Строительные изделия из стекла
|
Получение изделий из стекла. Основной продукцией стекольной промышленности является листовое стекло: неполированное, полированное, многослойное, закаленное и др. Выпускают также разнообразные изделия из стекла, в том числе армированного, профильного, витринного. Широко применяются разнообразные изделия архитектурно-строительного назначения: стеклянные блоки, стеклопрофилит, стеклопакеты. Их используют в качестве эффективных светопрозрачных материалов для наружных и внутренних ограждений в жилых, общественных и промышленных зданиях. Для облицовки зданий применяют стеклянные ковровомозаичные плитки, цветные плитки марблит из непрозрачной стекломассы, стемалит - листовое стекло, покрытое с одной стороны керамическими красками, узорчатое и цветное стекло. Получили распространение стеклянные трубы, стекловолокнистые гидро- и теплоизоляционные материалы. К прогрессивным композиционным материалам относятся стекла с напыленной на их поверхность тончайшей прозрачной металлической или пластмассовой пленкой; слоистые стекла, склеенные прозрачными синтетическими пленками. Развивается производство листового и прессованного стеклокристаллического материала - шлакоситалла, профильного стекла коробчатого сечения, цветного армированного профильного стекла, стекла с избирательным светопропусканием для всех диапазонов длин волн, цветного прокатного стекла и других, эффективных в строительстве стеклянных изделий. Получение изделий из стекла. Основные компоненты вводятся в стекольную шихту с песком, полевыми шпатами, содой, известняком, доломитом и другими материалами. Для придания стекломассе необходимых свойств и ускорения варки применяют бой стекла, а также вспомогательные материалы - обесцвечиватели, окислители, восстановители, глушители и др. Сырьевые материалы, применяемые для составления стекольной шихты, подвергают предварительной подготовке. Пески, содержащие повышенное количество оксидов железа, обогащают промывкой в гидроциклонах или другими методами. Высушенные и измельченные компоненты шихты тщательно смешиваются. Для предотвращения расслоения шихту брикетируют или гранулируют и подают в стекловаренные печи. Наиболее совершенными печами, применяемыми для варки строительных стекол, являются ванные печи непрерывного действия. В бассейне таких печей может помещаться свыше 2 тыс. т стекломассы. В ванных печах материал непрерывно передвигается от загрузочного конца печи к выработочному, попадает в зоны различной температуры и превращается в готовую стекломассу. Процесс стекловарения включает пять основных стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию и охлаждение до необходимой вязкости. Выработка стекломассы производится различными методами в зависимости от вида изделий. Листовое стекло получают вертикальным вытягиванием на машинах ВВС (рис. 8.6), прокатом на слое расплавленного металла (рис. 8.7). Последний, так называемый флоат-способ является наиболее прогрессивным способом производства полированного стекла.  Сущность его заключается в том, что струя стекломассы непрерывно сливается из бассейна стекловаренной печи на поверхность расплавленного металла, растекается по ней слоем равномерной толщины и превращается в ленту стекла с полированной поверхностью.  Стеклянные блоки изготавливают прессованием отдельных полублоков с последующим свариванием их на специальных сварных автоматах. При получении стеклопрофилита стеклянную полосу, изготовленную методом непрерывного горизонтального проката, протягивают через формующее устройство для приобретения необходимого швеллерного или коробчатого сечения. Стеклянные трубы получают на поточных линиях горизонтального или вертикального вытягивания. Путем модифицирования строительного стекла, введения в его состав катализаторов, красителей или глушителей в сочетании с соответствующими режимами обработки получают эффективные облицовочные материалы: плиты из авантюринового стекла, глушеные белые и цветные плиты, сигран и т.