Стекло в строительстве
Внимание! Новый сервис - Строительные калькуляторы online
|
|
2. Сырье для производства стекла |
Стекло и другие плавленые материалы и изделия получают из минеральных силикатных расплавов, сырьем для которых служат распространенные горные породы и некоторые побочные продукты промышленности.
Минеральные расплавы в зависимости от исходного сырья разделяются на следующие группы: стеклянные, каменные, шлаковые, ситаллы и шлакоситаллы.
Материалы из расплавов обладают высокими показателями долговечности, химической стойкости к воздействию агрессивных сред, отличными декоративными свойствами, а некоторые из них и прозрачностью.
Из минеральных расплавов, получают изделия самого различного назначения: листовые светопрозрачные, конструкционные, отделочные, облицовочные, трубы специальные, тепло- и звукоизоляционные.
Изделия из стекла начали изготовлять еще 3500-4000 лет до н.э. в Египте и Месопотамии. Первый стекольный завод в России был создан в 1638 году близ г.Воскресенска
Основоположником научных основ стекловарения в России является М.В.Ломоносов, который организовал в 1752 году производство разноцветных стекол.
До конца XIX века производство изделий из минеральных расплавов для применения в строительстве было связано главным образом с изготовлением листовых светопрозрачных изделий.
Бурное развитие техники в прошлом столетии привело к развитию производства из минеральных расплавов широкой номенклатуры материалов и изделий, различных по свойствам, виду и назначению.
В последние годы быстро развивалось производство специальных видов строительного и технического стекла, а также теплоизоляционных материалов.
Получило распространение производство стеклоблоков, профильного стекла, стеклопакетов.
Использование стеклоблоков позволяет снизить теплопотери зданий более чем в 2 раза по сравнению с одинарным остеклением.
Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплавов, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.
Признаками стеклообразного состояния вещества является отсутствие четко выраженной точки плавления, гомогенность и изотропность.
В стеклообразном состоянии могут быть получены многие вещества.
Стекло способно образовывать называемые стеклообразующими оксиды без каких либо добавок.
Однако в большинстве случаев сырьевой массой для производства стекол является многокомпонентная шихта, содержащая помимо стеклообразующего оксида различные добавки.
В строительстве используют почти исключительно силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния
Стекло не является веществом с определенным химическим составом, который может быть выражен химической формулой, поэтому состав стекла условно выражают суммой оксидов.
Состав строительных стекол в зависимости от вида и назначения содержит оксиды (в % по массе).
Каждый из оксидов играет свою роль в процессе варки формирования свойств стекла.
Оксид натрия ускоряет процесс варки, понижая температуру плавления, но уменьшает химическую стойкость стекла.
Оксид калия придает блеск и улучшает светопропускание.
Оксид кальция повышает химическую стойкость стекла. Оксид алюминия повышает прочность, термическую и химическую стойкость стекла. Оксид бора повышает скорость стекловарения.
Для получения оптического стекла и хрусталя в шихту вводят оксид свинца, повышающий показатель светопреломления.
2. Сырье для производства стекла
Сырьевые материалы для производства стекла разделяются на основные и вспомогательные.
К основным относятся минеральное сырье и некоторые продукты промышленности: кварцевый песок, сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия.
Кроме того, в последнее время стали широко использоваться отходы различных отраслей промышленности - доменные шлаки, кварцесодержащие материалы, тетраборит кальция, стеклобой и др.
Минеральное сырье, как правило, имеет большое количество примесей и непостоянный состав.
Примеси условно разделяются на две группы:
- ухудшающие качества стекломассы (оксиды железа, хрома, титана, марганца, ванадия);
- соответствующие основным компонентам состава стекла (оксиды алюминия, кальция, магния, калия, натрия).
Примеси первой группы придают стеклу нежелательную окраску, а также могут привести к образованию пороков в стекле в виде включений.
Примеси второй группы обычно учитываются при расчете рецепта шихты.
Вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, глушители, красители и др.) вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств.
Осветлители (сульфаты натрия и алюминия, калиевая селитра, мышьяковистый ангидрид) способствуют удалению из стекломассы газовых пузырьков.
Глушители (криолит, плавиковый шпат, двойной суперфосфат) делают стекло непрозрачным.
