Материалы из стекла
Стекло представляет собой затвердевший прозрачный расплав смеси песка, извести, соды, поташа и других веществ. Оно обладает высокой прозрачностью, прочностью, химической стойкостью и малой теплопроводностью. Стекло и изделия из него применяют для остекления помещений в качестве конструкционного, декоративно-отделочного материала, а также тепло- и звукоизоляционного материала.
Стеклоизделия в виде пустотелых блоков, линз, призм, облицовочных плиток и архитектурных деталей обладают высокими художественно-декоративными качествами. Из стекла изготовляют трубы и другие материалы. Из него можно получать изделия любой формы, фактуры и цвета. В качестве красителей используются оксиды меди, хрома, железа, кобальта и других металлов.
Недостатками стекла являются повышенная хрупкость, малое сопротивление изгибу и растяжению, а также пониженная термическая стойкость. Поэтому стекло целесообразнее применять в тех случаях, где нет растягивающих и изгибающих напряжений и действия повышенной температуры и тем более резких ее изменений.
Качество материалов из стекла зависит от химического состава, а также от наличия дефектов, которые могут образоваться в процессе производства. Наиболее распространенными дефектами являются: пузыри, мошки, инородные включения, царапины и др. Дефекты понижают прочность, термостойкость, прозрачность и ухудшают внешний вид.
Материалы из стекла подразделяют на следующие виды: листовые материалы, трубы, отдельные изделия и архитектурные детали, материалы на основе стекловолокна (СВАМ).
Листовые материалы. Наибольшее применение в строительстве находят такие виды листового стекла, как оконное, закаленное, трехслойное,, армированное, узорчатое, полированное и др.
Химический состав листового стекла следующий: Si02 — 71— 72%, СаО — 7,5—8,5%, Na20 — 15—15,5%, MgO — 3—3,8%, А1203 — 1,5—1,6%, Ре203 (как примесь) — не более 0,1%- Варят его в ванных печах при температуре 1450—1500°С.
Формуется стекло в основном методом вытягивания, а стекло тол-лциной более 8 мм изготовляется прокатыванием на специальных /столах или машинах. Вытягивание листового стекла производится на машинах вертикального вытягиваня (ВВС) по лодочному или безлодочному способам. Средняя скорость вытягивания составляет 80—100 м/ч.
Оконное стекло, которое изготовляется по лодочному и безлодочному способу вытягивания, выпускается в виде листов различных размеров при толщине от 2 до 6 мм. По толщине листа оконное стекло подразделяется на шесть видов: 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. В зависимости от наличия дефектов оконное стекло делится на два сорта: 1-й и 2-й. Стекло должно иметь гладкую поверхность и пропускать не менее 84% падающего на него света.
Оконное стекло имеет прочность при сжатии 600—900 МПа, при растяжении 10—14 МПа и выдерживает изменение температуры в пределах 70°С. Применяется оно для остекления жилых, гражданских, промышленных, сельскохозяйственных и других помещений. Стекло, не отвечающее требованиям 2-го сорта, применять для остекления жилых и гражданских помещений не разрешается.
Закаленное стекло (сталинит) — обычное стекло, подвергнутое закалке, т. е. нагреву до 660—670°С и резкому воздушному охлаждению. При этом создаются большие внутренние напряжения, равномерно распределенные, за счет чего прочность на сжатие увеличивается до 1200 МПа, а на изгиб — до 29,0 МПа. Закаленное стекло легко претерпевает изменение температуры в пределах 270°С.
Резать алмазом закаленное стекло нельзя, оно разрушается на мелкие кусочки с тупыми кромками. Закаленное стекло выпускается в виде листов определенных размеров, которые нарезаются из обычного стекла перед закалкой. Применяется оно для остекления автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта, витрин, дверей и т. д., а также для изготовления целых дверных полотен без обвязок.
Трехслойное стекло (триплекс) получают путем склеивания двух или трех листов оконного стекла с помощью целлулоида, аце-тилцеллюлозы или бутафоли в автоклавах при высоком давлении и температуре 95—100°С. Трехслойное стекло обладает более высокой прочностью, чем обычное. При разрушении этого стекла появляются радиально расходящиеся трещины, образующиеся при этом осколки не отскакивают, а удерживаются промежуточным слоем.
Выпускается оно в виде прямоугольных или фасонных листов толщиной 5 (одинарное) и 6 (двойное) мм. Резать алмазом это стекло нельзя. Применяется оно для остекления автобусов, троллейбусов, самолетов и т. д., а также для устройства дверей и фонарей дневного освещения.
