Стекло является одним из основных строительных материалов. Светопрозрачность, декоративно-отделочные качества и ряд других специфических свойств стекла позволили создать конструкции и здания, отвечающие высоким требованиям современного строительства.
Стекло является продуктом быстрого охлаждения силикатных расплавов. В отличие от кристаллических тел стекло изотропно, т. е. его свойства одинаковы во всех направлениях. Вязкость стекла при нагревании и охлаждении изменяется не скачкообразно, а постепенно и непрерывно с изменением температуры. Важным признаком стеклообразного состояния является также стремление к кристаллизации в определенном интервале температур. Прозрачность стекла является следствием полного отсутствия в нем межзеренных границ, рассеивающих свет.
В строительстве применяют силикатные стекла, основными компонентами которых являются SIO2, Al2 O3, СаО, МgO, Na2О или К2О. Так, в оконном стекле содержится около 72% SIO2, 10% СаО+МgO и 15% Na2О. Каждый из оксидов имеет определенное функциональное назначение. Кремнезем создает пространственный каркас стекла и определяет его важнейшие свойства. Оксид натрия ускоряет процесс стеклообразования, понижает температуру варки стекла, облегчает осветление стекломассы,, однако повышает коэффициент расширения и снижает термическую и химическую устойчивость стекла. Оксиды кальция и магния придают стеклу химическую устойчивость.
Основные компоненты вводятся в стекольную массу (шихту) с песком, полевыми шпатами, содой, известняком, доломитом и другими материалами. Для придания стекломассе необходимых свойств и для ускорения варки применяются также вспомогательные сырьевые материалы — красители, обесцвечиватели, окислители, восстановители и пр.
Сырьевые материалы, применяемые для стекломассы, предварительно подготавливают (обогащают, измельчают, сушат) и тщательно перемешивают. Наиболее распространенными стекловаренными печами являются ванные печи непрерывного действия, В бассейнах таких печей может помещаться более 1000 т стекломассы. В один конец печи загружается шихта, а в другом непрерывно вырабатывается стекло. Процесс стекловарения включает следующие последовательные стадии: образование новых соединений — силикатов; плавление; удаление газовых пузырей; гомогенизацию и охлаждение до необходимой вязкости.
Стекломасса вырабатывается различными методами в зависимости от вида изделий. Так, листовое стекло получают вытягиванием или прокатом, стеклоблоки — прессованием с последующей сваркой, профильное строительное стекло (стеклопрофилит) — прокатом и протяжкой через формующее приспособление для приобретения коробчатого или швеллерного сечения.
При охлаждении стекла в результате возникновения перепада температур между поверхностными и внутренними слоями образуются остаточные напряжения, которые устраняются отжигом — замедленным охлаждением отформованных изделий до нормальной температуры.
Для обычного строительного стекла кроме прозрачности характерны высокая механическая прочность, химическая стойкость, звукоизолирующая способность, низкая теплопроводность.
Существенно снижают прочность стекла трещины, царапины и другие повреждения, и, наоборот, прочность увеличивается при. химической обработке поверхности и закалке.
Хрупкость — одно из наиболее характерных свойств стекла. Она уменьшается при увеличении содержания В2О3, SIO2, Al2 O3. а также при закалке.
Для стекла характерна также низкая термическая стойкость, т. е. низкое сопротивление перепаду температур.
Основным видом продукции стекольной промышленности является листовое стекло, которое изготавливают неполированным к полированным, отожженным и закаленным, бесцветным и цветным, плоским, волнистым и гнутым. Сорт стекла устанавливается в зависимости от наличия таких дефектов, как полосность (неровности на поверхности), свиль (нитевидные полости), газовые и другие инородные включения и т. д.
Оконное стекло выпускают в виде листов толщиной 2—б мм и размерами от 250X250 до 2000X2200 мм.
Для удерживания осколков при повреждении стекла в него может впрессовываться проволочная сетка. Такое армированное стекло применяют для остекления фонарей, перегородок и устройства ограждений балконов, т. е. там, где требуются от материала повышенная механическая прочность и безопасность.
Наряду с армированием эффективным способом повышения механической прочности является закалка стекла, которая заключается в его нагреве до 600 °С и последующем быстром охлаждении на воздухе.
Стеклопакеты — это изделия из двух или трех слоев листового стекла, между которыми имеются герметичные воздушные прослойки. Оконные блоки из пакетного стекла обладают лучшими эксплуатационными показателями, чем из обычного стекла в двойном переплете. Вместе с тем их применение приводит к существенной экономии лесоматериалов и повышает индустриальность остекления зданий.
Стекловолокнистые материалы изготавливают на основе стеклянного волокна. Различают волокно непрерывное и штапельное (длина до 50 см). Для стеклянного волокна и материалов на его основе характерны высокая прочность на растяжение (200— 400 МПа), относительно небольшая плотность, высокие диэлектрические и звукоизоляционные свойства, стойкость к химическому и биологическому воздействию. Резко снижается прочность волокон при повышенном содержании щелочей в стекле. Стекловолокнистые материалы разделяют на тканые и нетканые. К тканым относятся стеклоткани, сетки и ленты, к нетканым — холст,, стеклянная вата и пр.
Ситаллы — продукты кристаллизации малощелочного стекла, осуществляемой при специальном режиме их термообработки. В строительстве находят все более широкое применение шлакоситаллы (разновидность ситаллов), изготавливаемые из расплавов. металлургических шлаков с введением специальных добавок. Шлакоситаллы применяют для покрытия полов, отделки зданий, изготовления стеновых и облицовочных панелей, санитарно-технических изделий и пр.
Каменные литые изделия получают плавлением основных изверженных или осадочных горных пород и шлаков с последующей разливкой расплава в формы и термической обработкой для прохождения кристаллизации и снятия напряжения. По прочности, плотности, стойкости к химическим воздействиям, сопротивлению истиранию и ряду других свойств каменные литые изделия превосходят природные камни. Недостатком каменного литья, как и других каменных материалов и стекла, является хрупкость и сравнительно низкая прочность при растяжении и изгибе. Основными видами литых изделий являются плиты, трубы и другие детали, предназначенные для работы в суровых эксплуатационных условиях.
В водохозяйственном строительстве стеклокристаллические материалы могут применяться для устройства износостойких облицовок, некоторых ответственных частей сооружений и т. д.
При использовании материалов сайта, активная ссылка на источник обязательна.
Будьте уважительны к авторам публикаций!