Красители придают стеклу заданный цвет - соединения: кобальта - синий, хрома - зеленый, марганца - фиолетовый, железа - коричневый и сине-зеленые тона и т.д.
Производство строительного стекла состоит из следующих основных операций:
- обработка сырьевых материалов;
- приготовление шихты;
- варка стекла;
- формование изделий и их отжиг.
Обработка включает дробление и помол материалов, поступающих на завод в виде кусков (доломит, известняк, уголь), сушку влажных материалов (песок, доломит, известняк), просеивание всех компонентов через сита заданного размера.
Приготовление шихты включает операции усреднения, дозирования и смешения. Шихта считается качественной, если отклонение от заданного состава ее не превышает ±1%.
Стекловарение производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия.
При нагревании шихты до 1100-1150 °С происходит образование силикатов сначала в твердом виде, а затем в расплаве.
При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты - образуется стекломасса.
Эта масса неоднородна по составу и настолько насыщена газовыми пузырьками, что ее называют варочной пеной.
Для осветления и гомогенизации температуру стекломассы повышают до 1500-1600 °С.
При этом вязкость расплава снижается, облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.
Стекловарение завершается охлаждением (студкой) стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий
Формование изделий производится различными методами: вытягиванием, литьем, прокатом, прессованием и выдуванием.
Формование листового стекла производится путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты из расплава, прокатом или способом плавающей ленты (флоат-способ).
Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2-6 мм.
Лента вытягивается из стекломассы вращающимися валками машины через лодочку (огнеупорный брус с продольной прорезью) или свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ).
Схема работы машины вертикального вытягивания стекла. 1 - лента стекла; 2 - стеклянный расплав; 3 - валики; 4 - шахта машины; 5 - камера; 6 - горелка для поддержания высокой температуры в камере; 7 - холодильники
Флоат - способ является наиболее совершенным и высокопроизводительным из всех способов, известных в настоящее время.
Он позволяет получать стекло с высоким качеством поверхности. Особенностью способа является то, что процесс
формования ленты стекла протекает на поверхности расплавленного олова в результате растекания стекломассы.
Поверхности листового стекла получаются ровными и гладкими и не требуют дальнейшей полировки.
Отжиг - обязательная операция при изготовлении изделий.
При быстром охлаждении для закрепления формы изделий в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут привести даже к самопроизвольному разрушению стеклоизделий.
Закалка - эта операция применяется при получении стекла с повышенной в 4-6 раз при сжатии и 5-8 раз при изгибе прочностью по сравнению с обычным стеклом.
Закалка проводится доведением стекла до пластического состояния и затем резким охлаждением поверхности.
Заключительная обработка изделий включает в себя операции шлифования, полирования, декоративной обработки.
4. Структура и свойства стекла и стеклоизделий
В процессе производства стекла и особенно на стадии его охлаждения возникает такая структура, которая может быть охарактеризована как промежуточная между полной беспорядочностью частиц жидкого расплава и полной упорядоченностью частиц вещества в кристаллическом состоянии.
В стекле наблюдается лишь ближний порядок расположения частиц, что и обуславливает изотропность его свойств.
Плотность обычного строительного силикатного стекла - 2,5 г/см. В зависимости от содержания различных добавок стекла специального назначения имеют плотность от 2,2 до 6,0 г/см.
Плотность теплоизоляционных стеклоизделий меняется в пределах 15-600 кг/м.
Прочность и деформативность стекла. Расчетный теоретический предел прочности при растяжении стекла составляет 12000 МПа, технический - 30-90 МПа, что объясняется наличием в стекле микронеоднородностей, микротрещин, внутренних напряжений, инородных включений и др.
Предел прочности при сжатии стекла может составлять 600-1000 МПа и более.
Предел прочности стеклянных волокон диаметром 4-10 мкм достигает 1000-4000 МПа. Модуль упругости стекал различного состава колеблется в пределах (4,5-9,8)10 МПа. У стекла отсутствуют пластические деформации.
Хрупкость является главным недостатком стекла, которое плохо сопротивляется удару.
Прочность обычного стекла при ударном изгибе составляет всего 0,2 МПа.