С течением времени за счет окисления промежуточной прослойки снижается его светопропус-кание.
Армированное стекло (рис. 1) имеет в толще металлическую сетку — арматуру. Изготовляется оно в виде плоских и волнистых листов прямоугольной или квадратной формы определенных размеров. Сетка повышает механическую прочность и удерживает осколки, образующиеся при ударах и резкой смене температуры.
Прочность на изгиб армированного стекла 30—40 МПа. Применяется оно для остекления лестничных клеток, кабин подъемников, а также для кровли промышленных зданий, остекления фонарей верхнего света и устройства перегородок.
Узорчатое стекло на одной или двух поверхностях имеет рельефный рисунок или узор, что способствует рассеиванию света. Применяется оно для остекления жилых или административных зданий, чтобы получить равномерное рассеянное освещение, защитить
помещение от прямых солнечных лучей. Выпускается в виде листов длиной от 400 до 1800 мм, шириной от 400 до 1200 мм и толщиной от 3 до 6,5 мм.
Полированное стекло толщиной от 4 до 9 мм с параллельными, отполированными и отшлифованными поверхностями по назначению делится на зеркальное (ПЗ), транспорт-но,е (ПТ) и строительное (ПС). Наиболее качественным является зеркальное стекло, поверхности которого должны быть строго параллельны. Изготовляется оно прокаткой на столах; применяется для изготовления зеркал.
Строительное и транспортное, полированное стекло изготовляют методом вытягивания и применяют для остекления окон и дверей административных зданий и вагонов.
Трубы, отдельные изделия и архитектурные детали. Стеклянные трубы выпускаются длиной от 1 до 2 м, с внутренним диаметром до 200 мм. При вертикальном или горизонтальном вытягивании получаются бесшовные трубы, способные выдерживать высокое внутреннее давление.
Стеклянные трубы по сравнению с металлическими имеют более высокую химическую стойкость, гладкую внутреннюю поверхность, большую пропускную способность, легче подвергаются очистке. Прозрачность стеклянных труб дает возможность наблюдать за процессом, происходящим внутри, обнаруживать повреждения и устранять неполадки при эксплуатации, кроме того, они имеют меньшую массу и малую теплопроводность. Вместе с трубами изготовляются тройники, отводы и другие детали, применяемые для устройства коммуникаций и трубопроводов.
Применяются трубы для прокладывания водопровода, канализации, телефонного и силового кабеля, скрытой электропроводки, для транспортирования агрессивных жидкостей и газов, а также для устройства трубопроводов в молочной, спирто-водочной и пивоваренной промышленности. Соединение отдельных труб производится с помощью муфт или фланцев с резиновыми прокладками.
Пустотелые стеклянные блоки (рис. 2) представляют собой две полые половинки, соединенные, в один блок размерами (мм) 194X194X98 и 194X194X60 (квадратной формы БК-98) и 194X209X98 и 194?209?60 (угловые БУ-98). Внутренняя поверхность имеет рифления для лучшего рассеивания света. Половинки соединяются так, чтобы рифления были взаимно перпендикулярны.
Стеклянные блоки обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, необходимой прочностью, воздухонепроницаемостью и высокой светопроницаемостью. Применяются они для заполнения оконных проемов, внутренних перегородок и прозрачных перекрытий.
Рис. 1. Виды армированного стекла
Облицовочные плитки получают из прозрачной или окрашенной стекломассы прессованием в металлических формах. В момент прессования плиткам может быть придан орнамент и фактура лицевой поверхности. Оборотная сторона плиток имеет рифления.
Рис. 2. Пустотелые стеклянные блоки: а — спрессованная половинка; б — общий вид блока
Облицовочные плитки имеют высокую химическую и атмосферо-стойкость и обладают высокими санитарно-гигиеническими качествами, легко моются, являются водостойкими. Выпускаются они размером (мм) 150X150 и применяются для облицовки наружных и внутренних стен, кухонь, ванных комнат, санузлов, торговых помещений, кафе, ресторанов и других помещений с повышенной влажностью. Эти плитки полностью заменяют более дорогие керамические глазурованные плитки.
Новым видом изделий из стекла являются стеклопакеты, которые представляют собой два стекла, герметически склеенные между собой так, что между ними остается воздушный зазор в 15 мм. Использование стеклопакетов в жилищном строительстве для остекления оконных проемов сокращает потери тепла, устраняет запотевание и замерзание стекол. При этом на 40—50% сокращается расход древесины.
