Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Недорогая ПВХ плитка в Самаре по цене интернет-магазина Дисорт. Звоните 8 (846) 206 05 30.

Материалы и изделия из стекольных расплавов

Наибольшее распространение получили материалы и изделия из стекольных расплавленных масс. Эти материалы в виде стекла со всеми его разновидностями, а также в виде стеклянных изделий нашли широкое применение в строительстве, архитектуре, санитарной технике, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Стекло — материал, обладающий комплексом разнообразных, не присущих другим видам строительных материалов свойств, характерными из которых можно считать светопропускание и хрупкость. Свойства стекла зависят от многих факторов: состава, режима теплообработки, состояния поверхности, размеров образца и др. Прочность стекла на сжатие достигает 700... 1000 МПа, на растяжение — 30...80 МПа, прочность на растяжение стекловолокна диаметром 10~4 см составляет 200...500 МПа, т. е. в 10 раз больше. На прочность стекла оказывают влияние внутренние дефекты, инородные включения (непровар, частицы огнеупора от футеровки печи и т. п.) и свиль (химически неоднородные участки).

Основным недостатком стекла является хрупкость, определяемая рядом факторов. Основной из них — отношение модуля упругости материала к прочности при растяжении E/R; чем больше это отношение, тем при меньшей деформации напряжение в материале достигает предела прочности. Модуль упругости стекла составляет 4,5-104...9,8-104 МПа. Обычное силикатное стекло хорошо пропускает всю видимую часть спектра и практически не пропускает ультрафиолетовые (длина волны менее 300 мкм) и инфракрасные (длина волны более 3000 мкм) лучи. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла в этих областях.

Показатель преломления строительного стекла (1,50...1,52) определяет силу отраженного света и светопропускаемость стекла при разных углах падения света. Так, при изменении угла падения света с 0 (перпендикулярно плоскости стекла) до 75° светопропускание стекла уменьшается с 92 до 50%. Светопреломление оконного стекла принимают равным 1,5, а светопропускаемость стекла в зависимости от длины волны видимого спектра достигает 97%. По оптическим свойствам различают прозрачное, окрашенное, бесцветное и рассеивающее свет стекло. Силикатное стекло обладает высокой стойкостью к большинству агентов, за исключением плавиковой и фосфорной кислот. Оконное листовое стекло является наиболее распространенным видом плоского стекла. Светопропускаемость оконного стекла в зависимости от толщины, которая составляет 2...6 мм, равна 85...90%. Исходным сырьем для получения строительного листового стекла служат кварцевые пески, сульфат натрия или кальцинированная сода, известняк, доломит, уголь и некоторые другие вещества.

Производство строительного стекла состоит из следующих основных операций. Подготовка составляющих материалов заключается в сушке и очистке песка от посторонних примесей, дроблении и сушке мела, доломита и помоле угля. Составляющие материалы дозируют и перемешивают. Подготовленная шихта расплавляется в специальных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия. Варку сырьевой шихты производят при температуре 1100...1200°С до полного отделения всех примесей, которые собираются на поверхности в виде пены. В этот период происходит и обесцвечивание стекла путем введения специальных добавок, а также удаление пузырьков воздуха и газа. Затем из расплавленной массы с помощью машин вертикального или горизонтального типа вытягивают ленту стекла, которая проходит между валками машины, охлаждается и.отжигается для снижения хрупкости.

Листовое стекло можно получить также способом литья с последующей прокаткой. Для этого стеклянную массу выливают на гладкую поверхность и прокатывают гладкими или узорчатыми валками.

Орнаментное стекло является разновидностью листового оконного стекла, получаемого способом литья. Это стекло имеет одну сторону гладкую, а другую — тисненую, узорчатую.