Оптические свойства стекол являются их важными свойствами и характеризуются показателями светопропускания (прозрачности), светопреломлением, отражением и рассеиванием.
Обычные силикатные стекла пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.
Коэффициент направленного пропускания света стеклами достигает 0,89.
Теплопроводность стекол меняется от состава в пределах 0,5-1,0 Вт/(м·°С). Теплопроводность теплоизоляционных стеклоизделий составляет 0,032-0,14 Вт/(м·°С).
Из-за малого значения коэффициента температурного расширения (9·10-15·10) обычное стекло имеет относительно малую термостойкость.
Теплоемкость стекол при комнатной температуре составляет 0,63-1,05 кДж/(кг·°С).
Звукоизолирующая способность стекла относительно высока. По этому показателю стекло толщиной 1 см соответствует кирпичной стене в пол кирпича - 12 см.
Химическая стойкость стекла зависит от его состава. Силикатное стекло обладает высокой химической стойкостью к большинству агрессивных сред за исключением плавиковой и фосфорной кислот.
Листовые светопрозрачные и светорассеивающие стекла
Листовое стекло - основной вид стекла, используемый для остекления оконных и дверных проемов, витрин и внутренней отделки зданий.
Оконное стекло производится трех марок: полированное, неполированное улучшенное, неполированное. Оконное стекло производится толщиной от 2,0 до 6,0 мм максимальных размеров в зависимости от толщины от 1000x1600 мм, а минимальных 400x500 мм.
Светопропускание оконных стекол 84-89%.
Витринное стекло производится двух марок: М7 - полированное и М8 - неполированное, толщиной 6,5-12 мм и максимальных размеров 3000x6000 мм.
Применяется для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий. Светопропускание витринных стекол 75-83%.
Стекло листовое узорчатое имеет на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор и изготовляется способом проката.
Узорчатое стекло бывает бесцветным и цветным, окрашенным в массе или нанесением на поверхность его пленок оксидов различных металлов.
Применяется для декоративного остекления оконных и дверных проемов, внутренних перегородок, крытых веранд и т.д.
Для этих же целей применяется листовое стекло "мороз", имеющее на одной стороне узор, напоминающий заиндевевшее стекло.
Армированное листовое бесцветное и цветное стекло для устройства световых проемов, фонарей верхнего света, ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.
Армированное стекло может иметь обе поверхности или одну поверхность гладкими, рифлеными или узорчатыми.
Для армирования применяется сварная или крученная сетка из стальной проволоки со светлой поверхностью или с защитным алюминиевым покрытием. Диаметр проволоки сетки 0,45-0,60 мм.
Сетка имеет квадратные или шестиугольные ячейки размерами 12,5 и 25 мм. Армированное стекло отличается повышенной прочностью и огнестойкостью. Светопропускание бесцветного армированного стекла 65-75%.
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 является безопасным, так как при разрушении распадается на мелкие осколки с тупыми нережущими краями.
В строительстве применяют для устройства дверей, перегородок, потолков.
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/м, содержащее 80% оксида свинца, по своей защитной способности в этом отношении эквивалентно стали.
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 применяются для устройства наружных и внутренних ограждений, которые помимо хорошей светопропускающей способности имеют хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства.
Стеклоблоки представляют герметически закрытые полые стеклянные коробки с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями.
Ребра и призмы на внутренней поверхности препятствуют прямой видимости через блок.
Виды стеклянных блоков. а) БК 244/98; б) БКЦ 194/98; в), г) БПЦ 294/194/98
Номенклатура пустотелых стеклянных блоков, выпускаемых стекольными заводами страны, включает изделия квадратные и прямоугольные, неокрашенные и цветные.
Светопропускание стеклоблоков в зависимости от их вида меняется в пределах 30-55%.
Стеклоблоки имеют: термостойкость - 40 °С, предел прочности при сжатии 1,5 МПа и сопротивление удару 0,8-0,9 Дж.
Профильное стекло (стеклопрофилит) представляет собой погонажные длинномерные светопрозрачные изделия, применяемые для устройства светопрозрачных ограждений и самонесущих стен, внутренних перегородок и прозрачных плоских кровель в зданиях различного типа.
