Тема 5 Будівельні вироби із скляних та кам’яних розплавів

Властивості скла. Будівельне скло та вироби на його основі: листове будівельне та декоративне скло, будівельні вироби із скляних розплавів, ніздрюваті та волокнисті вироби зі скла, склокристалічні матеріали, матеріали та вироби із шлакових розплавів, матеріали та вироби із кам’яного литва. Загальні аспекти довговічності скла та склокристалічних виробів.

Перші центри скловаріння виникли в Єгипті та Месопотамії, причому єгип­тяни віддавали перевагу кольоровому склу, а в Месопотамії виготовляли переваж­но прозоре скло. Археологами виявлені залишки давніх скляних майстерень на східному березі Нілу, що існували приблизно 3400 років тому. Пізніше скло по­чали виготовляти в Мікенах (Греція), Китаї та Індії. З X ст. до н.е. почало роз­виватися виробництво скла на Далекому Сході, а з IX ст. до н.е. центром скло­варіння стає Олександрія, а потім і Рим. Важливим кроком у скловарінні стало відкриття методу видування скла сирійськими майстрами у Вавилоні. В останньо­му столітті до н.е. скловиробництво інтенсивно розвивається в Римській імперії. Саме римляни почали використовувати скло в архітектурних цілях, особливо піс­ля відкриття прозорого скла шляхом додавання до скломаси оксиду мангану. З розпадом Римської імперії скловиробництво в різних регіонах стало набувати своїх особливостей. З XI ст. німецькі, а з XIII венеціанські майстри розробили технологію виробництва листового скла. У ці часи центром скловиробництва стає італійське місто Венеція. У XVII ст. у Франції були розроблені нові методи виго­товлення скла та дзеркал, причому рівень технології був настільки високим, що тільки через 300 років виробництво скла вийшло на якісно новий промисловий рівень.

Повний переворот у скляній індустрії здійснив у 1905 р. бельгієць Фурко, який почав вертикально витягувати з печі безперервне скляне волокно. В кінці Першої світової війни інший бельгієць Е. Бішеруа розробив технологічний про­цес, при якому скло витягувалося з печі між двома роликами. Подібно методу Фурко, застосування цього способу перетворювало подальший процес поліруван­ня скла на більш легкий та економний. В 1910 р. французький вчений Е.Бенедіктус запровадив спосіб виробництва ламінованого скла, відомого під назвою «триплекс».

В кінці XX ст. були закладені нові перспективи створення композиційних ламінованих матеріалів із листового скла з підвищеним опором крихкому руйну­ванню. Це дозволяє отримувати скляні та склокристалічні матеріали поліфункціонального призначення, які характеризуються значно меншим рівнем крихкості, можуть мати підвищену деформативність, є безпечними навіть під час руйнуван­ня окремих шарів скла і за механічною поведінкою наближаються до пластичних матеріалів.

Властивості скла

Скло - універсальний і дивовижний матеріал. Його виробництво базується на складній послідовності технологічних операцій, параметри яких в першу чер­гу залежать від сировинних матеріалів, що входять до складу шихти.

Структура скла зумовлює ряд його специфічних власти­востей, у тому числі прозорість, міцність, стійкість до атмосферних впливів, водо- та газонепроникність.

Найбільш важливими для скла є не тільки оптичні властивості, що перетво­рюють його в унікальний матеріал, але й механічні, оскільки його використання є багатоцільовим.

Оптичні властивості скла характеризуються прозорістю, світлопроникніс­тю, світлопоглинанням, світловідбиванням, світлорозсіюванням тощо. Звичайні віконні стекла пропускають видиму частину світлового спектра й не пропускають інфрачервоних та ультрафіолетових променів. Світлопропускання вікон­ного скла при товщині 5 мм становить 84...87% і залежить не лише від виду скла, а й від кута падіння світлових променів.

У будівельних конструкціях скло зазнає дії розтягувальних й ударних наван­тажень, рідше — дії стиску, тому основними характеристиками, що визначають його якість, є міцність при розтягу та крихкість.

Теоретична міцність скла при стиску становить більше 20000 МПа, а при розтягу - 12000 МПа, фактична - значно нижча (при стиску - 500...2000 МПа, при розтягу - 35... 100 МПа).

Однією з причин великої різниці між теоретичною і реальною міцністю скла є дефектність поверхні реального скла - наявність мікротріщин, що сильно послаблюють опір тендітного матеріалу впливу зовнішніх навантажень.

Вважають, що утворення поверхневих дефектів залежить від ступеня одно­рідності вихідної скломаси, способу і умов формування виробів, характеру меха­нічної і термічної обробки, температури і вологості навколишнього середовища, тривалості дії навантаження, масштабного фактора.

Скло є крихким матеріалом. Для нього характерна відсутність пластичних деформацій. Крихкість як показник деформативності є головним недоліком скла.

Густина скла (при відсутності пористості істинна співпадає з середньою) становить 2,45...2,55 г/см³, а для спеціальних стекол вона може досягати 8,0 г/см³.

Теплопровідність звичайного скла становить 0,40...0,82 Вт/(м • К), а теплоєм­ність - 0,63... 1,05 кДж/(кг•К).

Термічна стійкість. При різкому охолодженні скла поверхневі шари охолод­жуються швидше внутрішніх і тому в поверхневих шарах скловиробів виникають напруження розтягу, у внутрішніх - стиску. При швидкому нагріванні виробу, навпаки, у поверхневих шарах будуть виникати напруження стиску, у внутрішніх -розтягу. Враховуючи, що руйнування скла починається з поверхні і міцність скла при стиску в багато разів більша міцності при розтягу, різке охолодження склови­робів більш небезпечне, ніж швидке нагрівання. Зазвичай термостійкість скла за­лежить від хімічного складу, температурного коефіцієнта лінійного розширення

і товщини виробів (так, для віконного скла зав­товшки 2 мм термостійкість становить 100°С, а завтовшки 5 мм - усього 80°С).

Скло має значну густину і водночас високу звукоізоляційну здатність. За цим показником скло завтовшки 1 см відповідає цегляній стіні завтовшки 12 см.

Хімічна стійкість скла залежить від його складу.Лужносилікатне скло відносять до групи хімічно нестійкого у воді.

Будівельне скло та вироби на його основі: листове будівельне та декоративне скло, будівельні вироби із скляних розплавів, ніздрюваті та волокнисті вироби зі скла, склокристалічні матеріали, матеріали та вироби із шлакових розплавів, матеріали та вироби із кам’яного литва.

