Архит._материал._-_Шеина_Ч1

Высокая эмаль существенно отличается от всех других красок, как внешним видом, так и способом нанесения. Если другие краски после обжига более или менее стекловидны – компактны, то высокий слой эмали только спекается. Это предотвращает растрескивание спая двух стёкол в результате различия их коэффициентов термического расширения. В спёкшемся слое высокой эмали различия коэффициентов выравниваются упругостью соединений отдельных зёрен, которые лишь касаются друг друга. Поэтому высокая эмаль более тугоплавкая по сравнению с другими красками. Для особо толстых слоёв предпочитают более крупные зёрна для обеспечения большей пористости (рисунок 197).

Рисунок 197 – Ваза "Ирисы" с высокой эмалью от Linea Argenti

Старинным способом украшения посуды является живопись по стеклу путём нанесения на него муфельных красок (смеси легкоплавкой глазури и минеральных красок) с последующим обжигом. Для художественной отделки стекла на него наносят также различными способами тончайшие плёнки золота и серебра (таблица 49). Основой химических способов золочения и серебрения стекла является осаждение на поверхности изделий коллоидно-дисперсных частиц металла при его восстановлении из растворов со-

лей. Серебрение, а также алюминирование широко применяются в производстве зеркал.

Таблица 49 – Твердость драгоценных металлов

ЛЮСТРЫ образуют на поверхности стекла тонкую бесцветную или окрашенную пленку, которая в определенной степени повышает прочность стекла к воздействию и удару, препятствует появлению царапин.

Слои ЛЮСТРОВ на стекле являются предшественниками силиконового покрытия. По своей химической природе люстры представляют собой металлические мыла сложных эфиров колофоновых кислот, которые составляют основу кислых смол (канифоль, копал и сандарак). Химически они являются

262

карбокислотами, производными гидрофенантрена. Наибольшее значение имеет абиетиновая кислота, соли которой образуют металлические мыла.

Таким образом, люстры представляют собой растворы органических со-

единений с металлами Bi, Sn, Fe, Cu, Ag, Au, Al, Pb, Cr, U, Mn и т.д. Эти со-

единения при смешивании в различных соотношениях придают люстрам богатую шкалу цветовых оттенков.

12.4 Свойства стекла

Оптические свойства. Высокая прозрачность оксидных стекол к излучению оптического диапазона сделала их незаменимыми материалами для остекления зданий и различных видов транспорта, изготовления светильников, зеркал и оптических приборов, включая лазерные, ламп различного ассортимента и назначения, осветительной аппаратуры, телевизионной, кино- и фототехники и т.д.

Пропускание, поглощение, преломление, рассеяние и отражение света, являются результатом взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Луч «белого» света разлагается стеклом на спектр, что носит название «дисперсии» света. Показатель преломления и дисперсию относят к определенным длинам волн.

Стекла с определенными заданными коэффициентами преломления и дисперсией называют оптическими. Эти коэффициенты выражают в долях единицы или в процентах. Для листового стекла толщиной 1см коэффициент светопропускания Т составляет 88…90 %, поглощения А – от 0,5 до 3 % в зависимости от содержания красящих компонентов, а коэффициент отражения R – 8…9 %. Особенно высокой прозрачностью должны обладать оптические стекла.

Для строительного листового стекла (оконного, витринного) необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания Т прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, не поглощающее свет стекло не может пропускать света более 92 %, так как обе его поверхности отразят не менее 8 % световых лучей. Коэффициент отражения света от поверхности стекла может быть снижен (это просветление оптики) или увеличен путем нанесения тонкой пленки некоторых материалов, имеющих меньший коэффициент преломления, чем стекло.

Достигающее Земли солнечное излучение состоит: из УФ лучей – 3 % (длина волны – 0,28…0,38 нм); инфракрасного излучения – 55 % (длина волны 0,78…2,5 нм) и видимого света – 44 % (длина волны 0,38…0,78 нм). Ламинированное стекло СТАДИП пропускает 0,4 % УФ лучей, а ПЛАНИЛЮКС толщиной 10 мм – 44 %.