Профильное стекло изготовляется открытого (швеллерное, ребристое и т.д.) и замкнутого (коробчатое, овальное, треугольное и т.д.) сечений, неармированное и армированное, бесцветное и цветное, а также с аэрозольным оксидно-металлическим покрытием.
Светопропускание стеклопрофилита - 73-82%, теплопроводность - 0,76 Вт/(м·°С), термостойкость - 70 °С.
Виды профильного стекла открытого (а) и закрытого (б) сечения: 1 - швеллерное; 2, 3 - ребристое; 4 - обрезное; 5 - коробчатое с одним швом КП; 6 - коробчатое с двумя швами КП-2; 7 - коробчатое с овальными кромками боковых стенок; 8 - треугольное; 9 - коробчатое с козырьком
Стеклопакеты - изделия, состоящие из двух или более листов светопропускающего стекла, соединенные между собой по контуру таким образом, что между ними образуются герметически замкнутые прослойки, заполненные сухим воздухом или другим газом.
Они применяются для остекления окон и дверей, витрин, зенитных фонарей зданий различного назначения.
Стеклопакеты подразделяются на клееные, паяные и сварные, по числу слоев стекла на двух-, трех- и четырехслойные
Стеклопакетное остекление обладает хорошей тепло- и звукоизолирующей способностью, не запотевает и не нуждается в протирке внутренних поверхностей.
Стеклопакеты по назначению подразделяются на обычные, светорассеивающие, упрочненные, безосколочные, солнцезащитные, звукоизоляционные и электрообогреваемые.
Общий вид двухслойных и трехслойных стеклопакетов (а). Конструктивное решение узлов стеклопакетов - клеевых (б), паяных (в) и сварных (г): 1 - стекло; 2 - воздушная (газовая) прослойка; 3 - распорная рамка; 4 - клеящий и герметизирующий слой; 5 - полоса из свинцового сплава; 6 - металлизованный слой на стекле; 7 - место пайки; 8 - узел сварки стекол
Стеклобетонные конструкции представляют собой железобетонный каркас, внутри которого на растворе уложены стеклоблоки.
Применяется для заполнения наружных световых проемов, остекления лестничных клеток и для устройства светопрозрачных перегородок и покрытий.
Стеклянная черепица изготовляется в некоторых странах для устройства светопрозрачных фонарей в кровлях из керамической или бетонной черепицы.
Трубы стеклянные и фасонные части к ним применяются для напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспортировки жидких, газообразных и твердых веществ с различными физико-химическими свойствами (за исключением плавиковой кислоты) при температуре от -50 °С до +120 °С.
Стеклянные трубы производятся диаметром условного прохода от 40 до 200 мм и диной от 1500 до 3000 мм.
Основными недостатками стеклянных труб является хрупкость и невысокая термостойкость (около 40 °С).
Облицовочные изделия из стекла
Широкий класс облицовочных стекольных и стеклокристаллических материалов разработан в последние два десятилетия.
По структурно-агрегатному состоянию они подразделяются на три основные группы:
- аморфные (цветное листовое стекло, стемалит, марблит, стекломрамор, стеклоплитка, эмалированная плитка, коврово-мозаичная плитка, смальта, стеклокрошка);
- гетерогенные аморфные системы на основе стекла и газовоздушной смеси (коврово-мозаичная плитка, глушенная газовоздушными включениями; пенодекор, порокерамзит, мозаичная плитка; пемза, спеченная из стеклопорошка);
- гетерогенные стеклокристаллические материалы, состоящие из стекловидной и кристаллической фаз (сигран, стеклокристаллит, стеклокерамит, стеклокремнезит).
Цветное листовое стекло изготавливается на основе обычного и термоупрочненного стекла.
Окраска поверхности осуществляется электрохимическим способом.
Листы главным образом бронзового цвета имеют светопропускание 1,5-2%.
Применяются для декоративного остекления окон, дверей, перегородок, мебели, изготовления витражей и светильников.
Для внутренней облицовки и устройства перегородок применяется декоративный триплекс - листы с запрессованной между ними цветной или декоративной пленкой или тонкой тканью.
В Японии производится триплекс с декоративной пленкой, имитирующей природный камень оникс.
Стемалит - изделия из листов плоского стекла, внутренняя сторона которых в процессе изготовления окрашена керамической эмалевой краской и подвергнута термообработке, при которой происходит закрепление эмали на стекле и его упрочнение.