Номенклатура матеріалів змінюється залежно від рівня технічного розвитку суспільства, зростають вимоги до виробів, розширюються галузі застосування їх. За мікроструктурою розрізняють скляні матеріали, технологія виготовлення яких не передбачає кристалізації (будівельне скло та вироби на його основі) і склокристалічні матеріали (марбліт, скломармур, ситали), які підлягають частко­вій кристалізації у процесі виготовлення.

Будівельне скло і скляні вироби широко застосовують при склінні, оздоб­ленні та декоруванні споруд

Модифікування будівельного скла здійснюється введенням до його складу каталізаторів, барвників чи глушників у поєднанні з відповідними режимами об­робки. Це дає змогу отримувати нові облицювальні матеріали: плити з авантюри­нового скла, глушені білі та кольорові плити, сигран тощо. Деякі облицювальні матеріали на основі скла (склокремнезит, склокристаліт, порокремнезит, пінодекор, кольорова мозаїчна плитка) виготовляють спіканням скла з добавками.

Листове будівельне та декоративне скло. Листове скло (ГОСТ 111) засто­совують для заповнення світлових прорізів у сполученні з рамами різноманітних конструкцій. Його використовують також для виробництва загартованого скла, триплекса (тришарового листового виробу), склопакетів тощо. Випускають вісім марок листового скла товщиною 2...6 мм (табл).

Марки листового скла

Марка скла	Товщина, мм	Умовна назва	Рекомендована галузь застосування
МІ	2...6	Дзеркальне поліпшене	Виготовлення високоякісних дзеркал, вітрових стекол легкових автомобілів
М2	2...6	Дзеркальне	Виготовлення дзеркал загального призначення, безпечних стекол транспортних засобів
МЗ	2...6	Технічне поліроване	Виготовлення декоративних дзеркал, безпечних стекол транспортних засобів
М4	2...6	Віконне поліроване	Високоякісне скління світлопрозорих конструкцій
М5	2...6	Віконне неполіроване	Скління світлопрозорих конструкцій, безпечних стекол для сільськогосподарських машин
М6	2...6	Те саме	Скління світлопрозорих конструкцій
М7	6,5...12	Вітринне поліроване	Високоякісне скління вітрин, вітражів
М8	6,5...12	Вітринне неполіроване	Скління вітрин, вітражів, ліхтарів

Листове скло виготовляють за розмірами і специфікацією замовника (твер­дих розмірів) або у заводському асортименті (вільних розмірів).

До недоліків, що допускаються в невеликій кількості, належать: пузирчики та сторонні включення, зеленкуватий або блакитнуватий відтінки за умови, що ці відтінки не зменшують коефіцієнта направленого пропускання світла.

Вітринне поліроване скло (ГОСТ 13454) По­верхню полірованого скла обробляють так, щоб не було оптичних спотворень (мікронерівності не повинні перевищувати 0,01 мкм). Виготовляють його завтовшки 5,5 і 6,5 мм і постачають у вигляді 16 стандартних типорозмірів від 1380x1340 мм до 2950x2950 мм. Світлопропускання полірованого скла становить не менше 87%.

Візерункове кольорове та безбарвне скло (ГОСТ 5533) Воно відрізняється від звичайного тим, що по всій його поверхні на одному чи обох боках є рельєфний візерунок. Випускають візе­рункове скло у вигляді листів завширшки 400... 1200 мм і завдовжки 600... 1600 мм (для стекол завтовшки 3,5 і 5,0 мм) та завширшки 800... 1600 мм і завдовжки 1000...2500 мм (для стекол завтовшки 6 і 7 мм). Світлопропускання візерунково­го скла з візерунком на одній поверхні становить не менш 75%, а з візерунком на двох поверхнях — не менш 65%. Різновидами візерункового скла є стекла типу «Мороз» та «Заметіль».

Декоративне скло типу «Мороз» - це скло, одна поверхня якого є матовою, одержаною за допомогою механічної обробки (піскоструменем чи шліфуванням). Далі на цю поверхню наносять шар клею, після чого скло просушу­ють при температурі 50...60°С протягом 6... 12 год. Під час сушіння клей зменшу­ється в об'ємі, при цьому відривається шар його разом з тонкими лускатими плівками скла завтовшки до 0,25 мм. Внаслідок цього утворюється характерний візерунок, подібний до візерунка на склі при морозі. Скло такого типу може випускатися безбарвним або забарвленим завтовшки 3...6 мм і розмірами до 1800x1000 мм.

Скло «Заметіль». Воно має на повер­хні хвилеподібний неповторюваний візерунок із матовими ділянками у вигляді виступів, що створюють своєрідний декоративний ефект. Залежно від характеру візерунка товщина такого скла може бути 3...8 мм, максимальний розмір листа 1500x1300 мм та 1900x800 мм.

Скло «Заметіль» може бути безбарвним або кольоровим. Одна поверхня скла термічно полірована, інша має візерунок.

Армоване кольорове та безбарвне скло (ТОСТ 7481) виготовляють методом безперервного прокатування з одночасним армуванням металевою сіткою. Поверхня листа може бути гладкою чи візерунчастою.

Для армування застосовують зварну сітку зі сталевого дроту діаметром 0,5...0,60 мм із захисним покриттям.

Армоване скло випускають довжиною 800...2000 мм, шириною 400... 1600 мм і товщиною 5,5 мм для безбарвного й 6,0 мм для кольорового скла. Таке скло характеризується підвищеною безпечністю й вогнетривкістю, оскільки при його руйнуванні уламки утримуються сіткою.

Хвилясте армоване скло жорсткіше за плоске. Його застосовують для склін­ня великих прогонів.

Листове скло зі спеціальними властивостями - це таке, що пропускає (увіо­леве) або вбирає ультрафіолетові промені, тепловбирне, тепловідбивне, скло з напівпрозорим дзеркальним покриттям, теплозахисне, теплопровідне, термічно поліроване, зміцнене тощо.

Увіолеве скло характеризується здатністю пропускати промені ультрафіоле­тового діапазону (не менше 25%). Виготовляють його із скломаси з мінімальним вмістом оксидів заліза (не більше 0,01%), титану й хрому.

З часом увіолеве скло «старішає», набуваючи при цьому фіолетового або жовтого кольору, при цьому знижується його здатність пропускати ультрафіоле­тові промені.