п. Некоторые облицовочные материалы на основе стекла (стеклокремнезит, стеклокристаллит, порокремнезит, пенодекор, цветную мозаичную плитку) изготовляют спеканием стекла с добавками. Стекла со специальными свойствами получают регулированием их химического состава и, применяя соответствующие способы обработки в процессе производства. Так, стекло "Метелица" получают на расплаве металла или солей. При этом одна сторона стекла термически полируется, а на другой образуется глубокий рельеф с неповторяющимся узором при чередовании участков с полированной и матовой поверхностью. Для получения увиолевого стекла, обладающего способностью пропускать не менее 25% ультрафиолетовых лучей, применяют сырьевые материалы с особо высокой степенью чистоты (менее 0,03% оксидов железа). Теплопоглощающее стекло с пониженным светопропусканием длинноволновой части спектра солнечных лучей изготавливают с введением добавок оксидов кобальта, никеля и железа. Ряд специальных стекол получают при нанесении на поверхность стекла пленок металлов и их оксидов. Пленочные покрытия наносят электрохимической обработкой, химическим осаждением из растворов, катодным распылением, испарением в вакууме. На поверхность стекла наносят также прозрачные пластмассовые пленки, изменяющие частоту собственных колебаний стекол. Такие стекла применяют в звукоизоляционном остеклен и и. Большую группу стеклоизделий изготавливают на основе стекловолокна. Стекловолокно получают из бесщелочного алюмоборо-силикатного стекла, щелочного и нейтрального стекол. Переработкой минеральных расплавов и стекломассы получают минеральную и стеклянную вату, которая состоит из коротких стекловидных волокон и обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Листовое стекло. Листовое стекло предназначено для остекления светопрозрачных строительных конструкций, средств транспорта, мебели, зеркал и других изделий технического и бытового назначения. Его подразделяют на оконное, витринное, зеркальное и техническое. В соответствии с назначением и регламентированными свойствами стекло подразделяют на марки, указанные в табл. 8.3.  Стекло изготовляют и поставляют с размерами по спецификации потребителя (твердые размеры - TP). При отсутствии спецификации допускается изготовление и поставка стекол в заводском ассортименте (свободные размеры - СВР). Максимальная ширина и длина листов стекла должна соответствовать их толщине: для стекла толщиной 2 и 2,5 мм - 1000x1600 мм; 3 и 3,5 мм - 1300x2000 мм; 4-6 мм - 1600x2500 мм; св.6 до 12 мм - 3000х6000 мм. Стандартом для листового стекла нормируются предельные отклонения по толщине и размерам листов, разнотолщинность одного и того же листа, разность длин диагоналей, возможные дефекты (пороки) - пузырьки, посторонние включения и др. Нормируются также в зависимости от толщины листов и марок стекла коэффициент направленного пропускания света (от 0,75 до 0,89) и возможные оптические искажения. Величина остаточных внутренних напряжений стекла марок M5 и M6 не должна превышать 100 Нм/см. Справочные физико-механические показатели листового стекла: плотность - 2500 кг/м3, прочность на сжатие - 700-900 МПа, растяжение - 30 МПа, изгиб - 15 МПа, теплопроводность - 1,0 Вт/(м°С), температурный коэффициент линейного расширения (в интервале от 20 до 300 °С) - 9х10в-6 °C-1, теплопоглощающая способность - 720 Дж/(кг°С), температура размягчения 600°С. Наряду с наиболее массовыми видами листового стекла, рассмотренными выше, изготавливают большое количество его специальных видов. Стекло армированное листовое изготовляют методом непрерывного проката с одновременным армированием металлической сеткой. Этот вид стекла имеет повышенную огнестойкость. При его разрушении осколки удерживаются армирующей металлической сеткой. В условиях пожара армированное стекло не дает распространяться огню и дыму в помещениях. Изготовляется оно обычно толщиной 5,5 мм (бесцветное) и 6 мм (цветное). Поверхность армированного стекла может быть гладкой и блестящей, кованой, рифленой, узорчатой. Волнистое армированное стекло (рис. 8.7.) жестче плоского; его применяют для застекления больших пролетов. Для армирования стекла применяют сварную или плетеную сетку с шестиугольными или квадратными ячейками 12,5x12,5, 20x20 и 25x25 мм из термообработанной стальной проволоки диаметром 0,45-0,55 мм.  