Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, металлические, оксидные, галогенидные, халькогенидные, сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные и др.

Краткая характеристика этих стекол следующая.

Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов - сера (S), селен (Se), мышьяк (As), фосфор (Р), углерод (С). Стеклообразные серу и селен удается получить при быстром переохлаждении расплава; мышьяк - методом сублимации в вакууме; фосфор - при нагревании под давлением более 100 МПа; углерод - в результате длительного пиролиза органических смол. Промышленное значение находит стеклоуглерод, обладающий уникальными свойствами - он способен оставаться в твердом состоянии до 3700°С, имеет низкую плотность 1500 кг/м3, обладает высокой прочностью, электропроводностью, химически стоек.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента BeFr Многокомпонентные составы фторобериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция и бария. Фторобериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой стойкости к действию жестких излучений, включая рентгеновские и у-лучи, агрессивных сред - фтор, фтористый водород.

Халькогенидные стекла получают в бескислородных системах типа Ge-As-X, Ge-Sb-X, Ge-P-X, где X—S, Se, Те. Они прозрачны в ИК-области спектра, обладают полупроводниковой проводимостью электронного типа, обнаруживают внутренний фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в ЭВМ в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.

Оксидные стекла. Наибольшее значение в технике и в строительстве имеют оксидные стекла, которые представляют собой обширный класс соединений. Наиболее легко образуют стекла оксиды Si02, Ge02, B203, As203. Большая группа оксидов — Те02, Ti02, Se02, Мо03, W03, Bi03, A1203, Ga203, V203 — образует стекла при сплавлении с другими оксидами или смесями оксидов.

В зависимости от основных стеклообразующих компонентов (стеклообразователей) различают оксидные стекла:

•          силикатные — Si02;

•          алюмосиликатные — А1203, Si02;

•          боросиликатные — В203, Si02;

•          бороалюмосиликатные — В203, А1203, Si02;

•          алюмофосфатные — А1203, Р205;

•          бороалюмофосфатные — В203, А1203, Р205;

•          алюмосиликофосфатные — А1203, Si02, P203;

•          фосфорванадатные — Р205, V205;

•          силикотитанатные — Si02, Ti02;

•          силикоцирконатные — Si02, ZrOr

Промышленные составы стекол содержат, как правило, не менее 5 компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более 10 компонентов.

Однокомпонентное кварцевое стекло на основе диоксида кремния Si02, широко использующееся в технике и быту, наиболее простое по составу.

Двухкомпонентные — бинарные щелочно-силикатные стекла состава Me20—nSi02, где Me—Na, К;п=2...4, так называемые растворимые (жидкие) стекла, имеют большое промышленное значение, широко применяются в строительстве для получения кислотостойкого цемента, а также для реставрационных работах. Так, силикат натрия растворимый выпускается заводами России по ГОСТ Р50418-92.

Многокомпонентные оксидные стекла. Основу промышленных стекол — оконного, архитектурно-строительного, сортового, автомобильного, тарного и других — составляют композиции тройной системы Na20(K20)CaOSi02 при массовых содержаниях (%): Si02 - 60...80, СаО - 0...10, Na20 - 10...25.

Промышленные составы силикатных стекол кроме Si02, Na20, СаО содержат MgO, который способствует снижению склонности к кристаллизации, и оксид алюминия А1203, повышающий химическую стойкость стекол. Сортовые стекла содержат К,0, РЬО, ZnO

Важно отметить, что физико-механические свойства стекла зависят от входящих в него оксидов. В общем виде можно отметить влияние главных составляющих стекла.

Кремнезем Si02 — главная составная часть всех силикатных стекол; в обычных стеклах его концентрация составляет 70...73% по массе. Ои повышает вязкость и тугоплавкость стекломассы, улучшает химические и физические свойства стекла, повышает прочность, химическую и термическую стойкость, снижает плотность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), показатель светопреломления.

Оксид алюминия Л1203 повышает тугоплавкость, вязкость и температуру размягчения, поверхностное натяжение расплава стекла, улучшает механические свойства, теплопроводность, химическую стойкость, снижает ТКЛР.

Оксид бора В203 снижает температуру плавления, вязкость, поверхностное натяжение и склонность расплава стекла к кристаллизации и ТКЛР, увеличивает термо- и химическую стойкость, улучшает химические свойства.

Оксиды щелочных металлов (Na20, K20, Li20) играют роль плавней, снижая температуру плавления стекольной шихты и вязкость расплава. В обычных стеклах концентрация их не превышает 14... 15 %. Они повышают плотность, ТКЛР, диэлектрическую проницаемость и снижают химическую стойкость, электросопротивление стекла.

Поташ К2С03 придает стеклу чистоту, блеск, прозрачность, увеличивая его светопреломление, и применяется для производства лучших сортов стекла, в частности хрусталя — одного из видов стекла, используемого для высокохудожественных светильников.

Оксиды CaO, MgO, ZnO и РЬО повышают механическую прочность, химическую стойкость, показатель светопреломления стекла и улучшают внешний вид стеклоизделий.

Архитектурно-строительные стекла классифицируются по виду и назначению: листовое строительное и декоративное стекло; облицовочное стекло (цветные коврово-мозаичные плитки, стемалит и др.), стекло для санитарно-технических устройств и оборудования внутренних помещений; стеклянная осветительная арматура; конструктивно-строительные элементы из стекла (блоки, профильное стекло, панели и пр.); тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло, стекловолокнистые материалы, стеклоткани). Далее в разделе 3 приведены конкретные виды стекол, нормативные документы на стек-лоизделия и области применения в строительстве.

Стекло, как известно, уникальный материал, обладающий комплексом самых различных свойств. В зависимости от назначения стекла в строительстве используется преимущественно то или иное характерное его свойство или их комплекс.