Армированное стекло получают методом непрерывного проката с одновременным закатыванием внутрь листа металлической сетки. Поточная линия состоит из ванной печи, прокатной машины, печи отжига и устройства для резки ленты стекла. Стекломасса из ванной печи поступает в прокатную машину, куда подается стальная термически обработанная сварная или крученая сетка; проходя между валками одновременно со стекломассой, сетка закатывается внутрь листа. Армированное стекло может иметь гладкую, кованую или узорчатую поверхность, быть бесцветным или цветным. Оно обладает повышенной огнестойкостью (до 1,3 ч). При его разрушении осколки удерживаются армирующей металлической сеткой. Светопропускаемость составляет не менее 60%. Армированное стекло выпускают длиной 1200...2000 мм, шириной 400... 1500 мм и толщиной 5,5 (±7) мм. Предел прочности при сжатии 600 МПа и при изгибе 30... 40 МПа. Армированное стекло применяют для остекления фонарей верхнего света, оконных переплетов, устройства перегородок, ограждения балконов, лестничных маршей и др. Установку армированного стекла производят на лестничных площадках из морозостойкой резины или на нетвердеющих мастиках.

Цветное армированное стекло получают из стекломассы, окрашенной в процессе варки оксидами металлов. Основные цвета — золотисто-желтый, зеленый, лилово-розовый, голубой.

Применяют его для ограждения балконов, лоджий, лестниц, лифтовых шахт, для устройства декоративных светопрозрачных плафонов и перегородки в жилых домах и санаториях, пансионатах, на предприятиях общественного питания и торговли, а также в других общественных и промышленных зданиях. Максимальные размеры цветного армированного стекла 800X1500 мм при толщине (6±1) мм.

Защитное стекло получают специальной термической обработкой (для повышения прочности и упругости); предназначено оно для остекления автотранспорта.

Солнце- и теплозащитное стекло изготовляют на машинах вертикального вытягивания путем аэрозольной обработки поверхности стекла специальными растворами. В зависимости от состава растворов и условий обработки можно получить стекла с неодинаковой степенью пропускания и отражения в различных частях спектра. Солнце- и теплозащитное стекло применяют для остекления зданий и средств транспорта с целью уменьшения солнечной и тепловой радиации. Размеры стекла 1600X2000 мм, толщина 3...6 мм. Пропускание видимого света 30...70%, тепловых лучей 40...60%. Цена 1 м2 солнцезащитного стекла в заводском ассортименте в 1,5 и мерного в 1,7 раза выше цены оконного стекла соответствующих размеров и толщины.

«Витрасил» — стекло, обладающее способностью рассеивать свет по всему помещению. Оно не оказывает слепящего действия и не вызывает утомления у человека. Это стекло является также хорошим тепло- и звукоизолятором.

Теплопоглощающее стекло, окрашенное в массе, содержит в своем составе специальные добавки, обесцвечивающие преимущественное поглощение инфракрасных лучей солнечного спектра. Теплопоглощающее листовое стекло имеет легкую голубую или голубовато-зеленую окраску, почти не искажающую просматриваемый через него предмет. Оно предназначено для заполнения оконных проемов с целью уменьшения солнечной радиации в музеях, выставочных залах и др. Пропускная способность видимого света не менее 65%, инфракрасных лучей — не более 35%. Размеры стекла до 1600X2000 мм, толщина 3...4 мм.

Облицовочное стекло применяют для облицовки панелей стен жилых и общественных зданий. Это стекло устойчиво против атмосферных влияний и гигиенично.

За рубежом выпускают новые виды строительного стекла, уменьшающие нагрев помещений от солнечных лучей. В США производят серое и бледно-голубое теплопоглощающее стекло, а также звукопоглощающее стекло с промежуточным слоем, поглощающим звук до 66%. Широкое распространение в США получило стекло, покрытое тонкими оксидометаллическими пленками, отражающими до 30% и более солнечных лучей.

Профильное строительное стекло представляет собой элементы швеллерного и коробчатого сечения, формуемые на горизонтальных прокатных установках, в виде бесконечной ленты, разрезаемой затем на отрезки длиной до 6000 мм. Профильное стекло может быть бесцветным или окрашенным. Для получения швеллерного профиля борта ленты стекла отгибаются под углом 90°С. Профильное стекло коробчатого сечения носит название «сектор». При его изготовлении борта ленты стекла, пройдя через формующее устройство, отгибаются до получения коробчатого профиля. В месте соединения бортов образуется шов на лицевой поверхности изделия. Профильное стекло обычно монтируется поштучно. Возможно изготовление укрупненных сборных светопрозрачных конструкций из профильного стекла на домостроительных комбинатах или полигонах. При изготовлении конструкций из стеклодеталей между ними необходимо прокладывать различные герметики — мастики или специально изготовленные профилированные детали из губчатой резины или синтетических материалов.