Армированное стекло, применяемое для ограждения балконов и лоджий, устанавливают в виде экранов, обрамляемых металлической рамкой, или сплошной ленты, прикрывающей балконную плиту. Стекло узорчатое (рис. 8.8) также изготовляют методом непрерывного проката. Оно имеет на одной или обоих поверхностях повторяющийся рельефный узор глубиной 0,5-1,5 мм. Его изготавливают как бесцветным, так и цветным. Для узорчатого стекла свойственны высокие декоративность и светорассеивающая способность. Его использование создает мягкий рассеянный свет внутри помещений, уменьшает уровень проникающей солнечной радиации, частично или целиком исключает сквозную видимость без заметной потери светопроницаемости. Узорчатое стекло может быть как окрашенным в массе, так и окрашенным нанесением оксиднометаллических и других покрытий. Разновидностью узорчатого стекла являются стекла «Метелица» и «Мороз». Стекло «Метелица» может быть бесцветным, цветным, с алюминированной поверхностью, создающей дополнительный декоративный эффект. Одна поверхность стекла - термически полированная, другая имеет неповторяемый узор в виде волнистых участков, выступающих над поверхностью листа. Стекло «Мороз» изготовляют из оконного или витринного неполированного стекла путем специальной обработки, в результате которой на поверхности образуется узор, напоминающий изморозь. Стекло теплопоглощающее принадлежит к группе солнцезащитных. Солнцезащитные стекла имеют высокую поглощающую способность по отношению к инфракрасным лучам. Их изготавливают с введением в шихту добавок оксидов кобальта, никеля и железа и др. Эти виды стекла рекомендуется использовать в зданиях с кондиционированным режимом и повышенными требованиями к защите от инфракрасных лучей (музеи, выставочные залы, библиотеки и т.п.), а также в жилых домах с максимальной инсоляцией. Солнцезащитные стекла выпускают трех видов: окрашенные в массе оксидами или другими соединениями металлов; с пленочными оксидно-металлическими покрытиями; с прозрачными металлическими покрытиями. Такие стекла имеют сероголубой или зеленовато-голубой цвет различной интенсивности.  Светопроницающая способность теплопоглощающих стекол 65-75%, прохождение инфракрасных лучей - 20-45%. Теплопоглощающие стекла нагреваются на 3-5°С больше обычных и испытывают соответственно большие температурные деформации. В конструкции светового проема стекло должно находиться в свободном состоянии. При размерах листа свыше 150x80 мм используют резиновые прокладки. Теплопоглощающее стекло рекомендуется использовать как внешнее при двойном остеклении с обязательным проветриванием межрамного пространства. Стекла с пленочными покрытиями принадлежат к теплозащитным и теплоотражающим. Для теплозащитных стекол используют прозрачные пленки от серо-дымчатого до сине-фиолетового цвета. Интенсивность цвета можно регулировать толщиной слоя покрытия, изменяющейся от 0,3 до 1 мкм. Светопроницаемость теплозащитного стекла составляет 30-70 % независимо от толщины. Теплоотражающее стекло уменьшает потери тепла сквозь оконные проемы и другие виды светопрозрачных ограждений зданий, а также защищает от тепла, излучаемого техническими источниками. Нанесение на стекло теплоотражающей пленки практически не изменяет прозрачности стекла по отношению к солнечной радиации, но значительно уменьшает его способность поглощать длинноволновую радиацию и соответственно лучеиспускательную способность. С уменьшением излучательной способности стекла снижаются потери тепла. Пленочные покрытия имеют свойства светового