Архитектурные детали изготовляют методом литья или прессования в металлических формах из прозрачной или цветной стекломассы. Такие архитектурные детали, как розетки, филенки, карнизы, пояски, орнаменты и другие применяют для оформления внутренних помещений.
В последнее время из стекла изготовляют профилированное стекло, швеллеры и др.
Материалы на основе стекловолокна (СВАМ) представляют собой стекловолокнистые анизотропные материалы. Армирующим в данном случае является стеклянное волокно, а связующим — смолы. Получаются сравнительно легкие материалы с высокой механической прочностью, химической стойкостью и малой гигроскопичностью, и, кроме того, они не гниют и не разрушаются грызунами.
На основе СВАМ могут быть изготовлены крупногабаритные панели и плиты для стен и перекрытий, легкие сборные конструкции, листы для кровли и перегородок, плоские листы с декоративной отделкой для перегородок, оконные переплеты, двери, плинтусы, карнизы, ванны, раковины и другие санитарно-технические и гидроизоляционные материалы.
Прочность СВАМ определяется прочностью стекловолокна и соотношением стекловолокна и связующего.
В качестве связующих используются карбамидные, мочевино-и меламиноформальдегидные, эпоксидные и другие смолы. Прочность СВАМ возрастает по мере повышения количества стекло-волокона (до 65%) диаметром 14—16 мкм.
СВАМ изготовляются как на основе отдельных волокон, так и на основе текстильных стекловолокнистых материалов (ткани, ленты, ровница и др.). Представителем материалов СВАМ являются стеклопластики, которые получаются на основе стекловолокна и синтетических смол (фенольных, карбамидных и др.) в результате горячего прессования. Из волокна для этих целей изготовляют пряжу, ровницу или ткани.
Стеклопластики обладают высокой прочностью на изгиб (120— 400 МПа) при объемной массе 1,4—1,9 г/см3.
Стеклопластики легки, прочны, не гигроскопичны и не подвергаются гниению и коррозии. В виде плоских или волокнистых листов они применяются для кровли, а также в качестве отделочного материала.
Стеклопрофилит швеллерного или коробчатого вида получается методом горизонтальной прокатки длиной до 6 м. Он обладает высокой прочностью на изгиб и светопропускаемостью (40—70%). Применяется он для устройства светопрозрачных ограждений, внутренних перегородок, плоских кровель, лифтовых шахт и в других случаях. Он может быть выпущен различных цветов.
Ситаллы — стеклокристаллические материалы — получают из природного и других видов сырья, используемого для получения стекла из шлаков с введением добавок, обусловливающих кристаллизацию. Благодаря мелкокристаллической структуре они обладают высокими прочностью (49—147 МПа), термостойкостью (200— 1100°С) и сопротивлением истиранию. Ситаллы могут быть непрозрачными и прозрачными, светлых и темных цветов.
Применяются они для изготовления панелей стен зданий, плит и блоков для облицовки стен, настилки полов и в других случаях, где нужна высокая прочность и химическая стойкость.
Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение материалов из стекла
Листовое стекло, отдельные детали и изделия упаковывают в деревянные ящики и перекладывают бумагой, соломой или стружкой. Ценные архитектурные детали, а также закаленное, трехслойное и зеркальное стекло поштучно обертывают и перестилают бумагой. Оконное стекло упаковывают в ящики.
В каждый ящик укладывают от 6 до 20 м2 стекла (в зависимости от толщины листа).
Трубы упаковывают по 4—6 шт. в бунты, разделенные между собой веревочной петлей. Маркируют материалы из стекла, наклеивая на упакованное место этикетки с указанием марки завода, наименования изделий, размера, количества и т. д. На крышке ящика делают надпись: «Верх», «Осторожно», «Стекло».
Транспортировать материалы из стекла необходимо в крытых автомашинах и железнодорожных вагонах. Ящики с листовым стеклом устанавливают вертикально торцовой стороной по направлению движения транспорта. Хранение должно производиться в сухих помещениях, не допускающих увлажнения.
Трубы хранят уложенными штабелями, в открытых или закрытых складах. При длительном хранении стеклоизделий во влажных условиях может произойти выщелачивание одновалентных и двухвалентных оксидов с поверхности стекла. Стекло при этом становится матовым и теряет прозрачность.