Профильное стекло коробчатого сечения производят марок КП-250 и КП-300, длиной до 6,0 м, шириной 244...294 (±5) мм, высотой 50...55 (±2,5) мм и толщиной стенки 5,5 мм. Профильное стекло швеллерного сечения производят марок ШП-250 и ШП-300, длиной до 4,2 м, шириной 244...294 (±5) мм, высотой 35...50 (±2,5) мм. Масса 1 м швеллерного сечения 5...6 кг, а коробчатого 9...10,5 кг.

Конструкция из профильного стекла в виде остекленных поверхностей дают мягкий рассеивающий свет, светопропускание 43...53%. Стена из коробчатых (в один ряд) или швеллерных (в два ряда) стеклодеталей по своим акустическим свойствам не уступает глухим межкомнатным оштукатуренным перегородкам из кирпича и других материалов. Звукоизоляция таких конструкций составляет 27... 18 дБ, коэффициент теплопередачи 2,5... 5,2 Вт/(м-°С). Предел прочности при изгибе конструкций из профильного стекла швеллерного сечения составляет 17,5 МПа, а коробчатого сечения — 10,5 МПа, огнестойкость конструкции 15 мин.

Профильное стекло используют для светопрозрачных ограждений и самонесущих стен в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве, для устройства внутренних перегородок и прозрачных плоских кровель в различных типах зданий. Профильное стекло можно применять в виде крупноразмерных панелей. Такое стекло устойчиво против воздействия концентрированных кислот, щелочей и влаги. Профильное стекло можно применять в сочетании с металлическими, бетонными, кирпичными или деревянными элементами зданий. Профильное стекло швеллерного сечения выпускают бесцветным и цветным, неармированным и армированным стальной проволокой. Оно характеризуется повышенной огнестойкостью и безопасностью при разрушении.

Стеклянные блоки представляют собой полые, пропускающие свет изделия с разнообразной фактурой внутренней или наружной поверхности. В зависимости от профиля и размера стенок блока изменяются интенсивность и направленность световых лучей, а также создается равномерное освещение отдельных участков и больших площадей в зданиях. В зависимости от требований к естественному освещению через светопроемы могут использоваться стеклоблоки светорассеивающие, прозрачные и светонаправляющие.

Стеклянные блоки получают свариванием в нагретом состоянии двух полублоков. Оставшийся внутри блока воздух (при некотором его разрежении) значительно уменьшает коэффициент теплопроводности стеклянных блоков, который равен в среднем 0,4 Вт/(м-°С). Стеклянные блоки создают мягкое рассеянное освещение, увеличивают глубину естественной освещенности, исключают сквозную видимость. Ограждения из стеклоблоков обладают высокой огнестойкостью (до 2,4 ч) и звукоизолирующей способностью (38...40 дБ). Светопропускание бесцветных блоков составляет 50...56%, а цветных — 35...40%. Стеклянные блоки долговечны и гигиеничны. Стеклянные блоки используют в фасадах промышленных зданий, для освещения лестничных клеток гражданских зданий и разного рода складских помещений, требующих верхнего света, а также в архитектурно-декоративных целях. Стеклянные блоки с успехом применяют в цехах с агрессивной средой, а также в цехах, где характер производства требует создания постоянных климатических условий.

Стеклопакеты представляют собой два или несколько листов стекла, герметично соединенных между собой по периметру. Между стеклами имеется полость, заполненная сухим воздухом. Стеклопакеты изготовляют из оконного, витринного, армированного, узорчатого и других стекол толщиной 2...8 мм, площадью до 5 м2, расстояние между стеклами 15...20 мм, максимальный размер стеклопакетов 2300 X 1900 мм, минимальный 300 X 300 мм. Стеклопакеты выдерживают большую ветровую нагрузку, чем отдельные стекла той же толщины. При остеклении стеклопаке-тами упрощается конструкция оконных проемов, увеличивается световая площадь и снижаются теплопотери. Коэффициент теплопередачи стеклопакетов составляет 2,4...1,7 Вт(м2-°С). Светопропускание в зависимости от применяемого вида стекол меняется в больших пределах: от 30 до 80%. Стеклопакеты обладают достаточной звукоизолирующей способностью — 29...32 дБ. Применяют их для остекления промышленных, гражданских и общественных зданий.

