Стекла являются неорганическими аморфными термопластичными материалами (микроконгломератами), обладающими рядом специфических свойств. По своему строению и составу они представляют собой системы

Стекла являются неорганическими аморфными термопластичными материалами (микроконгломератами), обладающими рядом специфических свойств. По своему строению и составу они представляют собой системы типа истинного затвердевшего раствора из химических соединений кислотных и основных оксидов. Оксиды SiO2, В2О3, Р2О5 относятся к стеклообразующим, поскольку каждый из них в чистом виде может самостоятельно образовать стекло.Введением оксидов-модификаторов (Na2O, K2О, CaO, BaO, MgO, PbO, Al2O3, Fe2О3, Sb2O3, ZnO и др.) существенно снижают температуру размягчения стекла и придают стеклу необходимые свойства.

Свойства:

Средняя плотность стекол изменяется в пределах 2,2—6 г/см3.. Самые тяжелые стекла содержат оксиды свинца, висмута, а самые легкие — оксиды лития, бериллия, бора. Модуль упругости стекол 4,5•104—9,8•104 МПа.Расчетный теоретический предел прочности при растяжении стекла составляет 12000 МПа, практический Rp — 30—80 МПа, что объясняется наличием в стекле микронеоднородностей, микротрещин, внутренних напряжений, пороков стекла (свилей), инородных включений и др. Предел прочности стекла при сжатии Rсж составляет 600—1000 МПа и более. Стекло плохо сопротивляется удару, т. е. оно относится к хрупким материалам. Прочность при ударном изгибе составляет? 0,2 МПа.Оптические свойства стекла характеризуются в основном свето-пропусканием (прозрачностью). Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. По оптическим свойствам различают прозрачное, окрашенное, бесцветное и рассеивающее стекло. Силикатное стекло обладает высокой стойкостью к большинству реагентов, за исключением плавиковой и фосфорной кислот.Наиболее низкий коэффициент температурного расширения у кварцевого стекла — 5,8•10-7 1/°С. Теплопроводность стекол 0,5—1 Вт/(м•К). Наибольшую теплопроводность имеет кварцевое стекло — 1,34 Вт/(м•К). Малой теплопроводностью обладают стекла с большим содержанием щелочных оксидов. Звукоизолирующая способность стекла отно-сительно высока (при толщине стекла 1 см она соответствует кирпичной стене в полкирпича — 12 см).

Изготовление:

Производство строительного стекла состоит из подготовки сырьевых материалов (дробление, помол, сушка, просеивание и др.), приготовления шихты определенного химического состава, варки стекла, формования изделий и их отжига.

Варят стекло в стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия. Стекловарение завершается студкой стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, необходимую для формования изделий.

Формование изделий осуществляют различными способами: вытягиванием ленты стекла лодочным и безлодочным способами, прокатом, литьем, прессованием, выдуванием.

Вытягиванием изготовляют листовые стекла толщиной 2—6 мм, стеклянные трубы, стекловолокно. Если стекло нагреть до пластичного состояния, а затем резко охладить его, то можно вызвать появление равномерно распределенных остаточных напряжений, которые придают стеклу повышенную механическую прочность при ударе и изгибе, повышенную термостойкость. Этот процесс называют закалкой; для закалки используют электрические печи или шахтные закалочные агрегаты. Высокопрочные стекла получают путем химического и термохимического упрочнения его поверхности.

Виды стекла:

Оконное стекло предназначено для остекления световых проемов жилых, промышленных и общественных зданий.Коэффициент светопрозрачности оконных стекол 0,84—0,87.

Витринное стекло имеет высокую прочность (Rсж до 1200 МПа).Это стекло применяют для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий, а также для заполнения световых проемов ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения. Коэффициент светопрозрачности 0,75—0,83.

Стекло листовое узорчатое имеет по всей поверхности на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор; изготовляется способом проката.. Коэффициент общего светопропускания бесцветного стекла, имеющего узор на одной стороне листа, не менее 0,75; стекла, имеющего узор на обеих сторонах листа, — не менее 0,7.

Армированное листовое бесцветное и цветное стекло имеет внутри листа параллельно его поверхностям сварную или крученую сетку из стальной проволоки со светлой поверхностью или с защитным алюминиевым покрытием.. Применяется для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, лестничных клеток, оконных и дверных проемов, устройства перегородок. Армирование увеличивает прочность стекла и не позволяет ему рассыпаться при ударах и пожаре.Коэффициент светопропускания бесцветного армированного стекла 0,60—0,75.

Теплопоглощающее стекло применяют для остекления музеев, выставочных залов и транспорта с целью уменьшения солнечной и тепловой радиации.При его изготовлении в стекломассу вводят оксиды кобальта, железа или селена.

