ГЛАВА 17. СТЕКЛО И СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

17.1. Основные сведения о стекле и его свойствах

Стекло – это прозрачный и хрупкий, экологически чистый материал, который получается при остывании и затвердевании раскаленной стекломассы. Основной компонент стекла – диоксид кремния (70...75%), кроме того, в состав стекла входят оксиды натрия, кальция, магния и алюминия. Переход из жидкого расплава в твердое стекло – процесс обратимый. Стеклянные отходы могут повторно перерабатываться в изделия.

Сырьем для производства стекла служат кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит, мел, известняк, полевой шпат, нефелиновый концентрат. Иногда для удаления воздушных пузырей в стекломассу вводят осветлители (хлорид или сульфат натрия), для придания светорассеивающих свойств – глушители (соединения фтора или фосфора) и для окрашивания – красители (оксиды цветных металлов, хлорное золото АиС13, соединения серебра AgN03 и др.).

Область применения стёкол зависит от их свойств.

Плотность стекла составляет 2500 – 2700 кг/м3, предел прочности при сжатии - от 500 до 1000 МПа, при растяжении – 30...60 МПа. Трещины, царапины снижают прочность при растяжении в 4...5 раз. Теплопроводность в зависимости от вида стекла составляет 0,5... 1 Вт/(м • °С). Температура начала размягчения стекла зависит от химического состава. Для строительных стекол она составляет 500...700 °С. Светопропускание (прозрачность) стекла – от 0 до 97 %, для оконного – примерно 88 %. Температура плавления стекла отсутствует, т. к. это аморфный термопластичный материал, который при нагреве постепенно размягчается до перехода в жидкость в некотором температурном интервале, зависящем от химического состава.


Интересно знать: Непростые вещи. Стекло


17.2. Виды листового стекла

Листовое стекло используют для остекления оконных и дверных проёмов, витрин, наружной и внутренней отделки зданий.

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.

Листовое оконное стекло вырабатывают трех сортов и в зависимости от толщины – шести размеров: 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. С увеличением толщины стекла несколько снижается светопропускание. Сорт листового стекла определяется в зависимости от наличия дефектов, к которым относятся: плотность – неровности на поверхности; свиль – узкие нитевидные полоски; пузыри – газовые включения и др.

Витринное стекло изготавливают полированным и неполированным. Размеры витринного стекла достигают 3,5х4,5 м при толщине 5-12 мм. В строительстве применяют также стекла обладающие повышенной прочностью (Рис.17.1). К ним относятся закаленное и армированное стекло. При получении стекла с заданными специальными свойствами в процессе производства в него добавляют различные окислы металлов или наносят на стекло покрытия в виде тонкой пленки металла, окислов или краски. Добавки и покрытия предают стеклу способность отражать свет или поглощать тепло, могут повысить электропроводность стекла или сообщить ему декоративные свойства.

Рис. 5.1. Витринное стекло

Рис. 17.1. Витринное стекло

Армированное стекло. Стекло армируют металлической сеткой из отожженной хромированной или никелированной стальной проволоки (Рис. 17.2). Будучи запрессованное в стекло, металлическая сетка служит каркасом, удерживающая мелкие осколки стекла при повреждении. Армированное стекло выпускают плоским и волнистым. Из плоского армированного стекла изготавливают двери, перегородки, фонари. Волнистое армированное стекло используют в кровельных конструкциях.

Рис. 5.2. Армированное стекло

Рис. 17.2. Армированное стекло

Узорчатое стекло – разновидность характеризуется декоративностью, используют в качестве архитектурного оформления дверей и перегородок.

Рис. 5.3. Узорчатое стекло

Рис. 17.3. Узорчатое стекло

Теплопоглощающее (теплозащитное) стекло по своему составу отличается от обычных стекол содержанием окислов железа, кобальта и никеля, благодаря чему приобретают слабый сине-зеленый оттенок. Теплопоглощающее стекло задерживает 70-75% инфракрасных лучей, т.е. в 2-3 раза больше, чем обычное оконное стекло. Интенсивное поглощение лучистой энергии приводит к сильному нагреванию и значительным температурным деформациям стекла. Поэтому при остеклении следует предусматривать достаточный зазор между рамой и стеклом.

При двойном остеклении теплозащитное стекло помещают с внешней стороны, чтобы оно охлаждалось наружным воздухом, а обычное секло – изнутри.

Упрочнённое закаливанием стекло получают путем нагрева стекла до температуры закалки (540°С 650°С) и последующего быстрого равномерного охлаждения. Этим добиваются однородного распределения внутренних напряжений в стекле. (Рис. 17.4). Этот вид стекла имеет предел прочности на изгиб в 5-8 раз, термостойкость в 2 раза, прочность в 4-6 раз больше по сравнению с обычным стеклом. Листовое закалённое стекло находит применение для остекления витрин, изготовления стеклянных дверей, балконных и лестничных ограждений.