Стемалит представляет собой закаленное листовое стекло различной фактуры, покрытое с одной стороны глухими керамическими красками различных цветов (желтого, синего, красного, серого, черного и др.). Стемалит изготовляют из неполированного витринного или прокатного стекла толщиной 6... 12 мм, площадью до 3 м2. Плотность стемалита 2450...2500 кг/м3, предел прочности при сжатии 800 МПа, а при изгибе — 180 МПа. Температурный коэффициент линейного расширения составляет 90-100~7оС. Этот материал отличается высокой устойчивостью против атмосферных воздействий, постоянством цвета, прочностью, термической стойкостью. Стемалит предназначен для наружной и внутренней облицовки зданий, для изготовления многослойных панелей, устройства перегородок, а также ограждения лестничных маршей и балконов.

Стевит представляет собой изделие, состоящее из двух герметически соединенных по периметру с помощью герметика и окантованных водостойкой эластичной лентой, между которыми заключена светорассеивающая прокладка из стекловолокнистого нетканого холста. Максимальные размеры стевита 1200...2000 мм; общая толщина в зависимости от толщины стеклохолста 7...15 мм. Коэффициент светопропускания в зависимости от толщины (1...4 мм) стекловолокнистой прокладки 26... 58%; коэффициент светорассеивания 32...67; коэффициент теплопередачи 2,4...3,87 Вт/(м2-°С). Стевит применяют для заполнения оконных проемов, остекления фонарей верхнего света, а также для устройства светопропускающих перегородок в промышленных и общественных зданиях, на предприятиях торговли, общественного питания, в лечебных и учебных заведениях, библиотеках, музеях и других сооружениях, где требуется све-торассеивающее остекление, исключающее сквозную видимость и уменьшающее солнечную радиацию. Стевит поставляют полной заводской готовности, не требующей механической обработки и резки.

Дверные полотна изготовляют из листового подвергнутого специальной термической обработке (закалке) стекла. Стеклянные полотна для дверей представляют собой листы утолщенного полированного, неполированного, прокатного узорчатого стекла с обработанными кромками, отверстиями и вырезками для крепления дверных приборов. Стеклянные полотна выпускают бесцветные, прозрачные, с полированной и неполированной поверхностью, а также цветные и бесцветные светорассеивающие с узорчатой или кованой поверхностью. Цветные полотна могут быть желтыми, голубыми и зелеными. Стеклянные бесцветные полотна применяют для наружных и внутренних дверей в жилых, общественных и промышленных зданиях. Цветные полотна используют только для внутренних дверей. Двери из полированного и неполированного стекла зрительно расширяют объем помещений и связывают их с внешней средой. Цветные и бесцветные полотна из прокатного и узорчатого стекла применяют в помещениях, где необходимо исключить сквозную видимость. Максимальные размеры полотен из полированного стекла 2400Х1040 мм и узорчатого 2400X900 мм, толщина стекла 10... 15 мм. Масса 1 м2 полотна 25...28 кг (в зависимости от толщины), термическая стойкость (резкий перепад температур) 80...90°С, светопропускание на 10 мм толщины полированного и неполированного стекла не менее 84%, а прокатного узорчатого 80...90%. Предел прочности при сжатии 800...900 МПа и при изгибе 250 МПа. Дверные полотна обладают повышенной прочностью и выдерживают, не разрушаясь, удар свободно падающего с высоты 1500 мм стального шара массой 800 г.

Витринное стекло изготовляют из полированного и неполированного стекла толщиной 6... 12 мм, площадью полотен 4... 12 м2. Его получают способом горизонтального проката с последующей шлифовкой и полировкой поверхностей. В настоящее время внедряется новый метод получения витринного полированного стекла по методу плавающей ленты. По этому методу исключена необходимость шлифовки и полировки поверхностей; стеклянная лента после расплава приобретает полированную поверхность. Витринное стекло характеризуется высоким пределом прочности на сжатие — до 1200 МПа. Оно может быть плоским и гнутым. Применяют витринное стекло для остекления внутренних и наружных витрин и проемов в магазинах, ресторанах, аэропортах и т. д.