В современном строительстве для оконных, дверных и других световых проемов применяются специальные стекла с солнце- и теплозащитными свойствами. Для этих стекол важно определение спектральных характери-

263

стик светового потока, прошедшего через осветление, оценка светового тона. На основе этих характеристик осуществляется выбор определенного вида стекла, а также предопределение теплотехнических и светотехнических свойств светопрозрачных ограждений, их влияние на условия работы, дизайн зданий и сооружений.

Электрофизические свойства. Стекло относится к диэлектрикам, в которых проявляется преимущественно ионная проводимость. При температуре ниже 200 °С объемная удельная электропроводность стекол незначительна, в связи с чем стеклянные изоляторы используются в высоковольтных линиях электропередач. С увеличением содержания щелочных оксидов электропроводность возрастает. Пленка SnO2 обусловливает поверхностную проводимость. Важным свойством является диэлектрическая проницаемость, которая колеблется от 3,75 (кварцевое стекло) до 16,20 (свинцовое стекло, содержащее до 80 % PbO).

Электрическая проводимость стекла в однородном электрическом поле достигает высоких значений – 100…300 кВ/мм. В неоднородном электрическом поле с ростом температуры и увеличением толщины образца пробивное напряжение сильно снижается за счет теплового пробоя, вызванного диэлектрическими потерями.

Химическая стойкость стекол. По характеру действия на стекло реагенты можно разделить на две группы. К первой группе относятся реагенты с рН < 7. Это вода, влажная атмосфера и растворы кислот (кроме фосфорной и плавиковой), нейтральные или кислые растворы солей.

Ко второй – реагенты с рН > 7, т.е. растворы щелочей, карбонатов и т.п. По механизму воздействия сюда же относятся фосфорная и плавиковая кислоты.

Повышение температуры способствует разрушению стекла любым реагентом. С повышением температуры на каждые 10 оС в области до 100 оС скорость растворения растет в 1,5…2 раза. В автоклавах в условиях повышенных температур и давлений удается полностью растворить большинство силикатных стекол.

Большое влияние на скорость химического разрушения стекол оказывает количество их отжига. Закаленные стекла разрушаются, в 1,5…2 раза быстрее, чем стекла, хорошо отожженные.

Влияние главных оксидов на физико-механические свойства стекол.

Оксид кремния SiO2 – повышает вязкость и тугоплавкость стекломассы, улучшает химические и физические свойства стекла, повышает прочность, химическую и физическую стойкость, снижает плотность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) и показатель светопреломления.

– повышает тугоплавкость, вязкость и температуру размягчения, поверхностное натяжение расплава стекла, улучшает механические свойства, теплопроводность, стойкость и снижает ТКЛР.

264

Среди силикатных стекол наиболее высокой термостойкостью (около 1000 оС) обладает кварцевое стекло, для которого характерно оптимальное сочетание параметров: самое низкое значение α = 5·10-7 оС-1, высокий коэффициент температуропроводности.

Таблица 50 – Классификация стекол по составу

Физико-механические свойства силикатного стекла: плотность –

2450…2550 кг/м3; Rсж – 1000 Н/мм2 или 1000 МПа (1 см 3 стекла выдерживает 10 т); Rраст – 50…100 МПа (закаленного – 120…200 МПа в зависимости от толщины); термостойкость – около 90 оС; твердость по шкале Мооса – 5…7; показатель преломления – 1,52…1,53; коэффициент светопропускания

– 0,84…0,87; ТКЛР α, оС-1 – 87·10-7.

12.5 Декоративные материалы из стекла

Перспективными в строительстве при отделке фасадов зданий, покрытии полов и создании внутренних интерьеров являются материалы, получаемые на основе стекол определённых составов с последующей их кристаллизацией. Эти материалы отличаются долговечностью, прочностью, нулевым водопоглощением, огне- и светостойкостью, высокой износостойкостью и способностью длительное время работать в агрессивных средах. Кроме того, возможность при синтезе стёкол использовать различные виды красителей, изменять при кристаллизации стёкол количество, размер и форму кристаллов, применять особые приёмы при формовании изделий и использовать различные технологии (стекольные, керамические) при изготовлении стеклокристаллических материалов обеспечивают им высокие декоративные свойства. К настоящему времени разработано большое количество различных видов строительных стеклокристаллических материалов (рисунок 199).

Строительные стеклокристаллические материалы

Рисунок 199 – Основные виды стеклокристаллических материалов

267

В зависимости от количества кристаллической фазы выделяют две группы материалов: одна – с преобладанием стекловидной фазы, другая – с преобладанием кристаллической фазы.

К первой группе относятся стекломрамор, авантюриновое стекло, глушенное стекло для коврово-мозаичной плитки, стеклокристаллит, стеклокремнезит и художественное стекло.

Ко второй группе относятся материалы, количество кристаллической фазы в которых выше 30…40 %. Эту группу, прежде всего, составляют ситаллы (золо-, шлако- и петроситаллы) и сигран – стеклокристаллический материал, получаемый на основе недефицитного сырья (кварцевого песка, мела, доломита или различных промышленных доходов, в частности доменного шлака) и обладающий высокими декоративными свойствами. К этой группе относятся стеклокристаллические материалы, разработанные японской фирмой Nippon Electric Glass и широко применяемые в строительстве Японии.

СТЕКЛОМРАМОР получают путём непрерывного проката глушеной малощелочной расплавленной стекломассы. Глушение обеспечивается путём введения в состав шихты соединений фтора и фосфора, которые выделяются при охлаждении в виде кристаллических образований фторидов или фосфатов щёлочных или щёлочноземельных металлов, обеспечивающих рассеяние света и приводящих к непрозрачности материала. Эффект глушения создается также применением определённых составов стёкол, склонных при охлаждении к ликвации, т.е. фазовому расслоению, приводящему к образованию двух стеклофаз, одна из которых близка по составу к кварцевому стеклу. Из СТЕКЛОМРАМОРА изготавливают плиты размером 200х200… 500х500 и толщиной 7…10 мм, которые применяются для облицовки стен внутри зданий, а также для покрытий полов.

Их целесообразно использовать в помещениях с повышенными санитар- но-гигиеническими и эстетическими требованиями, но не рекомендуется применять для покрытий полов в помещениях, в которых по условиям эксплуатации допускается наличие жидкостей на полу, движение тележек, ударные нагрузки, воздействие кислот и их растворов. Плитки СТЕКЛОМРАМОРА выпускают белого, голубого, синего, бежевого и зеленого цветов, однотонные или белые с мраморовидным рисунком. Лицевая поверхность плиток кованая или полированная, тыльная имеет рифление для лучшего сцепления с раствором.

МАРБЛИТ – непрозрачное утолщенное окрашенное в массе стекло, вырабатываемое способом проката. Выпускают в виде плоских прямоугольных или квадратных плит. Служит для облицовки внутренних стен, перегородок жилых и общественных зданий. МАРБЛИТ обычно вырабатывается двух видов – толщиной 5..7 или 8…10 мм. Его наружная лицевая сторона может быть полированной, узорчатой, необработанной – шероховатой («кованой») или огненно-полированной. Обратная сторона имеет мелкую продольную нарезку или рифление для закрепления листа при облицовке.

268

МАРБЛИТЫ изготавливают самых разных цветов: желтые, молочные, черные, серые, кремовые, зеленые и розовые, а также мраморовидные и др.

Природный авантюрин (солнечный или царский камень) относится к мелкозернистым кварцитам, на полированной поверхности которых наблюдается мерцание блесток. Причина мерцания состоит в различных показателях преломления основной массы стекла и кристаллических вкраплений.

Авантюриновое стекло представляет собой цветное стекло с кристаллическими включениями хром- и железосодержащих соединений или кристаллов металлической меди, обеспечивающих эффект мерцания и блеска за счёт высокого показателя преломления по сравнению с основным стеклом. Из хромосодержащего авантюринового стекла производят плиты методом непрерывного проката. Декоративный эффект этих плит создается за счет выделения кристаллов оксида хрома (3 %), в силу уменьшения его растворимости при снижении температуры стекольного расплава.

Авантюриновое стекло, полученное плавлением шихты, в которой содержится до 60 % шлаков, не имеет аналогов в мире. Оно обладает высокими прочностными свойствами, щелоче- и кислотостойкостью. Лицевая поверхность имеет огненно-полированный вид черной окраски с мерцающими включениями светло-зеленого цвета. Весьма экзотичное и красочное, применяется для наружной и внутренней облицовки, витражей.

При производстве СТЕКЛОКРИСТАЛЛИТА и СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТА

– спечённых облицовочных материалов можно использовать как специально сваренные глушенные стёкла, так и различные отходы стекольного производства (рисунок 200).

269

Рисунок 200 – Создание мраморовидного рисунка и схема получения материала NEOPARIES

Работы, проведённые в РХТУ им. Д.И. Менделеева, показали, что можно использовать отходы листового, тарного, медицинского, электровакуумного стекла, отходы производства стекловолокна. Технология этих материалов включает приготовление стеклогранулята из специально сваренной стекломассы путём грануляции струи в потоке воды, из отходов – путём термоудара.

Следующая стадия – засыпка чистого стеклогранулята или смеси с наполнителем в формы. Затем производят спекание и обжиг плит в газовых или электрических печах.

СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТ представляет собой двухслойный материал, в котором основной слой – гранулы цветного глушеного стекла, а нижний слой

– глушенное стекло в смеси с кварцевым песком, который обеспечивает адгезию к цементному раствору. В тоннельной печи гранулят постепенно нагревается до температуры 870…950 оС в зависимости от химического состава, а затем спекается и охлаждается, после чего края плит обрезают на алмазном круге. Лицевая поверхность плиток из СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТА полированная, имеет различные однотонные или в виде неповторяющегося узора расцветки, имитирующие природный камень. Тыльная сторона плиток имеет

270

развитую шероховатую поверхность. Используют для наружной и внутренней облицовки стен, колонн, настила полов, оформления панно на фасадах и в интерьерах зданий. Имеют хорошие декоративные качества, высокие механические свойства и атмосферостойкость. Размер плит – 200х300 мм при толщине 15 мм.

СТЕМАЛИТ – изделие из листов плоского стекла, внутренняя сторона которых в процессе изготовления окрашена керамической эмалевой краской (тонкоизмельченная смесь красящего минерального пигмента с легкоплавким свинцовым стеклом) и подвергнута термообработке, которая закрепляет краску и упрочняет стекло. Толщина слоя оплавленной краски составляет 0,1…0,2 мм. Получил широкое распространение как отделочный материал при облицовке фасадов (музей-панорама «Бородинская битва»), внутренних стен и перегородок производственных и общественных зданий, для ограждающих балконов, лоджий и лестничных клеток.

Коврово-мозаичные стеклянные плитки представляют собой окрашенные

в разнообразные цвета плоские небольших размеров изделия, изготавливаемые из глушеного или полуглушеного стекла и выпускаемые преимущественно в виде ковров, в которых отдельные плитки наклеены на бумажную основу.

Для их производства используют стекла, содержащие глушители (соединения фтора, фосфора и др.). Коврово-мозаичные плитки получают непрерывным прокатом расплавленной стекломассы или прессованием из

пресс-порошка. Они выдерживают резкие перепады температур не менее 60

оС.

Прессованные коврово-мозаичные плитки изготавливают из стеклянного

порошка, смешанного с 5 % парафина с последующим отжигом плиток в муфельной или туннельной печи при 720 оС в течение 2…2,5 ч. Порошок фракцией до 0,7 мм получают дроблением в шаровой мельнице из цветного или бесцветного стекла, в который затем добавляют необходимые красители.

Цветовая палитра прессованных плиток шире, чем прокатных, и включает 15 эталонных цветов. Прессованные плитки, как и прокатные, могут иметь гладкую или рифленую, блестящую или матовую поверхность, которая должна соответствовать утвержденному эталону.

Применяют для наружной и внутренней отделки зданий. Небольшой размер плиток (22х22х5 мм) и конусовидные их торцы обеспечивают надежное сцепление с бетоном или цементным раствором. Ковры из ковровомозаичных плиток применяют при заводской отделке стеновых панелей, предназначенных для жилья, общественных и промышленных зданий. Ковры из плиток получают наклейкой их лицевой поверхностью на бумагу на специальных машинах, при этом используется бумага оберточная или мешочная. Для приклеивания плиток к бумаге применяют костный, мездровый или другие клеи.

271