Скло тепловбирне належить до групи сонцезахисних. Сонцезахисні стекла мають високу здатність до поглинання інфрачервоних променів. Ці види скла ре­комендується використовувати в будинках із кондиціонерним режимом і підви­щеними вимогами до захисту об'єктів та устаткування в середині приміщень від інфрачервоних променів (музеї, виставкові зали, бібліотеки тощо), а також у жит­лових будинках із максимальною інсоляцією.

Сонцезахисні стекла випускають трьох видів: забарвлені у масі оксидами феруму, цинку, купруму або іншими сполуками металів; з плівковими оксидно-металевими покриттями; з прозорими металевими покриттями.

Такі стекла мають сіро-блакитний або зеленкувато-блакитний колір різної інтенсивності.

Світлопропускання тепловбирних стекол становить 65...75%, проникнення інфрачервоних променів - 20...45%.

Слід пам'ятати, що тепловбирні стекла нагріваються на 3...5°С більше за звичайні і зазнають відповідно більших температурних деформацій, тому в кон­струкції світлового прорізу таке скло має перебувати у вільному стані. При роз­мірах листа понад 150x800 мм використовують гумові прокладки.

Тепловбирне скло рекомендується використовувати як зовнішнє при под­війному склінні з обов'язковим провітрюванням простору між рамами.

Теплозахисні та тепловідбивні стекла — це поліровані стекла відомі як низькоемісійні, з плівковими покриттями на основі оксидів металів. Для виробниц­тва їх використовують прозорі плівки від сіро-димчастого до синьо-фіолетового кольору. Інтенсивність кольору можна регулювати товщиною шару покриття, яка змінюється в межах 0,3... 1 мкм. Світлопропускання теплозахисного скла стано­вить 30...70% незалежно від товщини.

Нанесення на скло тепловідбивної плівки практично не змінює прозорості скла щодо сонячної радіації, але значно зменшує його здатність поглинати дов­гохвильове випромінювання.

Перевагами скла з твердим покриттям є стійкість до механічних та атмосферних впливів, не­доліком - нерівномірність нанесеного покриття.

М'яке покриття наносять на поліроване скло методом іонно-плазмового на­пилення у вакуумі.

Головною характеристикою теплозбереження є випромінювальна здатність скла (емісія). Чим менша випромінювальна здатність скла, тим нижчими будуть втрати тепла

Тепловідбивне скло зменшує теплові витрати через віконні прорізи та інші види світлопрозорих огорож у будинках, теплицях, а також захищає від теплоти, яку випромінюють технічні джерела.

Термічно поліроване скло випускають двох видів: дзеркальне - для виготов­лення виробів, до яких ставляться підвищені вимоги щодо оптичних показників: дзеркал, вітрових стекол автомобілів і спеціальних виробів; технічне - для склін­ня засобів транспорту (крім вітрових стекол автомобілів), меблів і будівельних споруд.

Термічно поліроване скло випускають таких розмірів: довжина - від 600 до 1600 мм, ширина - від 400 до 1300 мм, товщина - 2; 3; 4; 5; 6 і 7 мм. Відхилення розмірів не повинні перевищувати ±2 мм - для листів площею до 1 м²; ±3 мм -для листів площею понад 1 м².

Скло повинно бути безбарвним, іноді спостерігаються зеленкуватий та бла­китнуватий відтінки. Кольорові та іризуючі плями не допускаються.

Дзеркальне скло (ГОСТ 17716) виготовляють із полірованого скла товщи­ною 4... 10 мм нанесенням на тильний бік шару металічного срібла або алюмінію та захисного покриття (часто у вигляді лаків). В архітектурі сучасного інтер'єру дзеркала використовують не тільки за прямим функціональним призначенням, але й як декоративно-оздоблювальний матеріал та як засіб для створення ілюзор­но розширеного простору. Крім крупнорозмірних дзеркал, як облицювальний матеріал використовують дзеркальні плитки, смужки (із відходів), а також дріб­ний дзеркальний бій.

Скло плоске загартоване (ДСТУ Б В.2.7-110-2001) характеризується підви­щеною механічною міцністю, термостійкістю та безпечним характером руйнуван­ня. Гартування скла передбачає його термообробку, тобто нагрівання до темпе­ратури 600...900°С з наступним різким, але рівномірним охолодженням поверхне­вого шару повітрям або рідинами. Загартоване скло поділяють на поліроване (ЗПП) і неполіроване (ЗП). При експлуатації допустимим є перепад температур не менше 120°С. Границя міцності при згині досягає 250 МПа. Загартоване скло не піддається різанню, свердлінню, фрезеруванню й іншим видам механічної об­робки; зазвичай його розміри встановлюють відповідно до специфікації спожива­ча, передбачаючи при цьому необхідні отвори для кріплення, які мають викону­ватись до початку загартування. Випускають скло розмірами 2100x3000 мм при товщині від 4 до 19 мм.

Скло загартоване призначене для безпечного скління світлопрозорих буді­вельних конструкцій (віконних і дверних блоків, вітрин, лоджій, балконів). Скло може використовуватися як складовий елемент скляних конструкцій, в тому чис­лі багатошарових. Використання загартованого скла практично виключає можли­вість його руйнування у склопакеті при добових перепадах температур до 90°С по внутрішній поверхні зовнішнього скла у пакеті.

За міжнародною класифікацією таке скло віднесене до безпечного скла по­ряд з армованим та багатошаровим склом, відомим як триплекс, та ламінованим і моліруваним.

Різновидом загартованого скла є стемаліт. На його основі отримують лис­ти (панелі), які широко застосовують для зовнішнього та внутрішнього облицю­вання в будівлях різного призначення. Стемаліт - це загартоване емальоване скло завтовшки 5,0...7,5 мм, одна поверхня якого покрита кольоровою силікат­ною фарбою.

Фізико-механічні властивості стемаліту: границя міцності, МПа, при стис­ку становить 800...900, при згині — 250, при розтягу — 231; термостійкість — 100...200°С. Поверхня листів стемаліту може бути полірованою, кованою, візерунчастою. Його випускають різних кольорів і відтінків.

Багатошарове ламіноване скло, яке в літературі відоме як «триплекс», скла­дається з кількох листів полірованого чи неполірованого скла, міцно склеєних між собою прозорою еластичною прокладкою. Як склеювальний матеріал засто- совують бутафоль-полівінілбутираль, пластифікований дибутилсебаціанатом. Внутрішня плівка має високу прозорість, світло- та теплостійкість, високу адге­зію до скла. Наявність плівки забезпечує основну властивість триплексу - безосколковість при руйнуванні скла.