фильтра. В зависимости от вида покрытия различают К-стекло (твердое покрытие) и Е-стекло (мягкое покрытие). При нанесении мягкого покрытия на полированное стекло методом ионно-плазменного напыления получают LOW-E стекло. Величина излучательной способности простого стекла - 0,83, К-стекла - 0,2, LOW-E - 0,04...1,2. У виолевое стекло изготовляют из материалов высокой чистоты. Кроме видимой части спектра оно пропускает не менее 25% ультрафиолетовых лучей с длиной волн 260-320 мм. Co временем увиолевое стекло “стареет”, приобретая при этом фиолетовый или желтый цвет, снижается его способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Термически полированное стекло выпускают двух видов: техническое - для остекления транспортных средств (кроме открытых стекол автомобилей), мебели и строительных сооружений; зеркальное - для изготовления изделий, к которым выдвигаются повышенные требования к оптическим показателям. Зеркальное стекло изготавливают нанесением на тыльную сторону полированного стекла слоя металлического серебра или алюминия и защитного покрытия. Из зеркального стекла изготавливают наряду с зеркалами и различные декоративно-отделочные изделия. Стекло плоское закаленное характеризуется повышенной механической прочностью, термостойкостью и безопасным характером разрушения. Закаливание стекла — термообработка, заключающаяся в его нагреве до температуры 700-900°С с последующим резким, но равномерным охлаждением поверхностного слоя воздухом или жидкостями. Закаленное стекло разделяют на полированное (ЗПП) и неполированное (ЗП), 1- и 2-го сортов. Допустимый при эксплуатации перепад температур - 270°С. Предел прочности при изгибе в 5,5, при сжатии в 1,35 и растяжении в 5,1 раза выше, чем у обычного оконного стекла и достигает 250 МПа. Закаленное стекло не поддается резанию, сверлению, фрезерованию и другим видам механической обработки. Закаленное стекло применяют для изготовления дверных полотен, светопроницаемых перегородок, потолков и других строительных элементов, требующих повышенных механической и термической стойкости и безопасности. Стемалит - закаленное эмалированное стекло толщиной 6-12 мм. При изготовлении стемалита, на внутреннюю поверхность стекла наносят керамическую эмаль и листы подвергают термической обработке для закрепления эмали и упрочнения стекла. Физико-механические свойства стемалита: предел прочности, МПа, при изгибе - 250, при растяжении - 231, термостойкость - 80-90°С; коэффициент линейного термического расширения в интервале температур 20-300°С - 9*10в-6. Поверхность стемалита может быть полированной, кованой, узорчатой. Стемалит выпускают разных цветов и оттенков. Его применяют как в виде листов, так и в виде навесных панелей. Стемалит используют для внешней и внутренней облицовки стен и перегородок, а также для ограждений балконов, лоджий и лестничных клеток. Многослойное ламинированное стекло - триплекс (рис. 8.9) состоит из двух или более листов, соединенных между собой прозрачной эластичной прокладкой толщиной 1-3 мм. Триплекс обладает высокой звукоизолирующей способностью, ударной стойкостью и прочностью. При комбинировании различных стекол и пленок достигаются необходимые технические свойства триплекса и его соответствие архитектурным требованиям. При нарушении целостности триплекс остается в раме, а связующая полимерная пленка предотвращает появление острых режущих кромок и осыпание осколков. Толщина триплекса составляет 6-40 мм. Его светопропускающая способность в зависимости от типа и толщины стекла составляет 69-78%, термостойкость - более 100°С, теплостойкость 100-110°С. При установке стекла триплекс в однокамерный стеклопакет, звукоизоляция окна становится сопоставимой со звукоизоляцией двухкамерного стеклопакета. Триплекс ограничивает проникновение в помещение ультрафиолетового облучения.  