Теплоотражающее стекло изготовляют нанесением на поверхность тонких (0,3—1 мкм) пленок металлов или их оксидов, за счет чего отражается большая часть инфракрасных лучей и само стекло нагревается незначительно. Такие стекла пропускают 40—60% теп-лоты и повышают теплозащиту в холодную погоду.

Увиолевое стекло пропускает 25—75% ультрафиолетовых лучей и используется для остекления в лечебных, детских учреждениях, оранжереях.

Закаленное стекло выпускают в виде стандартных листов. Оно применяется для устройства дверей, перегородок, потолков.

Многослойное стекло (армированное или неармированное) состоит их нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой.предназначается для остекления транспорта, тракторов и других сельскохозяйственных машин.

Электропроводящее стекло используется в строительстве для изготовления стеклопакетов в качестве источников теплоты.

Стекло устойчивое к радиоактивным излучениям выпускают с высоким содержанием свинца и бора.

Блоки стеклянные пустотелые представляют собой закрытые полые стеклянные коробки с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями.Их применяют для устройства наружных и внутренних свегопрозрачных ограждений в зданиях и сооружениях, где требуется большая освещенность и ограниченная видимость (лестничные шахты, санузлы). Ограждения из стеклоблоков обладают высокой огнестойкостью, тепло- и звукоизоляционной способностью, гигиеничны.

Профильное стекло представляет собой длинномерные элементы, имеющие в сечении разнообразный профиль. При использовании профильного стекла в качестве стенового материала создается декоративный эффект, сокращаются стоимость строительства и расходы по текущему ремонту и уходу. Его применяют также при устройстве перегородок и прозрачных плоских кровель.

Стеклопакеты клееные представляют собой два (или более) плоских стекла (оконного, витринного, армированного, узорчатого и др.), соединенных между собой по периметру так, что между ними образуется замкнутая прослойка, заполненная сухим воздухом или другим газом. Стеклопакеты применяют для остекления окон и дверей, они предотвращают промерзание и запотевание окон, обладают достаточной тепло- и звукоизолирующей способностью.

Стекложелезобетонные конструкции в зависимости от несущей способности, свето- и звукоизоляции и других свойств подразделяют на стеновые, конструкции покрытий, сводов и куполов. В этих конструкциях несущей частью является железобетонный каркас, а стеклянные детали составляют световое пространство каркаса.

Трубы стеклянные и фасонные части к ним предназначаются для сооружения напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспортирования агрессивных жидкостей и газов (за исключением плавиковой кислоты), пищевых продуктов, воды и других материалов при температуре от -50 до +120°С

Стеклянную черепицу применяют для устройства свегопрозрачных фонарей в кровлях из керамической или бетонной черепицы.

Облицовочные материалы:

Цветное листовое стекло изготовляют путем окраски электрохимическим способом поверхности обычного или термоупрочненного стекла,

Декоративный триплекс представляет собой листы стекла с запрессованной между ними цветной пленкой или тканью. Его применяют для декоративной внутренней облицовки и устройства перегородок.

Марблит — плоское цветное глушеное стекло толщиной 5—25 мм в виде листов с полированной лицевой поверхностью и рифленой с тыльной стороны. Его применяют для облицовки наружных и внутренних стен лечебных помещений, магазинов, обще-ственных зданий, мемориальных комплексов, витражей, вместо природных каменных материалов.

Стемалит — листовое плоское стекло, покрытое с одной стороны керамической эмалевой краской. Стемалит применяют для наружной и внутренней отделки стен и перегородок, он имеет высокую термостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, сохраняет цвет.

Стекломрамор — разновидность марблита разных цветов, имитирующая мрамор. Его применяют для декоративной облицовки стен, полов, оформления интерьеров, футеровки резервуаров.

Облицовочная плитка из неокрашенного или цветного глушеного стекла имеет размеры от 50x50 до 150x150 мм. Их толщина 4—9 мм. Лицевая поверхность плиток гладкая или рельефная, тыльная сторона должна быть рифленой или шероховатой. Термостойкость 40—45°С.

Плитки стеклянные облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них применяют для наружной и внутренней облицовки зданий, изготовления декоративно-художественных панно.

Эмалированную плитку изготовляют из цветного оконного или узорчатого стекла путем его резки, окрашивания с лицевой стороны непрозрачной эмалью и ее сплавления. Эти плитки применяют для внутренней облицовки.

Смальта — мелкие кусочки цветного стекла (от 1 до 2 см2), применяемые для создания различных мозаичных картин или панно.