Товщина триплексу становить не менше 9 мм, а маса 1 м² — біля 20 кг. За рахунок великої товщини триплекс характеризується найбільшим термічним опо­ром та високою здатністю до звукоізоляції. Світлопроникнення триплексу залеж­но від типу й товщини скла становить 69...78%, термостійкість - понад 100°С, теплостійкість в межах 100...110°С.

Ламіноване скло доцільно використовувати для структурного скління будівель, балконів, улаштування скляних підлог, бокових поверхонь ескалаторів та східців.

Різновидом багатошарового скла є моліруване (гнуте) скло. Таке скло використовується для виготовлення деко­ративних елементів при оздобленні приміщень.

Кольорове та художнє скло виготовляють з кольорової скломасиЗа характером забарвлення кольорове скло буває прозоре та глушене. Основні кольори прозорого скла: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний і синій з відтінками - чорним, місячно-білим, лимонним та молочним.

Максимальний розмір кольорових стекол 1000x750 мм при товщині 3 мм, розмір скла молочного відтінку 1000x1000 мм при товщині 4,5 мм.

Прозоре кольорове скло використовують для виготовлення вітражів. Сучасні вітражі викону­ють як з використанням класичної техніки монтажу, так і сучасних технологій. Незважаючи на високий рівень останніх, як і в стародавні часи, художня якість вітражів залежить від таланту та майстерності виконавців.

Будівельні вироби зі скляних розплавів.

Зі скляних розплавів виробляють багато різноманітних матеріалів, які поділяють на щільні, ніздрюваті, волок­нисті.

Щільні вироби. Скляні порожнисті блоки (ГОСТ 9272) виготовляють мето­дом пресування півблоків та зварювання чи склеювання їх у порожнистий блок. При цьому в середині блока утворюється вакуумна повітряна порожнина. Лицьо­ва поверхня блоків може бути гладкою чи рифленою, а на внутрішній для кращо­го світлорозсіювання випресовують паралельні ребра, лінзи чи призми.

За формою блоки можуть бути квадратними, прямокутними, кутовими та радіальними; за світлотехнічними характеристиками їх поділяють на декоративні, світлорозсіювальні, нерозсіювальні світлоспрямовувальні та теплопоглинальні; за конструктивним оформленням - на одно- та двокамерні; залежно від кольору скла вони можуть бути безбарвними та забарвленими. Блоки випускають таких типорозмірів: 194x194, 244x244, 294x294 мм завтовшки 98 мм і 244x244 мм зав­товшки 75 мм. Товщина лицьових стінок не менша 8 мм. Середня густина блоків 800 кг/м³. Механічна міцність блоків досить висо­ка: границя міцності при стиску в напрямі, перпендикулярному до лицьової по­верхні, становить 20...22 МПа, при стиску в торець блока - 1,5...4,0 МПа.

Склопакети (ДСТУ Б В. 2.7-110-2001) виготовляють дво- або три­шаровими (ше їх називають, відповідно, одно- або двокамерними - за кількістю порожнин між стеклами). Для цього плоскі стекла по периметру приклеюють до металевої рамки спеціальними мастиками так, щоб між ними утворилися герме­тичні порожнини. Торці склопакетів обробляють герметизуючими мастиками. Склопакети можуть мати металеву обкантовку.

Випускають склопакети таких розмірів: довжина 400...2550 мм, ширина 400...2950 мм, товщина до 46 мм. Відстань між стеклами у двошарових склопакетах становить 9, 12, 15 мм, у тришарових - 9 і 12 мм. Товщина стекол має бути не меншою 3 мм.

Двошарові склопакети застосовують для скління при розрахунковій темпе­ратурі зовнішнього повітря, не нижчій за -40°С, тришарові - при температурі, не нижчій за -50°С.

У прошарках клеєних склопакетів зазвичай розміщують активний волого­вбирний компонент, що в поєднанні з їхньою герметичністю дає змогу запобігти утворенню конденсату на внутрішніх поверхнях при температурі зовнішнього по­вітря, що досягає -40 або +50°С.

Клеєні склопакети мають рамки зі сталі, алюмінію, деревини або синтетич­них матеріалів. Простір між рамкою та ребрами стекол заповнюють ущільнюваль­ною еластичною масою.

Клеєними склопакетами заповнюють зовнішні прорізи з однорамними ко­робками - вікна, вітрини, зенітні ліхтарі та балконні двері споруд різного приз­начення.

Застосування склопакетів дає змогу зменшити товщину конструкцій рам приблизно у 2,5 рази, масу — на 15%, витрати матеріалів на виготовлення рам -на 30...40%, підвищити несучу здатність стекол щодо вітрових і снігових наван­тажень у 1,4 рази, поліпшити світлотехнічні показники скління.

Різновидом склопакетів є стевіт - виріб з двох листів скла, з'єднаних по периметру герметиком та обкантованих водостійкою еластичною стрічкою, між якими укладена світлорозсіювальна прокладка зі скловолокнистого матеріалу

Застосовується він за умов необхідності обладнання світлопрозорих огорож у приміщеннях, де потрібне м'яке освітлення, рівномірний розподіл світла з вик­люченням наскрізної видимості та зменшенням сонячної радіації.

Особливо ефективними є супертеплозберігаючі склопакети «Теплове дзер­кало», які пропускають крізь скло видиму частину сонячного спектра, відбивають інфрачервоні (теплові) промені та блокують ультрафіо­летові . Такі властивості склопакети набувають за рахунок нанесення покриттів спо­собом напилення у вакуумі.

Профільне скло (склопрофіліт) (ГОСТ 21992) представлено довгомірними ви­робами швелерного, таврового, напівкруглого, профілів.

Профільне скло швелерного перерізу випускають завдовжки до 5 м, короб­частого - до 7 м. Ширина склопрофіліту швелерного перерізу 250...500 мм, ко­робчастого - 250...300 мм. Маса 1 м погонного склопрофіліту швелерного пере­різу становить 4,0...4,5 кг, коробчастого — 8,5...9,0 кг.