Изготавливают два вида триплекса - пленочный и заливной. В первом случае слои склеиваются друг с другом по всей поверхности полимерной пленкой, во втором - ламинирующим составом. Пленочный триплекс имеет лучшие оптические характеристики, заливной - прочностные. Триплекс применяют в тех случаях, когда стекло должно быть ударопрочным, пуленепробиваемым, огнестойким - при остеклении витрин магазинов, балконов, лестниц, устройства стеклянных полов, для боковых поверхностей эскалаторов, в стеклопакетах, устанавливаемых на крышах зданий и др. Разновидностью многослойного является моллированное (гнутое) стекло. Его получают в печах, медленно нагревая стекло до 600°С. Стекло постепенно приобретает заданную форму и охлаждается. Благодаря комбинациям из гнутого стекла различных радиусов возможно создание разнообразных конструкций криволинейной формы, изготовление декоративных элементов отделки помещений. Изделия для отделки, светопрозрачных ограждений и теплоизоляции. Из стекла изготовляют разнообразные отделочные строительные изделия: плитку, блоки, профильные изделия, стеклопакеты и др. Облицовочные стеклянные плитки получают прессованием или беспрерывным прокатом из глушеной стекломассы или битого стекла. Поверхность обратной стороны плиток делается рифленой для лучшего сцепления с раствором во время облицовки. Толщина плиток 4; 5; 6 мм, длина и ширина от 50x50 до 150x150 мм Лицевая поверхность плиток может быть матовой или блестящей, гладкой или с рельефным узором. Их применяют для облицовки производственных помещений, нуждающихся в особой чистоте, помещений торговых заведений и других объектов.  Стеклянными прессованными плитками эффективно облицовывать помещения с повышенной влажностью, находящиеся под действием агрессивных веществ. Плитки можно крепить цементными, полимерцементными растворами и другими водостойкими клеющими материалами. Стеклянные эмалированные плитки нарезают из листового стекла (обычно используют отходы). Одну из поверхностей покрывают слоем цветной или белой эмали толщиной 0,2-0,3 мм. Тыльная поверхность - шершавая, что обеспечивает надежное сцепление с цементно-песчаным раствором или другими клеющими веществами. Применяют для внутренней облицовки помещений с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями. Такие плитки не рекомендуются для применения при воздействии кислот, щелочей, агрессивных газов. Клееные стеклопакеты - изделия обычно из двух или трех плоских стекол, склеенных, спаянных или сваренных между собой по периметру так, чтобы между ними образовалось замкнутое пространство 9-20 мм, заполненное сухим воздухом (рис. 8.10). Изготавливают пакеты из оконного, термически полированного, витринного неполированного и полированного, теплопоглощающего и других видов листового стекла обычно прямоугольной формы с соотношением длины и ширины не более чем 5. Основные свойства стеклопакетов приведены в табл. 8.4.  В зависимости от конструкции стеклопакеты разделяют на однокамерные без обрамляющей рамки (СПО); однокамерные с обрамляющей рамкой (СПОР); двухкамерные без обрамляющей рамки (СПД). В прослойках клееных стеклопакетов обычно размещают активный влагопоглотитель, что в сочетании с их герметичностью дает возможность предотвратить образование конденсата на внутренних поверхностях при температуре внешнего воздуха до -50 °С. Клееные стеклопакеты имеют рамки из стали, алюминия или синтетических материалов. Пространство между рамкой и ребрами стекол заполняют уплотняющей эластичной массой. Клееными стеклопакетами заполняют внешние проемы с однорамными коробками - окна, витрины, зенитные фонари и балконные двери зданий различного назначения. Кроме клееных, возможно изготовление спаяных и сварных стеклопакетов. Применение стеклопакетов дает возможность уменьшить толщину конструкций рам приблизительно в 2,5 раза, массу - не менее чем на 15 %, затраты материалов на изготовление рам - на 30-40 %, повысить несущую способность стекол по отношению к ветровым и снеговым нагрузкам в 1,4 раза, улучшить свето- и теплотехнические показатели