балконов, лестниц, а так же для изготовления электронагреваемых не замерзающих стекол. Толщина более 5 мм, оно выдерживает удар свободно падающего стального шара массой 800 гр. с высоты 120 см. Безопасно. Осколки этого стекла имеют тупые ребра и края.

 

Многослойное стекло (триплекс), армированное или неармированное, состоит из нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой, чаще всего из поливинилбутирольной пленки. При ударе оно не дает осколков и является безопасным.

 

Теплопоглощающее стекло предназначено  для защиты интерьеров зданий от воздействия  прямого солнечного излучения и уменьшения солнечной радиации в помещениях. Стекла голубого, серого и бронзового оттенков получают введением в состав стекломассы оксидов кобальта, железа или селена. Задерживая большое количество инфракрасных лучей, стекло нагревается и подвергается большим температурным деформациям. Поэтому при остекленении следует предусматривать достаточный зазор между рамой и стеклом.

 

Применяется с целью уменьшения нагрева солнцем помещений жилых, культурных, общественных и промышленных зданий.

 

Теплоотражающее стекло применяется  для нагрева помещений от солнечных  и тепловых лучей. Изготавливается  нанесением на поверхность тонких (0,3-1 мкм) пленок металлов и их оксидов. Светопропускание стекол 30-70%, а пропускание тепла 40-60%. В связи с тем, что в таких стеклах большая часть инфракрасных лучей не поглощается, а отражается, само стекло почти не нагревается. Вследствие уменьшения излучения из помещения они повышают теплозащиту зимой. Стекла имеют различную окраску: золотистую, голубую, оранжевую и др.

 

Электропроводящее стекло применяется  в строительстве для стеклопакетов, используемых как источники тепла. Электропроводящие прозрачные покрытия наносятся на стекло с целью обогрева стекла и предотвращения запотевания. Покрытие получают напылением на поверхность стекла тонкой (0,5 мкм) пленки солей металлического серебра. Стекло устойчивое к радиоактивным излучениям применяется при строительстве АЭС и предприятий по изготовлению изотопов. Для поглощения радиоактивных лучей используются стекла с высоким содержанием свинца и бора. Например, тяжелое свинцовое стекло плотностью 6200 кг/м3,содержащее 80% оксида свинца, по своей защитной способности в этом отношении эквивалентно стали.

 

3.2      Светопрозрачные  изделия и конструкции

 

Кроме листового светопроницаемого стекла в строительстве применяются светопрозрачные изделия и конструкции: стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклопакеты, стеклобетонные конструкции и стеклянные трубы.

 

Блоки стеклянные пустотелые, блоки обладают хорошей  стекло рассеивающей способностью, а выполненные из них световые проемы и перегородки имеют хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства. Блоки состоят из двух отпрессованных половинок, которые свариваются между собой. Наиболее распространенные виды стеклянных блоков имеют на внутренней стороне рифления, придающие блокам светорассеивающую способность (рисунок 1). Светопропускание - не менее 65%, светорассеивание - около 25%, коэффициент теплопроводности - 0,4 Вт/(м · °С).

 

Панели из профильного  стекла (стеклопрофилит). Отечественной промышленностью освоен выпуск профилированных стеклянных изделий больших размеров. Подобные изделия имеют коробчатый, ковровый, ребристый и другие профили и используются для монтажа светопропускающих перегородок и перекрытий.

 

Стеклобетонные  конструкции представляют собой бетонную обойму, внутри которой на растворе уложены стеклянные блоки. Эти конструкции несгораемы и препятствуют распространению огня. В промышленном строительстве стеклянные блоки применяют для устройства окон. В жилых и общественных зданиях пустотелые стеклянные блоки используют для заполнения наружных световых проемов, остекления лестничных клеток, а также для устройства светопрозрачных перекрытий и перегородок.

 

Стеклопакеты  в индустриальном строительстве  находят все большее применение. Они состоят из двух или трех листов стекла, между которыми образуется геометрически замкнутая воздушная полость. Стекло пакетное остекление обладает хорошей тепло- и звукозащитной способностью, оно не запотевает и не нуждается в протирке внутренних поверхностей. В зависимости от назначения стеклопакеты могут быть выполнены с применением оконного, закаленного, отражающего или других видов стекла.

 

Стеклянные трубы в ряде случаев (например, в условиях химической агрессии) могут оказаться эффективнее  металлических. Они обладают высокой химической стойкостью, гладкой поверхностью, прозрачны и гигиеничны. Благодаря этим высоким качествам их широко используют в пищевой и химической промышленности. Основными недостатками стеклянных труб следует считать хрупкость, т.е. слабое сопротивление изгибу и ударам, а также невысокую термостойкость (около 40°С). В последнее время на основе боросиликатных стекол получены термостойкие трубы с малым тепловым расширением.