Профільне скло виготовляють із гладкою чи рифленою або візерунковою поверхнею, армованим та неармованим, безбарвним та кольоровим (з кольоро­вим аерозольним покриттям або забарвленим у масі). Профільне скло характери­зується високими експлуатаційними властивостями (стійкістю до деформації під дією зовнішніх навантажень, водо- та кислотостійкістю) і розраховане на перепад температур не менше 40°С.

Світлопропускання безбарвного профільного склопрофіліту швелерного перерізу 0,55...0,65, коробчастого перерізу - 0,50...0,55; границя міцності при стиску і згині становить, відповідно, 17,5 і 9,0 МПа.

Труби скляні та фасонні частини до них призначаються для спорудження напірних (до 0,6 МПа), безнапірних і вакуумних трубопроводів, якими транспор­туються агресивні (крім плавикової кислоти) рідини, гази, харчові продукти, вода при температурах -50...+ 120°С. Випускають такі труби діаметром умовного про­ходу 40...200 мм, зовнішнім діаметром 45...221 мм і завдовжки 1500...3000 мм з ін­тервалом, кратним 250 мм.

Ніздрюваті та волокнисті вироби зі скла

Ніздрюваті вироби. Ніздрювате скло — це штучний силікатний матеріал з рів­номірно розміщеними порами (0,1...5,0 мм), розділеними тонкими перегородка­ми із склоподібної речовини. За технологією отримання розрізняють піно- та газоскло.

Ніздрювате піноскло отримують за «холодною» технологією, яка передбачає помел склопорошку та його змішування з піноутворювачем і стабілізатором піни. Отриману суміш розливають у металеві форми, подають на сушіння, а після роз­криття форм напівфабрикатні вироби відправляють на випалювання при темпе­ратурі 650...700°С.

Ніздрювате скло за призначенням поділяється на:

- ізоляційне (для утеплення огороджувальних конструкцій будівель);

- ізоляційно-монтажне (для ізоляції морозильних установок і теплових аг­регатів з температурою від -160 до +400°С);

- вологозахисне ( з водопоглинанням не більш 1,8%);

- спеціальне.

Ніздрювате скло легко піддається розпилюванню, шліфуванню, свердлінню, склеюванню цементами, має підвищену біостійкість. Застосовують його у виро­бах для тепло- та звукоізоляції.

Одним із разновидів піноскла є пінодекор. Його виготовляють у вигляді плит марок за середньою густиною (кг/м³) 400, 800, 1000 і 1200, довжиною та шири­ною 150, 200, 300, 400, 450 мм, товщиною 15...40 мм.

Лицьова поверхня плит з пінодекору покрита суцільною склоподібною кольоровою плівкою, зворотний бік шорсткий для надійного зчеплення з роз­чином.

Плити з пінодекору призначені для зовнішнього та внутрішнього облицю­вання будівель з одночасною теплоізоляцією стін.

Волокнисті вироби. Виробництво скляного волокна та вати ґрунтується на здатності розм'якшеної скломаси витягуватися в тонкі нитки. Шихта для отри­мання скляного волокна складається з кварцового піску, соди або сульфату нат­рію, польового шпату, іноді додають крейду, доломіт, каолініт та скляний бій.

Технологія виробництва скловолокна передбачає такі етапи: підготовка шихти, варіння скломаси й виготовлення волокна. Варять скломасу в печах, при­чому температура варіння залежить від хімічного складу й становить 1500...1600°С та більше (вогнетривке волокно).

Скловата складається з тонких волокон склоподібної структури, чим менша їхня товщина, тим кращі теплоізоляційні властивості матеріалу. Довжина воло­кон визначається хімічним складом розплаву, технологією отримання і становить 2...300 мм, причому більш довгі волокна надають виробам більшої міцності та еластичності.

Скловата відрізняється від мінеральної вати більшою хімічною стійкістю при майже однаковому коефіцієнті теплопровідності. Температуростійкість її за­лежить від хімічного складу. Вона не горить, не жевріє, її середня густина у пух­кому стані становить 130 кг/м³.

Номенклатура виробів на основі скловати є достатньо широкою і може бу­ти відображена такою класифікацією: - штучні вироби, що можуть бути м'якими, напівжорсткими, жорсткими, підвищеної жорсткості та твердими (плити, циліндри, напівциліндри, сегменти);

- рулонні або гнучкі (мати в рулонах , шнури, джгути);

- пухкі (мінеральна вата сира, мінеральна вата гранульована).

Гнучкі вироби на основі скловати випускають як з використанням в'яжучої речовини, так і без неї. Отримані вироби (мати) характеризуються середньою гус­тиною 50...100 кг/м³, коефіцієнтом теплопровідності 0,03...0,067 Вт/(м • К), максимально допустимою температурою застосування 500°С. Середня густина шнурів досягає 90 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності - 0,052 Вт/(м- К), макси­мально допустима температура застосування - 450°С.

Для виготовлення напівжорстких та жорстких виробів найчастіше вико­ристовують органічні в'яжучі речовини, в тому числі фенолформальдегідні та карбамідні смоли. Також можуть бути використані неорганічні матеріали, нап­риклад, глинисті зв'язки та лужні алюмосилікатні в'яжучі речовини.

Скловолокно найчастіше використовують для виготовлення рулонних або гнучких матеріалів (джгути (ровінги), скляна тканина, рогожка, неткане полотно), а також як армуючий компонент для отримання фібробетонів та інших компози­ційних матеріалів.

Кислотостійкість скловолокна є досить високою, лугостійкість можна під­вищити завдяки введенню до скломаси оксидів цирконію, феруму, цинку, ланта­ну тощо. Температуростійкість залежить від хімічного складу скломаси.

Скляні волокна, скловату та вироби на їхній основі використовують для теплоізоляції поверхонь промислового обладнання і трубопроводів, для виготов­лення легких багатошарових стінових панелей, плит покриттів та звукопогли­нальних і звукоізолюючих конструкцій.

Склокристалічні матеріали

Склокристалічними називають штучні полікристалічні матеріали, які одер­жують кристалізацією скла або кам'яного розплаву відповідного хімічного складу.

Структура склокристалічних матеріалів нагадує мікробетон, де наповнюва­чем є кристалічна фаза, а в'яжучою речовиною - прошарки скла між кристалами. Залежно від співвідношення кристалічної та скляної фаз склокристалічні матеріали поділяють на матеріали з переважанням склоподібної фази та матеріали з переважанням кристалічної фази .

1. З вмістом кристалічної фази < 30% скломармур, марбліт, авантюринове скло, скло крихта, кольорова смальта, скло кристаліт.