Покрытие может быть защищено тонким слоем алюминия, наносимого в вакууме.
Стекольные заводы выпускают стемалит 27 различных цветов толщиной 5-7,5 мм с размерами от 400x900 до 1500x1100 мм.
Основное назначение - облицовка стен зданий.
Марблит - листовое изделие из цветного глушенного стекла толщиной 5-25 мм с полированной лицевой поверхностью и рифленой Мыльной стороной.
Стекломрамор - разновидность марблита, имеющая мраморовидную окраску различных цветов.
Применяется для декоративнозащитной облицовки стен зданий, покрытия полов, оформления интерьеров, антикоррозионной защиты строительных конструкций и футеровки резервуаров.
Облицовочная плитка - изделия из неокрашенного или цветного глушенного стекла размерами от 50x50 до 150x150 мм и толщиной 4-9 мм.
Термостойкость плиток 40-45°С.
Лицевая поверхность плиток может быть гладкой или с различными рельефными узорами, тыльная сторона - рифленой или шероховатой, что обеспечивает лучшее сцепление с раствором.
Эмалированная плитка изготовляется из цветного оконного или узорчатого стекла путем его резки, нанесения на одну из поверхностей непрозрачной эмали и ее сплавления.
Размеры плиток от 100x100 до 200x200 мм, а толщина 4-6 мм. Предназначена для внутренней облицовки зданий различного назначения.
Плитки стеклянные облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них являются одним из наиболее эффективных облицовочных материалов.
Они долговечны, обладают морозостойкостью и гигиеничностью, надежно защищает фасады стен зданий от воздействия внешней среды.
Выпускаются размерами 21x21x5 и 46x46x5 мм.
В различных странах выпускаются плитки до сотни различных цветов и оттенков размерами от 10x10 до 50x50 мм квадратные, прямоугольные, угловые и круглые по форме.
Фирма "Ла Валде" в Италии производит 66 цветов венецианской стекломозаики. Там же фирма "Муранита" выпускает стекломозаику 96 цветов.
Смальта представляет собой кусочки глушенного цветного стекла неправильной формы размером до 20 мм, изготовленные литьем стекломассы или прессованные из стеклянного порошка и используемые для отделки фасадов, изготовления мозаичных панно, художественных и декоративных композиций на фасадах зданий или в интерьерах.
Палитра смальты превышает 200 цветов и оттенков.
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.
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/м.
Материалы на основе стекловолокна
Стеклянное волокно применяется в производстве композиционных строительных материалов в виде непрерывных нитей, тканей, холста, рубленного 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.
Получение стекловолокна центробежным (а) и дутьевым (б) способами: 1 - ванна с расплавом; 2 - струя расплава; 3 - грелка; 4 - патрубок подачи сжатого воздуха или пара; 5 - центрифуга; 6 - стеклянное волокно
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.
Рубленное 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.
Ситаллы, шлакоситаллы и ситаллопласты
Ситаллы представляют собой стеклокристаллические материалы, полученные из стеклянных расплавов путем их полной или частичной кристаллизации.
По структуре ситаллы представляют собой композиционные материалы с 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.
Шлакоситаллы являются разновидностью ситаллов, производство которых получило наиболее широкое развитие.
Это стеклокристаллические материалы, получаемые путем управляемой кристаллизации стекла, полученного на основе металлургических шлаков, кварцевого песка и некоторых добавок.
По внешнему виду шлакоситаллы - плотные, тонкозернистые и непрозрачные материалы.
Плотность шлакоситаллов - 2500-2700 кг/м, предел прочности при сжатии до 650 МПа, термическая стойкость - до 750 °С.
Возможно получение также пеношлакоситалла плотностью 300-600 кг/м, прочностью при сжатии 6-14 МПа и термической стойкостью до 750 °С, который может применяться для тепловой изоляции трубопроводов Теплотрасс и промышленных печей.
Ситаллопласты - материалы, изготовляемые на основе фторопластов и ситаллов, отличаются более высокой химической стойкостью и износостойкостью, чем каждый из компонентов в отдельности.
Применяются для изготовления изделий, работающих в условиях, где ни ситаллы, ни фторопласт не удовлетворяют по износостойкости к химическому сопротивлению.