 

3.3      Облицовочные изделия  из стекла

 

Декоративная стеклокрошка при  применении вместо керамических стеклянных плиток для отделки дает существенный экономический эффект. Крошка представляет собой гранулы размерами от 0,4 до 10 мм из глушенного окрашенного или неокрашенного стекла. Стеклянная крошка применяется для декоративной отделки фасадных поверхностей стен и оформления интерьеров.

 

Пенодекор - плиты размером 450x450-мм и толщиной до 40 мм, лицевая поверхность  которых покрыта сплошной стекловидной пленкой широкой гаммы цветов. В качестве сырья используется стеклобой стекла.

 

Сигран - стеклокристаллический материал, имитирующий гранит, мрамор. Получают методом прессования стекла из шлаковых расплавов. К этой разновидности  относятся и плиты из авантюринового стекла (природный авантюрин представляет собой мелкозернистый кварцит). Массовое применение находят хромовые авантюриновые стекла, получаемые на основе минерального сырья и металлургических шлаков с добавками оксидов хрома. Авантюриновые стекла используются и для покрытия керамических плиток в качестве глазури. Применяются для внутренней и наружной отделки интерьеров и витражей, работающих в отраженном свете.

 

Стеклокристаллит - выпускается в  виде плит, получаемых сплавлением  гранул из бесцветного или окрашенного стекла. Размеры плит 300x300 и 300x150 мм. Применяется для облицовки стен зданий и устройства полов.

 

Стеклокремнезит - облицовочно-декоративный плиточный материал, получаемый спеканием  массы из стеклянных гранул и наполнителей (песка, глины, шамота). Стеклокерамит - облицовочный материал, получаемый спеканием массы на основе отходов стекла, глины и кварцевого песка.

 

3.4      Изделия из пеностекла

 

Пеностекло представляет собой  искусственный материал, подобный пемзе. Процесс производства пеностекла заключается во вспучивании размолотого стекла, смешанного с небольшим количеством (1-3%) древесного угля, известняка или других материалов, выделяющих газ при температуре размягчения стекла. Пеностекло хорошо обрабатывается, склеивается, гвоздится, воздухопроницаемо и негигроскопично. Изготавливается в виде блоков и гранул. Плотность пеностекла 100-700 кг/м, коэффициент теплопроводности 0,04-0,15 Вт/(м*°С), предел прочности при сжатии 0,1-15 МПа. Широко применяется в конструкциях как теплоизолирующий и звукопоглощающий материал.

 

Блоки из пеностекла применяются для  тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования, холодильников (в интервале рабочих температур от -260 до +430°С и относительной влажности  до 97%). Максимальные размеры изделий 475x400x120 мм.

 

Гранулированное пеностекло применяется  в качестве особо легкого заполнителя  в производстве легкого и конструкционного или теплоизоляционного бетона; изготавливается  путем вспенивания во вращающихся  печах сырцовых гранул, полученных из порошка стекла, измельченного в шаровых мельницах. Насыпная плотность гранулированного пеностекла - 100-150 кг/м3.

 

3.5      Материалы на  основе стекловолокна

 

Стеклянное волокно применяется  в производстве композиционных строительных материалов в виде непрерывных нитей, стеклотканей, холста, рубленого стекловолокна и стекловаты. Диаметр стекловолокон 5-15 мкм. Прочность их при растяжении достигает 4000 МПа. Непрерывное стекловолокно получают из расплава методами механического вытягивания из фильер плавильных ванн и намотки. Коротковолокнистые материалы получают центробежным или дутьевым способами (рисунок 3).

 

Непрерывное стекловолокно используется для изготовления стеклонитей и  стеклотканей. Стеклонити применяются  для изготовления стеклопластиковых труб и резервуаров методом намотки на соответствующие оправки.

 

Стекловолокнистый холст представляет собой тонкий листовой материал из переплетенных непрерывных волокон, скрепленных синтетическим связующим. Применяется как полуфабрикат для  изготовления гидроизоляционных и кровельных материалов, в частности, стеклорубероида.