2. З вмістом кристалічної фази > 30% будівельний ситал, шлакоситал, золо ситал, петроситал сиг ран, неопар'є.

Сировиною для склокристалічних матеріалів є ті самі природні матеріали, що й для скла (з підвищеними вимогами щодо чистоти), а також ряд спеціаль­них домішок - каталізаторів (модифікаторів), які інтенсифікують процес криста­лізації скла.

1. Облицювальну плитку виготовляють із незабарвленого чи кольорового глу­шеного скла безперервним прокатуванням або пресуванням. Розміри плиток від 50x50 до 150x50 мм; товщина 4; 5 і 6 мм. Лицьова поверхня плиток може бути по­лірованою чи матовою, гладенькою чи з рельєфним рисунком, причому зворот­ний бік обов'язково роблять рельєфним.

Емальовану плитку виготовляють з відходів кольорового віконного чи візе­рунчастого скла, розрізаючи його на формати розмірами від 100x100 до 200x200мм. Товщина плиток 4; 5 і 6 мм. Після нанесення непрозорої емалі на од­ну поверхню плиток їх сушать, а потім відпалюють при температурі 700...800°С. Під час відпалювання емаль оплавляється й спікається з поверхнею скла, утво­рюючи шар завтовшки 0,2...0,3 мм.

Скляна емальована плитка характеризується високою хімічною стійкістю й застосовується для облицювання приміщень з агресивними середовищами.

Килимово-мозаїчні плитки (ГОСТ 17057) виготовляють розмірами від 20x20 до 30x30 мм і завтовшки 3...5 мм з кольорової глушеної скломаси методом безпе­рервного прокатування або пресування.

Смальта — це плоскі плитки неправильної форми з глушеного скла. Ма­ють характерний колір та злом. Виготовляють смальту методом пресування чи лиття скломаси у форму, а також пресуванням напівсухих скляних порошків. Розміри смальти: довжина 13...15 мм, ширина 8,5...10 мм, товщина 5...20 мм (площа 1...2 см²).

Смальту застосовують для мозаїчних панно, картин й різних декоратив­них композицій на фасадах будинків тощо. Наприклад, у Софійському соборі (X ст., м.Київ) збереглася мозаїка, виконана зі смальти, що має 177 відтінків різних кольорів, в тому числі червоно-рожевих - 19, синіх — 21, зелених - 34, золотих - 25.

Крім смальт, для створення мозаїки використовують «канторель» - прозо­рі скляні плитки, зворотний бік яких має непрозорий фон, отриманий методом металізації.

Скляну крихту застосовують для декоративного оздоблення фасадів, ін­тер'єрів будівель громадського призначення. Одержують її подрібненням глуше­ного або незабарвленого скла. Розмір зерен крихти 0,4... 10,0 мм.

Скло марбліт виготовляють забарвленим у масі (глушеним) у різноманітні кольори: жовтий, молочний, кремовий, чорний, сірий, зелений, рожевий тощо. Таке скло може бути й мармуроподібним. Виготовляють його прокатуванням чи литтям плит завтовшки 5... 12 мм і розміром 500x500 мм. Зовнішня поверхня мо­же бути полірованою, візерунковою, шорсткою чи вогняно-полірованою. Для за­безпечення зручності закріплення плит за допомогою розчинів, зворотний бік роблять з нарізкою або рифленим.

Декоративний марбліт (авантюринове скло) — кольорове скло з кристалічни­ми включеннями хром- та залізомістких сполук або кристалів купруму, які забез­печують мерехтіння і блиск за рахунок їхнього високого показника заломлення порівняно з основним склом. Плити виготовляють методом прокату з викорис­танням одновалкової роторної машини.

Скломармур одержують обмеженим змішуванням розплаву вихідного скла й глушеного забарвленого, хімічний склад якого є подібним до складу вихідного розплаву. Ефект глушення скла досягається використанням домішок (сполук фтору або фосфору) або стекол визначеного складу, що мають здатність при охо­лодженні до ліквації, тобто до фазового розшарування. Як барвники використо­вують відходи різних виробництв, в тому числі гальванічного.

Також освоєно випуск склокристалічних облицювальних композиційних матеріалів: склокремнезиту і склокераміту.

Склокремнезит — це дво- або тришаровий матеріал; нижній шар є спеченою сумішшю безбарвних скляних гранул і кварцового піску, а верхній складається з розплавлених гранул кольорового скла. Середній шар може бути з глушеного скла. Структура склокремнезиту подібна до структури полірованих щільних гір­ських порід. Випускаються плити розміром 200x300 мм, товщиною 15 мм.

Склокераміт — це двошаровий матеріал, нижній шар якого (підкладка) складається з 75% подрібненого склобою, 5% кварцового піску й 20% глини. Під­кладку формують на пресах або отримують у вигляді безперервної стрічки методом екструзії. Декоративний шар створюють, посипаючи кольоровий склогранулят на поверхню відформованої підкладки. Підготовлені плити відпалюють у роликових тунельних печах, далі охолоджують й розрізують алмазними дисками на плитки заданих розмірів. Технологія виготовлення склокераміту дає змогу утилізувати значну кількість склобою. Розміри плит 300x300 і 300x150 мм, товщина 15 мм. Лицьова поверхня плит полірована, а тильна - грубошорстка.

Плитки застосовують для облицювання внутрішніх та зовнішніх стін буді­вель і споруд різного призначення, а також для покриття підлог.

2. Необмеженим терміном експлуатації, тобто характеризу­ються атмосферо- та світлостійкістю, зносостійкістю, водонепроникністю, стій­кістю до вицвітання під впливом сонячного випромінювання та миючих засобів. Всі ці переваги досягаються завдяки формуванню специфічної структури, крис­талічна фаза якої представлена воластонітом або іншими мінералами, що утво­рюються при термообробці у вигляді голчастих кристалів.

Особливе місце серед цього класу матеріалів займають технічні ситали, які характеризуються унікальним діапазоном фізико-механічних властивостей, а са­ме нульовим коефіцієнтом термічного розширення, специфічними оптичними показниками, високою міцністю, термостійкістю, а також низьким коефіцієнтом тертя і підвищеною абразивною стійкістю.

За зовнішнім виглядом ситал — це щільний дрібнозернистий матеріал, ко­лір якого залежить від складу шихти та каталізатора. Наприклад, колір ситалу, ви­готовленого із скляної шихти та каталізатора, що представлений сульфідом феруму - чорний, оксидом цинку — білий, оксидом хрому — блакитний.

Ситали порівняно з іншими будівельними матеріалами мають високу серед­ню густину, підвищену міцність, зносо- та корозійну стійкість. Ці влас­тивості визначають їхню довговічність при експлуатації в різних умовах.

Листи й плити з ситалів застосовують як облицювальний матеріал, для фу­терування резервуарів хімічної промисловості, а також для виготовлення труб. Плоскі та хвилясті вироби з ситалу можна використовувати для влаштування пок­рівель.

Порівняння властивостей ситалів та відомих будівельних матеріалів

Показник	Ситал	Шлакоситал	Петроситал	Скло віконне	Граніт	Сталь
Середня густина, кг/м3	2600... 2900	2600... 2800	2900...3000	2500...2600	2600...2800	7800
Границя міцності, МПа: при стиску при згині	800... 1000 100...225	500...650 90...130	700... 850 130...170	600...700 60...70	100...250 15	420...550 400... 1600
Модуль пружності, Е103,МПа	72...135	90... 100	40...50	60... 70	8...25	210...220
Водопогли-нання,%	0	0	0	0	0,1...0,5	0
Кислотостій­кість, %	97,8... 98,9	98,8..99,8	99,8	55...58	95...95,5
Лугостійкість, '/о		94,7... 90,0	94...96	98,9
Стираність, г/м2	-	0,01	-	0,5... 0,6	-	-

Сигран - це склокристалічний матеріал. Як каталізатори використовують оксиди титану та цирконію. Ви­роби виготовляють методом пресування скломаси у вигляді плиток. Поверхня сиграну імітує граніт. Лицьову поверхню плиток шліфують і полірують, а тильну - рифлюють. Розміри плиток 300x300 і 300x150 мм, товщина 15 мм.

Перспективним є отримання склокристалічних матеріалів методом спікан­ня гранул з наступною кристалізацією їх. Цим способом отримують матеріал, ві­домий як неопар'є .

Поверхня виробів шліфується та полірується для підкреслення мармуроподібного малюнка. Неопар'є використовують для покриття підлог, зовнішнього та внутрішнього оздоб­лення будинків і споруд.

Матеріали та вироби із шлакових розплавів

Найбільш розповсюдженими відходами, що використовуються у виробниц­тві скляних та склокристалічних матеріалів, є шлаки чорної і кольорової металур­гії та хімічної промисловості.

Шлаками називають штучні силікатні матеріали, які утворюються під час плавлення чорних та кольорових металів із руди. Залежно від етапу переробки металу (виробництво чавуну або сталі) утворюються доменні або сталеплавильні шлаки.

Регулювання швидкості охолодження шлакового розплаву - основний засіб впливу на фазові перетворення при кристалізації виробів. Швидке охолодження вогнянорідкого шлакового розплаву водою - найпоширеніший спосіб виробниц­тва гранульованого матеріалу склоподібної структури зі специфічними властивос­тями. Обробка шлакового розплаву меншою (порівняно з грануляцією) кількістю води сприяє утворенню пористого матеріалу - шлакової пемзи.

У переробці металургійних шлаків існують два напрями: перший — масова переробка з одержанням шлакомістких, але менш ефективних з економічного бо­ку матеріалів (гранульований шлак, шлакова пемза, щільний литий щебінь); дру гий - виробництво менш шлакомістких, але цінніших матеріалів (шлакова вата й вироби з неї, шлакоситали, шлакове литво).

Шлакова пемза — це пористий матеріал, який одержують поризацією шла­кового розплаву, його наступним подрібненням та сортуванням.

Залежно від насипної густини (кг/м³) шлакову пемзу (щебінь або гравій) по­діляють на такі марки: 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850 і 900. Міцність шлакової пемзи при стискуванні в циліндрі має бути не менш як 0,5...2,5 МПа.

Пористий пісок одержують подрібненням шлакової пемзи (рядовий - фрак­ції 0...5мм, дрібний - фракції менше 1,25 і крупний - 1,25...5,00 мм) і залежно від насипної густини поділяють на марки 600, 700, 800, 900 і 1000.

Щебінь щільної структури одержують подрібненням відвальних шлаків або спеціальною водотермічною обробкою шлакових розплавів (литий щебінь).

Шлакове литво - один з перспективних напрямів використання шлаків. Ви­роби з шлакового литва мають високу зносостійкість, стійкість у лужних середо­вищах, морській воді та забрудненій атмосфері. Вироби за своїми характеристи­ками не поступаються залізобетонним, а за рядом показників (зносостійкість, жа­ростійкість) переважають їх. Середня густина литих виробів досягає 3000 кг/м\ границя міцності при стиску 500 МПа, при згині - 50 МПа.

Методом шлакового лиття можна виготовляти дрібноштучні вироби (камін­ня для вимощування доріг і підлог промислових будівель, плитки й плити) та ве­ликогабаритні (бордюрне каміння, дорожні плити, тюбінги), труби та фасонні ви­роби.

Щоб уникнути утворення тріщин, потрібно знижувати внутрішні темпе­ратурні напруження шляхом додавання кускового шлаку, а також відпалюванням виробів у спеціальних печах. При виготовленні дрібноштучних виробів вміст на­повнювачів (заповнювачів) становить 10...25%, а великогабаритних - 40...60%. Великогабаритні вироби можна армувати сталевою арматурою.

Технологія виготовлення металошлакових труб має деякі особливості і пе­редбачає використання двох способів: відцентрового та способу «наморожуван-ня». За відцентровим способом у виливницю, що обертається, заливають рідкий метал, а потім шлак. Труби виходять двошаровими: іззовні - металеві, усередині -шлакові.

«Наморожування» шлакового шару на металевий кожух полягає в тому, що металевий кожух попередньо нагрівають до температури 500...700°С. Шлаковий розплав заливають у кожух при температурі на 50...100°С вищій за його температуру кристалізації. Щоб досягти потрібної товщини шлакового шару, тривалість «наморожування» має становити 3...5 хв і більше.

Шлакоситали - це різновид склокристалічних матеріалів, які виготовляють направленою кристалізацією

шлакових стекол. До складу шихти входять грануль­ований доменний шлак, кварцовий пісок та каталізатори кристалізації (сульфат натрію, кремнефторид натрію, оксиди й сульфіди хрому, титану, мангану, цинку, феруму тощо).