Изделия из каменных расплавов
Изделия из каменных расплавов подразделяются на: плотные, ячеистые и волокнистые.
Литые каменные изделия изготовляют из расплавов горных пород или шлаков литьем в формы с последующей термической обработкой.
По однородности и техническим свойствам литые изделия превосходят многие самые прочные природные каменные материалы.
В зависимости от используемого сырья каменное литье бывает темного и светлого цвета.
Для получения изделий темного цвета применяются магматические горные породы - базальты и диабазы.
Для получения светлого каменного литья используют осадочные горные породы - доломит, известняк, мрамор и кварцевый песок.
Технология получения литых изделий включает операции дробления, помола, перемешивания компонентов, плавления, отливки изделий, кристаллизацию и отжиг.
Плавление диабаза и базальта чаще всего производят в ванных печах или вагранках при температуре 1400-1500 °С, а при изготовлении светлого каменного литья - в электропечах.
Плотные литые каменные изделия имеют: плотность 2900-3000 кг/м, высокую морозостойкость, прочность при сжатии 200-240 МПа и при растяжении 20-30 МПа; истираемость до 5 раз меньше, чем у гранита, базальта и диабаза; высокую химическую стойкость, в том числе к воздействию концентрированных серной и соляной кислот.
В строительстве литые каменные изделия используют в особо тяжелых условиях эксплуатации: брусчатка для дорог, трубы для агрессивных сред, облицовочные плитки для предприятий химической промышленности.
Термозит (шлаковая пемза) - ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания расплава шлака при быстром его охлаждении струей воды. Насыпная плотность щебня из термозита - 300-1100 кг/м позволяет его использовать в качестве эффективного легкого заполнителя для бетонов. Стоимость такого заполнителя в 2-3 раза ниже стоимости керамзита.
Минеральная вата и изделия из нее представляют собой волокнистые материалы, полученные из расплава горных пород или металлургических шлаков.
Вату из расплава горных пород называют горной, а из расплава шлаков - шлаковой. Высокая пористость ваты, содержащей пустоты до 95% по объему, обеспечивает ей отличные тепло- и звукоизоляционные свойства
Длина волокон в вате от 2 до 60 мм.
Производство минеральной ваты и изделий из нее не отличается от описанной выше технологии производства стекловаты и изделий из нее.
Эти изделия производятся марок от 50 до 250 и имеют теплопроводность от 0,032 до 0,077 Вт/(м·°С).
Минераловатные изделия применяются для теплоизоляции строительных конструкций при температуре изолируемых поверхностей от -180 до+600 °С.
Минераловатные утеплители в нашей стране занимают первое место среди всех других теплоизоляционных материалов.
6. Использование отходов в производстве плавленых изделий
Отходы стекла представляют в различных странах 28-38% всех бытовых отходов.
Кроме того, значительные отходы стекла образуются на самих стекольных заводах и в строительстве.
В связи с этим их утилизация с целью защиты окружающей среды представляет важную экологическую задачу, которая в промышленности строительных материалов находит определенное решение.
В настоящее время некоторые фирмы для производства стеклотары используют 90% стеклянного боя.
В США и Канаде построено более 30 экспериментальных дорог с использованием более 50% стеклобоя в качестве заполнителя
Эта добавка улучшает торможение и увеличивает долговечность дорог.
Значительное применение отходы стекла нашли в производстве отделочных стеклянных материалов и изделий, а также блочного и гранулированного пеностекла.
Отходы шлифования стекла применяются в качестве кремнеземистого компонента для замены молотого песка при производстве автоклавных силикатных изделий.
Отходы камнедобычи и камнепиления представляют собой наиболее значительные по объему по сравнению с другими отходами промышленности. Использование их в производстве изделий из каменных расплавов является важным направлением рационального их применения.
На металлургических заводах стран СНГ ежегодно образуется более 90 млн. т доменных шлаков.
Значительная часть их используется в производстве шлакопортландцемента.
Вместе с тем имеются большие резервы неиспользуемых шлаков, которые находят и имеют большие перспективы для использования их в производстве изделий из каменного литья: шлаковой пемзы, шлакового щебня, шлаковаты, шлакосиликатов.