Стеклянную коврово-мозаичную плитку изготовляют в форме квадратов из непрозрачного прессованного или прокатного стекла различного цвета с глянцевой или матовой поверхностью размерами 18X18X4; 22X22X4; 23X23X4 мм. Плитки характеризуются высокой долговечностью и постоянством цвета. Стеклянную коврово-узорчатую плитку применяют для наружной облицовки стеновых панелей и внутренней отделки помещений. Она позволяет обеспечить индустриальную отделку железобетонных панелей. Стеклянные трубы получили широкое распространение в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для транспортирования агрессивных жидкостей. Трубопроводы из стекла прозрачны, гигиеничны и имеют гладкую поверхность, что уменьшает сопротивление перемещаемых в них жидкостям. Стеклянные трубы изготовляют способом вертикального или горизонтального вытягивания и центробежным способом. Соединение стеклянных труб осуществляют с помощью соединительных и уплотняющих устройств — муфт, резиновых манжет с затяжкой металлическими поясами. Коррозионно-устойчивые трубы выпускают диаметром 15...65 мм и длиной 100... 300 мм для жидкости с температурой до 120°С и давлением 0,3 МПа.

Стеклобетонные конструкции в зависимости от несущей способности, свето- и звукоизоляции, а также других свойств подразделяют на стеновые, конструкции покрытий и конструкции сводов и куполов. В этих конструкциях несущей частью является железобетонный каркас, а стеклянные блоки заполняют световое , пространство каркаса. Стеклобетонные стеновые конструкции могут успешно использоваться для производственных и культурно-бытовых помещений, вокзалов, выставочных павильонов. Стеновые конструкции (панели, блоки и др.) обладают необходимыми тепло- и звукоизоляционными свойствами, хорошо освещают помещение, гигиеничны, не нуждаются в специальной отделке.

Стеклянная вата представляет собой материал, состоящий из тонких (5...6 мкм) гибких нитей. Стеклянная вата обладает высокой прочностью на разрыв, химической стойкостью, низкой звуко- и теплопроводностью. Стеклянную вату получают способом механического вытягивания, центробежным и дутьевым (газоструйным) способами. При центробежном способе сырьем служит стекольный бутылочный бой, который моют и загружают в специальный ковш, где он расплавляется и при температуре 1300...1400 °С стекает в чашу. Далее стеклянная масса тонкой струей направляется на быстро вращающийся диск. Центробежной силой расплавленная масса отрывается от диска и вытягивается в тонкие нити. При дутьевом способе формование волокон производят путем раздувки расплавленной стеклянной массы струей газа. Струя газа, выходящая с большой скоростью, вытягивает стеклянную массу в тонкие волокна, которые затем подхватываются транспортером из тонкой сетки и подаются для последующей обработки. Стеклянную массу используют в качестве тепло- и звукоизоляционного материала в промышленности и строительстве. Она эластична, устойчива к температурным изменениям, химически стойка, не поддается гниению и горению. Стеклянную вату можно применять в качестве наполнителя (вместо асбеста) при изготовлении асбоцементных изделий, а также в качестве тонкого заполнителя для штукатурных и отделочных растворов. В смеси с полимерами получают материал — стеклопластик. За рубежом (в Японии и других странах) стеклянную вату используют для изготовления антикоррозионных стекломатов на фенольной смоле. Стекломаты обладают высокими диэлектрическими свойствами, стойки против коррозии в агрессивных химических средах. Стекломаты выпускают в виде рулонного материала и используют для изоляции газовых и водяных трубопроводов. Пеностекло и газостекло получают путем вспучивания расплава размолотого стекла, смешанного с веществом (известняком, углем), которое при температуре 750...850°С способно выделять газ. Пеностекло является хорошим тепло- и звукоизоляционным материалом, обладает малой малой плотностью (200...600 кг/м3) и низким коэффициентом теплопроводности [0,06...0,2 Вт/(м-°С)]. Водопоглощение не более 2%, предел прочности при сжатии 4,0...6,5 МПа, а при изгибе 0,5...3,5 МПа. Пеностекло применяют в народном хозяйстве для теплоизоляции тепловых и холодильных установок, звукоизоляции общественных и коммунально-бытовых помещений и т. д.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики