Стекло и стеклянные изделия

Стеклом называют все аморфные тела независимо от их химического состава и температуры затвердевания, полученные путем пере охлаждения расплава и получившие в результате постепенного увеличения вязкости механические свойства твердых тел. Процесс перехода стекол из жидкого состояния в твердое является обратимым.

Все стекла имеют в среднем однородную структуру, их свойства в среднем одинаковы по всем направлениям.

Основным сырьем для производства стекла служат кварцевый песок, известняк и сода или сульфат натрия. Варку силикатного стекла ведут в стекловаренных печах по особому для каждого состава и вида изделий режиму при температуре до 1500 °С.

Строительное стекло имеет следующие основные физико-механические показатели: твердость 5–7 по шкале твердости, предел прочности при изгибе не менее 45 МПа, при сжатии от 60 до 20 МПа, объемный вес 24,5–25,5 кН/м³. теплопроводность от 0,6 до 1,15 ккал/м.ч.град.

Стекло обладает большой химической стойкостью. Кислоты действуют на стекло слабо, кроме фтористоводородная (плавиковая), которую применяют для травления по стеклу и придания ему матового тона. Растворы щелочей и даже чистая теплая вода медленно разрушают стекло с поверхности.

Стекла бывают: окопные, трубы, профильные, стекло блоки, плитные и т.д.

Ситаллы

Ситаллы являются новым видом строительных материалов, которые имеют перспективы на внедрение в строительную технику. Изготовляют ситаллы методом управляемой кристаллизации. Их названия происходят от сокращения двух слов: силикаты и кристаллы.

Ситаллы можно изготовлять из природного и синтетического сырья, применяемого в стекольной промышленности, а также из шлаков черной или цветной металлургии с добавками кристаллизаторов.

При получении ситалла из шлаков катализаторами служат фтор, сульфиды железа и марганца: вводятся дополнительно добавка кварцевого песка. Ситаллы, изготовляемые из шлаков, называются шлакоситаллами. На основе шлака и песка можно получить ситаллы черного и белого цвета; в последнем случае при варке в шихту вводят окислители (сульфат натрия, селитру, поваренную соль).

Примерный состав шихты шлакоситалла:

Шлак – 58,5–62

Песок кварцевый – 36,8–34,3

Кремнефтористый натрий – 1–10

Сульфат натрия – 3,2–3,8.

Физико-механические свойства:

Плотность – 26–27 Н/см³

Предел прочности, МПа:

при сжатии – 250–500

при изгибе – 70–350

Термостойкость, в °С – 200–1100

Температура размягчения, в °С – 900–1700

Коэффициент термического расширения, 10^-7 – 0–200

Водопоглощение, % – 0

Теплоемкость, ккал/кг.град – 0,17–0,2

Химическая стойкость к серной кислоте, % – 99,8

Прочность на истирание, г/см² – 0,016–0,03.

Из расплавленного стекла полученного на основе шлака с соответствующими добавками, можно изготовлять листовой и волнистый шлакоситалл, панели, трубы, и т.д.

Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционными материалами называются материалы, предназначенные для защиты от потерь тепла жилых, производственных и других помещений, а также различных тепловых агрегатов.

По виду основного сырья, они бывают: органические и неорганические.

К органическим относятся: изготовленные изделия из отходов древесины – опилки, стружки, камыши, торфы, пробковые, древесные и т.д.

К неорганическим – минеральная вата, шлаковата, стекловата, ячеистые стекло, асбестовые и т.д.

Минеральная вата состоит из отдельных волокон, полученной путем расплава горных пород или металлургических шлаков.

Сырье минеральной ваты – мергели, сланцы, смеси известняков и доломитов с глинистыми и кремнеземистыми породами.

Производство состоит из двух основных процессов: расплавления сырьевой смеси и превращения расплава в волокна.

Сырье расплавляют обычно в вагранках, имеющих высоту от 3 до 6 м и внутренний диаметр 0,75–1,5 м. Расплав, вытекающий из нижней части печи через отверстия размером 20–30 мм, разбрызгивается давлением струи пара или сжатого воздуха на отдельные капли. Пролетая вдоль камеры волокнообразования, капли вытягиваются в тонкие волокна диаметром от двух до двенадцати мк и длиной 2–60 мм. Волокна падают на пол камеры, представляющий собой транспортер, движущейся с определенной скоростью. На транспортере образуется слой ваты в виде ленты; при выходе из камеры лента проходит через вальцы и несколько уплотняется.

В процессе производства ваты не все капли расплава успевают вытянутся в нити; часть их принимает форму шариков, жгутов и пр. Такое включение называют корольками. Корольки увеличивают объемный вес и коэффициент теплопроводности.

Объемный вес минеральной ваты 0.75–1.25 кН/м³,  = 0,036–0,04 ккал/м.ч.град.

Стеклянная вата. Для изготовления стеклянной ваты используют стеклянный бой или сырьё. Стеклянный бой или сырьевую смесь расплавляют в стекловарных печах, а затем из расплава через небольшие отверстия – фильеры – вытягиваются тонкие нити, которые наматываются на быстро вращающийся барабан. По этому способу можно получать очень длинные нити толщиной до 1 мк.

Объёмный вес стеклянной ваты 1,3 кН/м³,  = 0,04–0,045 ккал/м.ч.град.