Рис. 5.4. Упрочнённое закаливанием стекло

Рис. 17.4. Упрочнённое закаливанием стекло

Звукоизоляционное (шумоизоляционное) стекло. Чем больше толщина стекла, тем большими звукоизолирующими свойствами оно обладает. Использование многослойного стекла и звукоизоляционного многослойного стекла существенно улучшает показатели эффективности звукоизоляции (Рис. 17.5).

Рис. 5.5. Многослойное стекло

Рис. 17.5. Многослойное стекло

Термостойкое (боросиликатное) стекло (Рис. 17.6) содержит окись рубидия, окись лития и др. Термостойкие стекла имеют коэффициент линейного температурного расширения около 2-4 • 10-6°С-1, т.е. в 2-3 раза меньше, чем обычное стекло. Изделия из таких стекол выдерживают перепады температур до 200°С. Их используют для изготовления термостойких деталей оборудования (например, водомерных трубок).

Рис. 5.6. Боросиликатное стекло

Рис. 17.6. Боросиликатное стекло

Стекло, устойчивое к радиоактивным излучениям, получают из шихты специального состава. Для поглощения рентгеновских и гама лучей используют оптические стекла с высоким содержанием свинца и бора. Чтобы улучшить устойчивость стекла к излучениям, в шихту добавляют 0,25-1,5% окиси церия.


Интересно знать: Изделия из стекла


17.3. Конструктивные изделия из строительного стекла

К конструктивным изделиям из строительного стекла относятся стеклянные пустотелые блоки, стеклопакеты, стеклопрофилит, стемалит, стеклянные трубы и др.

Стеклянные пустотелые блоки (стеклоблоки) применяются для заполнения наружных световых проёмов, устройства светопрозрачных перегородок, покрытий, лестничных клеток, световых проёмов, противопожарных покрытий и др. Стеклянные пустотелые блоки состоят из двух отпрессованных половинок, сваренных между собой (Рис. 17.7). На лицевых сторонах блока имеется рисунок, который сообщает ему светорассеивающую способность. Размеры стеклянных блоков обычно бывают 194 х 194 х 98 мм для наружных ограждений или 194 х 194 х 60 мм для внутренних перегородок.

Свойства стеклянных блоков БК-98 характеризуются следующими показателями: коэффициентом теплопроводности 0,36 ккал/(м • ч °С), светопропусканием не менее 65 %, светорассеиванием около 25 %, предел прочности при сжатии составляет не менее 40 кгс/см2. Вес блока – около 2,7 кг. Блоки должны без признаков разрушения (трещин) выдерживать перепад температур воздуха с одной стороны блока 30 °С, а с другой – 50 °С.

Рис. 5.7. Стеклянные пустотелые блоки

Рис. 17.7. Стеклянные пустотелые блоки

Стеклопакеты представляют собой изделия из двух или трех листов стекла, соединенных распорными рамками, с герметически замкнутой между стеклами полостью. Преимущества стеклопакетного остекления перед рамным заключаются в том, что окна не запотевают и не замерзают. Звукопроницаемость окон уменьшается в 2-3 раза. Снижается расход древесины на 1 м2 оконного блока примерно в 1,5-2 раза. Улучшается внешний вид зданий. Толщина стекол для стеклопакетов составляет от 2 до 8 мм. Как правило, расстояние между стеклами 15-18 мм.

Профильное стекло. Выпускают швеллерного и коробчатого сечения из бесцветного и цветного стекла различных оттенков (Рис. 17.8). Стеклопрофилит коробчатого сечения выпускают шириной от 110 до 250 мм высотой 50-55 мм при толщине стекла 5-6 мм, а швеллерного сечения – шириной от 250 до 500 мм и высотой полки 35-40 мм. Предел прочности при изгибе 900 кгс/см2. Стеклопрофилиты применяют для сборных наружных панелей и при устройстве внутренних перегородок, для отделки магазинов, выставочных павильонов, в лечебных и спортивных сооружениях.

Рис. 5.8. Стеклопрофилит

Рис. 17.8. Стеклопрофилит

Стемалит представляет собой закалённое листовое стекло толщиной 6 мм и более, одна из поверхностей которого покрыта эмалевой краской (Рис. 17.9). Краску наносят на поверхность стекла в виде суспензии. После просушивания производят закалку, при которой стекло оплавляется. Максимальные размеры стемалита 2400 х 1200 мм. Фактура поверхности его может быть полированной, кованой, узорчатой и отличаться 25 основными цветами и оттенками.

Рис. 5.9. Стемалит

Рис. 17.9. Стемалит

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 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).