остекления. Разновидностью стеклопакетов является стевит - изделие из двух листов стекла, соединенных по периметру герметиком и окантованных водостойкой эластичной лентой, между которыми находится светорассеивающая прокладка из стекловолокнистого материала. Он применяется для устройства светопрозрачных ограждений в помещениях, в которых необходимо мягкое освещение, равномерное распределение света с недопущением сквозной видимости и уменьшением солнечной радиации. Стекло строительное профильное (стеклопрофилит) - прокатное стекло швеллерного, ребристого, обрезного, коробчатого (рис. 8.11), треугольного и других сечений, постоянных по длине. Оно предназначено для устройства светопрозрачных ограждающих конструкций зданий и сооружений.  Профильное стекло рассчитано на перепад температур не менее 40°С. Его изготовляют бесцветным и цветным, армированным и неармированным, с гладкой (кованой), рифленой или узорчатой поверхностью. Коробчатое профильное стекло, устанавливаемое вертикально, рекомендуется изготавливать высотой не более 4,8 м, а швеллерное - 2,4 м. Для уплотнения и герметизации стыков между элементами профильного стекла используют гидроизоляционные мастики и пористую резину. Блоки пустотелые - стеклянные изделия, получаемые свариванием по периметру двух отпрессованных полублоков, внутренняя поверхность которых может быть гладкой или рифленой (рис. 8.12). Внутри блоков образуется вакуумная воздушная полость. Изготавливают неокрашенные и цветные квадратные и прямоугольные стеклоблоки.  Внешние поверхности лицевых стенок блоков должны быть гладкими, а торцевых - рифлеными. Внутренние поверхности лицевых стенок блоков гладкие или имеют рельефный узор, а торцевые - только гладкие. Толщина лицевых стенок блоков - не менее 8 мм. Основные физико-механические свойства стеклоблоков приведены в табл. 8.5.  Стеклянные пустотелые блоки применяют для заполнения световых проемов (рис. 8.13), устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, застекления лестничных клеток, ограждений лифтовых шахт и т.п. Ограждения из стеклоблоков создают мягкое рассеянное освещение, увеличивают глубину природной освещенности, предотвращают сквозную видимость. Они имеют высокие огнестойкость, герметичность, тепло- и звукоизоляционную способность. Ограждения из стеклоблоков возводят как кладкой их непосредственно в проеме, так и установкой предварительно изготовленных стекложелезобетонных панелей.  Для утепления ограждающих конструкций зданий и сооружений, морозильных установок и тепловых агрегатов применяют пеностекло. Этот материал применяют также как отделочный и акустический. Пеностекло - стекло с ячеистой структурой, получаемое вспучиванием при 750-850°С размягченной стекломассы, содержащей газообразователь. При получении пеностекла с замкнутыми порами применяют в качестве газообразователя кокс, сажу и другие углесодержащие материалы; пеностекла с сообщающимися порами - известняк, доломит и др. Высокая пористость (80-95%) позволяет обеспечивать низкую среднюю плотность (100-700 кг/м3) пеностекла, а благоприятная структура (рис. 8.14), равномерное распределение пор - относительно высокую прочность и водостойкость, малое водопоглощение. Температуроустойчивость обычного пеностекла составляет 300-400°, а бесщелочного 800-1000° С. Пеностекло легко обрабатывается режущим инструментом и воспринимает различную окраску.  Пенодекор - разновидность пеностекла, изготавливаемого спеканием стеклопорошка с введением газообразующих добавок. Сырьем для получения стеклопорошка является стеклобой тарного, листового и других видов стекла. Газообразующей добавкой служит мел. В шихту вводят красители. Пенодекор изготавливают в виде плит марок по плотности 400, 800, 1000 и 1200, длиной и шириной 150, 200, 300, 400, 450 мм, толщиной - 15-40 мм. Лицевая поверхность плит из пенодекора покрыта сплошной стекловидной цветной пленкой, обратная сторона - шершавая для надежного сцепления с раствором.  |