Пенодекор выпускают в виде плит размером 450x450 мм, толщиной до 40 мм; лицевая сторона плит покрыта сплошной стекловидной пленкой разнообразных цветов.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы. Средняя плотность ситаллов 2,5—2,6 г/см3, Rсж — до 600 МПа, Rи— до 250 МПа, температура размягчения 1000—1350°С, их твердость больше,чем у стекла,и приближается к твердости закаленной стали. Ситаллы обладают высокой стойкостью к кислотам (кроме плавиковой) и щелочам. Их применяют в электронике, машиностроении, строительстве, быту, ракетостроении, астро-зеркалах и др. В строительстве из ситалловых плит устраивают полы промышленных цехов, где имеются агрессивные среды, возможен разлив расплава металлов, большие нагрузки от движущегося тяжелого оборудования, а также для футеровки мельниц, лотков сыпучих материалов, в теплообменниках, для изготовления химической аппаратуры.

Ситаллопласты изготовляют на основе фторопластов и ситаллов. Они имеют высокую химическую стойкость и износостойкость по сравнению с ситаллами и фторопластами.

Стеклокристаллит — плиты размером 300x300 и 300x150 мм, применяемые для облицовки стен и устройства полов. Их изготовляют сплавлением гранул из бесцветного или окрашенного стекла.

Стеклокремнезит выпускается в виде облицовочных плит. Его изготовляют спеканием массы из стеклянных гранул с наполнителем (песком, шамотом и др.).

Стеклянное волокно получают из стекломассы разными способами: фильерным, дутьевым, центробежным, штабиковым. Средняя плотность стекловаты в рыхлом состоянии 130 кг/м3.

Пеностекло выпускают в виде блоков и гранул.При нагревании этой смеси происходит вспучивание размягченного стекла выделяющимися газами. Пеностекло хорошо подвергается механической обработке — пилится, гвоздится и склеивается. Коэффициент теплопроводности 0,04— 0,15 Вт/(м•К), Rсж — 0,1—0,15 МПа, средняя плотность — 100—700 кг/м3. Применяют его для тепло- и звукоизоляции в строительных конструкциях, холодильниках, промышленном оборудовании.

Гранулированное пеностекло используют в качестве легкого заполнителя для легких бетонов. Его изготовляют вспениванием во вращающихся печах сырцовых гранул из стеклянного порошка с пенообразователем.

Каменное литье.

Камнелитные изделия (брусчатка для дорог, плиты, трубы, желоба и др.) получают путем расплавления предварительно подготовленной шихты из горных пород и соответствующих добавок к ним, отливки расплава в формы, кристаллизации изделий, их отжига и охлаждения. Сырьем для производства темноокрашенных изделий служат диабазы и базальты, а для светлоокрашенных изделий — доломит, мел, известняк, мрамор, кварцевый песок. Целесообразно применять отходы при разработке горных пород. Для понижения температуры плавления в шихту вводят флюсы (плавиковый шпат — 3%); для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава — тугоплавкие материалы (магнезит, хромит и хромитовую руду), действующие как центры кристаллизации; для отбеливания расплава — оксид цинка в количестве 0,8%. Перед за-грузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в необходимом соотношении.

Для получения темноокрашенных изделий шихту плавят в ванных печах или вагранках, светлоокрашенных изделий — в электропечах. При непрерывной отливке изделий расплавленный материал поступает в копильники, где создается запас однородной массы с температурой 1180—1250°С. Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо,для уменьшения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливают в земляные, металлические или силикатные формы, подогретые до тем-пературы 600—700°С, где он постепенно охлаждается. Затем изделия подвергают отжигу в туннельных или камерных печах при температуре 600—900°С или в специальных печах. Отжиг способствует снижению температурных напряжений, связанных с охлаж-дением и кристаллизацией, увеличению сопротивляемости ударным нагрузкам.Основные минералы, входящие в состав камнелитных изделий: пироксены, плагиоклазы, оливин, магнетит и др. Их плотность 2900—3000 кг/м3, Rсж — 200—240 МПа, RP — 20— 30 МПа, они имеют высокую морозостойкость и химическую стойкость и эксплуатируются в особо тяжелых условиях,изделия из каменного литья применяют для футеровки бункеров, течек, корпусов флотационных машин, травильных ванн, отстойников.Из расплава горных пород получают также волокнистый материал (горную вату) с длиной волокон 2—60 мм. Ее изготовляют по той же технологии, что и стекловату. Марки изделий из горной ваты по средней плотности от 50 до 250, коэффициент теплопроводности их 0,077— 0,064 Вт/(м•К).

Дата добавления: 2015-10-21