17.4. Правила приемки, перевозки и хранения стекла и изделий из него

Для транспортировки стекла используются:

При упаковывании стекла в пачки каждый лист прокладывается картоном или бумагой, после чего их плотно устанавливают и закрепляют на пирамиде с помощью упорных и прижимных планок с целью исключения сдвигов или качания изделий при транспортировке, а так же с целью предотвращения прогибов стеклоизделий. По согласованию с заказчиком допускается упаковывать стеклоизделия (кроме полированных) без прокладывания листов стекла бумагой и обертывания их в пачки при транспортировке изделий в пирамидах, а так же контейнерах.

При транспортировании тара со стеклом должна быть размещена так, чтобы торцы листов были расположены по направлению движения транспорта и закреплена так, чтобы исключалась возможность её перемещения в процессе транспортирования.

Во время перевозки стекло должно быть упаковано в стандартные дощатые ящики, которые, в целях обеспечения амортизации, должны быть выложены внутри прокладочным материалом. По торцам ящики оббиваются металлической лентой либо обвязываются проволокой. В ящиках со стеклом не должно быть пустот, могущих повлечь перемещение и повреждение стекла.

К местам погрузки или хранения ящики со стеклом перевозятся поставленными на ребро.

При неправильной транспортировке стекло приобретает такие качества как: наличие боя, отпотеваний, потертостей, царапин, потери товарного вида.

Транспортировка стекол и зеркал в открытом кузове при неблагоприятных погодных условиях, как правило, вызывает порок поверхности стекла различной степени интенсивности в виде матовых пятен различной формы и размеров, а также нарушение отражающего покрытия различной формы, наличие загрязнений на стекле и зеркале в виде несмываемых налетов.

При транспортировании, погрузке, выгрузке и хранении стекла следует принимать меры, обеспечивающие его защиту от механических повреждений – не разрешаются удары, неправильная укладка в строп, резкие рывки при подъеме груза в стропе краном и т.п.; термических воздействий, атмосферных осадков, воздествия влаги и агрессивных веществ, а также соблюдать правила обращения с транспортной тарой.

Хранить стекло необходимо в отапливаемых, сухих, проветриваемых помещениях при температуре окружающего воздуха не менее 10°С в распакованном виде, переложенное бумагой, пересыпкой или другими прокладочными материалами.

В помещении для хранения стекла не должны находиться материалы и вещества, которые могут вызвать его повреждение (кислоты, щелочи, соли, органические растворители, краски, лаки, строительные растворы и т.п.).

Хранение стекла и зеркального полотна «под открытым небом» – грубое нарушение, которое приводит к нарушению температурно–влажностного режима, и как следствие ухудшает качество. При изготовлении зеркал появляется дефект – изморозь, которая практически не удаляется. Так же стекло может переохладиться и при резке происходят отклонения. Стекло становится хрупким и скалывается. Все это приводит к большому проценту брака на производстве.

При хранении в распакованном виде листы стекла устанавливаются на стеллажи или пирамиды на войлочные или резиновые подкладки под наклоном, с углом наклона к вертикали от 5° до 15°. Допускается хранение стекла в таре (кроме контейнеров) при условии, если тара, уплотняющие, прокладочные и упаковочные материалы не подвергались увлажнению.

Оконное стекло хранится на ровном полу или на выровненных площадках, в штабелях не выше двух ярусов. Ящики устанавливаются на ребро плотно к неподвижному упору; с другой стороны штабеля устанавливается переносный упор, если нет неподвижного.

Не допускается хранение, перевозка или переноска ящиков со стеклом плашмя или с наклоном более 20°, а также употребление всякого рода крючьев и т.п.

Не разрешается укладка на ящики со стеклом тяжеловесных грузов.

При распаковывании транспортной тары, хранении и транспортировке стекла не допускаются:

Блок самоконтроля

Для повторения и закрепления теоретического материала ознакомьтесь с презентацией


Презентация «Строительные материалы и изделия из стекла»


Дайте ответы на следующие вопросы:

  1. Что называется стеклом?
  2. Что является сырьём для производства стекла?
  3. Каковы основные этапы производства стекла?
  4. От чего зависит область применения стёкол?
  5. Какова плотность стекла?
  6. Перечислите виды листового стекла.
  7. Какой вид листового стекла является наиболее распространённым видом плоского стекла?
  8. Что служит исходным сырьём для получения строительного листового стекла?
  9. Как называется стекло, обладающее повышенной прочностью и применяемое в строительстве?
  10. От чего зависят звукоизолирующие свойства стекла?
  11. Назовите конструктивные изделия из строительного стекла.
  12. Как правильно осуществлять транспортировку стекла?
  13. 1Под каким углом наклона устанавливаются листы стекла в распакованном виде?
  14. Назовите правила хранения стекла и изделий из него.
ПРОВЕРОЧНЫЙ ТЕСТ 1 УРОВНЯ ПРОВЕРОЧНЫЙ ТЕСТ 2 УРОВНЯ