 

Стеклоткани применяются для изготовления стеклотекстолитов на полимерном связующем, а также в строительстве при  теплоизоляции трубопроводов. Рубленое стекловолокно получают резанием непрерывного стекловолокна и применяют для повышения прочности различных изделий на основе минеральных связующих и в производстве стеклопластиковых светопрозрачных плоских и волнистых листов для кровли и обшивок трехслойных панелей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. СИТАЛЛЫ, ШЛАКОСИТАЛЛЫ  И СИТАЛЛОПЛАСТЫ

 

4.1      Ситаллы

 

Ситаллы представляют собой стеклокристаллические  материалы, полученные из стеклянных расплавов  путем их полной или частичной  кристаллизации. По структуре ситаллы  представляют собой композиционные материалы со стекловидной аморфной непрерывной фазой - матрицей, наполненной мелкими кристаллами стекла. Средний размер кристаллов в ситаллах 1-2 мкм, а толщина прослоек стеклофазы не превышает десятых долей микрона. Объем кристаллической фазы в ситаллах достигает 90-95%. Сырьем для производства ситаллов являются те же природные материалы, что и для стекла, но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. Кроме того, в расплав вводят добавки, катализирующие кристаллизацию при последующей термообработке. В качестве катализаторов кристаллизации применяют соединения фторидов или фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов. Технология производства изделий из ситаллов не отличается от технологии производства изделий из стекла, требуется лишь дополнительная термическая обработка стекла в кристаллизаторе. Обладая поликристаллическим строением, ситаллы, сохраняя положительные свойства стекла, лишены его недостатков: хрупкости, малой прочности при изгибе, низкой теплостойкости. По своим физико-техническим свойствам ситаллы выдерживают сравнение с металлами. Твердость ситаллов приближается к твердости закаленной стали. Термостойкость изделий из ситалла достигает 1100°С. Ситаллы обладают высокой стойкостью к воздействию сильных кислот (кроме плавиковой) и щелочей. Отдельные виды ситаллов отличаются жаростойкостью и способностью паяться со сталью. Прочность ситаллов при сжатии - до 500 МПа.

 

В строительстве ситаллы используются для устройства полов промышленных цехов, в которых могут быть проливы  кислот, щелочей, расплавов металлов, а также движение тяжелых машин. Высокую технико-экономическую эффективность дает применение ситаллов для изготовления химической аппаратуры и труб для транспортировки высокоагрессивных сред и теплообменников. По внешнему виду ситаллы могут быть темного, серого, коричневого, кремового, светлого цветов, глухие и прозрачные.

 

4.2      Шлакоситаллы

 

Шлакоситалл — это стеклокристаллический  материал, получаемый путем управляемой  гетерогенной кристаллизации стекла, сваренного на основе металлургического шлака, кварцевого песка и некоторых добавок и характеризуемый мелкозернистой кристаллической структурой. Листовой шлакоситалл производят белого и серого цветов с гладкой или рифленой поверхностью. При необходимости поверхность шлакоситалла шлифуют, полируют и фрезеруют. Шлакоситалловые листы можно окрашивать в различные цвета путем нанесения на их поверхность керамических глазурей. Шлакоситалл обладает высокой химической стойкостью, износостойкостью, водонепроницаемостью, отличается повышенной механической прочностью и твердостью по сравнению со стеклом и каменным литьем. Физико-механические свойства шлакоситалла характеризуются следующими данными: плотность — 600..-2700 кг/м3, прочность при изгибе — 65...110 МПа, прочность на сжатии — 250...550 МПа, удельная ударная вязкость — 0,3...0,35 МПа/см, потеря в массе при истирании — 0,03... 006 г/см2, термостойкость образца размером 30X30X4 мм — 100...150°С, кислотостойкость в 96%-ной H2S04 — 99,1...99,9% и шелочестойкость в 35%-ной NaOH — 80...85%.

 

Производство листового шлакоситалла отличается высокой степенью механизации  и автоматизации. Шихту для белого шлакоситалла приготовляют на обычном  оборудовании стекольного производства. Стекло для шлакоситалла варится  в ванной печи непрерывного действия. Изготовление листового шлакоситалла осуществляется на непрерывно действующей поточно-механизированной линии. Сваренная масса подается на формование в прокатную машину, рассчитанную на получение непрерывной ленты шириной 1,6 м, толщиной 7...10 мм. Отформованная лента стекла подвергается теплообработке в печи-кристаллизаторе непрерывного действия с газовым обогревом, в результате чего стекло превращается в мелкозернистый стеклокристаллический материал. На открытой части рольганга печи-кристаллизатора производится поперечный и продольный автоматический раскрой ленты на изделия заданных размеров.

 

Шлакокристаллы могут быть получены любого цвета, а по долговечности  они конкурируют с базальтами и гранитами. Сочетание физических и механических свойств шлакоситаллов обусловливает возможность их широкого использования в строительстве: для полов промышленных и гражданских зданий, декоративной и защитной облицовки наружных и внутренних стен, перегородок, цоколей, футеровки строительных конструкций, подверженных химической агрессии или абразивному износу, кровельных покрытий отапливаемых и неотапливаемых промышленных зданий, облицовки слоистых панелей навесных стен зданий повышенной этажности.