Виробництво шлакоситалів складається з двох основних етапів: перший -одержання шлакового скла й формування з нього виробів; другий - термічна об­робка виробів, внаслідок якої утворюється склокристалічна структура. Розмір ут­ворених кристалів 0,1...3,0 мкм, а вміст їх - 60...70%.

Із шлакових розплавів, що підлягають направленій кристалізації, методом пресування виготовляють плити завтовшки до 15 мм і розмірами від 100x100 до 1500x3000 мм, шліфовані плитки завтовшки 10...20 мм і розмірами від 200x200 до 300x300 мм з обробленими бічними гранями.

Шлакоситали виготовляють білого й темно-сірого кольорів; їм можна нада­ти будь-якого кольору додаванням до відбіленої скломаси відповідних барвників. Поверхню шлакоситалів можна зафарбувати кольоровими керамічними фарбами.

Труби діаметром до 500 мм виготовляють методом безперервного форму­вання з пластичного шлакоситалового листа, який згортають за допомогою трубоформувального пристрою з одночасним зварюванням шва та калібруванням труби спеціальними жолобчастими роликами.

Матеріали та вироби із кам'яного литва

Литі кам'яні вироби - це штучні силікатні матеріали, одержані на основі розплавлених гірських порід: базальту, діабазу, менілітових сланців, доломіту, крейди тощо.

Технологія виготовлення литих кам'яних виробів передбачає такі етапи: під­готовку сировинних компонентів, плавлення їх, формування виробів, кристаліза­цію та відпалювання. Підготовка шихти включає в себе подрібнення й розмелю­вання вихідних компонентів, перемішування їх до однорідної маси. Масу при температурі 1400...1500°С плавлять у вагранках, а також у мартенівських, шахтних і електродугових печах. Після зниження температури розплаву до 1250°С його розливають у форми. У процесі охолодження розпочинається первинна кристалізація. Змінюючи умови структуроутворення, одержують матеріали різної структу­ри: щільні, ніздрюваті й волокнисті.

Щільні матеріали та вироби. З кам'яного литва випускають вироби у виг­ляді плоских та вигнутих плиток, деталей жолобів, труб, штуцерів. Литі вироби світлих тонів застосовують у будівництві як облицювальний матеріал (плитки, по­яски, цоколі тощо), архітектурні деталі, а також в інших галузях промисловості.

Плавлені вироби характеризуються досить великою середньою густиною (2900...3000 кг/м³). Через малу пористість (до 2%) і закритий характер пор вони мають низьке водопоглинання (до 0,22%) і підвищену морозостійкість (до 500 циклів). Висока довговічність їх зумовлена підвищеними значеннями кислото-(98,6...99,8%) та лугостійкості (до 90%). Стираність виробів із кам'яного литва становить усього 0,04...0,08 г/см², тобто в 3...5 разів менша, ніж, наприклад, граніту. Границя міцності при стиску становить 230...300 МПа, при згині 30...50 МПа, при розтягу 15...30 МПа. Литі кам'яні вироби відрізняються діе­лектричними властивостями та високою термостійкістю (до 900°С).

Вироби щільної структури виготовляють з розплаву центрифугуванням, ви­ливанням у касетні форми, а також прокатуванням на спеціальних станах чи штампуванням. Потім вироби проходять стадії кристалізації й відпалювання, їх витримують у печі при температурі 900...1000°С для одержання кристалічної структури і зняття напружень, що виникають при охолодженні відливка.

Плавлені вироби з вивержених порід мають темний колір. Для їх відбілю­вання до складу шихти додатково вводять доломіт, крейду, мармур і оксид цинку (до 0,8%). Світлі розплавлені маси можна зафарбувати в будь-який колір, вико­ристовуючи різні оксиди металів.

Волокнисті матеріали виготовляють на основі мінерального волокна. Як си­ровину використовують вивержені гірські породи (габро, базальт, діабаз, сієніт) або метаморфічні (гнейси, слюдяні сланці).

Залежно від виду сировини та способу виробництва штучне мінеральне во­локно можна класифікувати так: мінеральне волокно з температурою застосуван­ня 600°С (рядове); високотемпературостійке й вогнетривке волокно з температу­рою застосування до 1000°С і вище.

З мінеральних розплавів виготовляють мінеральну вату та вироби на її ос­нові. Високі теплоізоляційні властивості мінеральної вати зумовлюються її малою середньої густиною за рахунок високої пористості (93...95%). Об'єм і розмір пор залежать від діаметра й довжини волокна . Довжина во­локна коливається від 2 до ЗО см. Діаметр волокон здебільшого коливається від 2 до 15 мкм. Мінеральна вата не сприяє розвитку грибів, проте, внаслідок виділення ос­танніми органічних кислот, вона може руйнуватися.

Мінеральну вату застосовують як тепло- та звукоізоляційний матеріал, а та­кож як основу для виготовлення різних виробів, номенклатура яких є досить ши­рокою. З урахуванням екологічних аспектів виробництва та наявності широкої сировинної бази мінеральна вата та вироби на її основі займають перше місце се­ред теплоізоляційних матеріалів. Вироби з мінеральної вати поділяють на такі групи: рулонні — шнури, джгути; мати; штучні — плити, циліндри, півциліндри, сегменти , сипкі — гранульована вата.

Як органічні в'яжучі речовини для отримання теплоізоляційних матеріалів на основі мінеральної вати використовують синтетичні смоли, бітуми, декстрин, крохмаль тощо. Для розчинення зв'язуючих речовин найчастіше застосовують та­кі розчинники, як вода, спирти, ефіри. Найбільш розповсюдженим видом синте­тичних зв'язуючих речовин у виробництві мінераловатних виробів є фенолформальдегідні смоли.

Останнім часом все ширше використовують багатокомпонентні в'яжучі, які вміщують композиції смол з різними пластифікаторами, що підвищують еластич­ність мінераловатних виробів.

Використання відходів у виробництві плавлених силікатних виробів

Проблема створення безвідходних технологій у виробництві скла та ком­плексного використання сировини є як ніколи актуальною, оскільки направлена на подолання екологічної кризи та вирішення проблем енергозбереження.

Утилізація некондиційного армованого скла можлива в разі використання електроімпульсного методу подрібнення бою скла або методу розчинення відхо­дів у скляному розплаві під дією окиснювачів. Використан­ня останнього методу дає змогу отримувати вироби для внутрішнього та зовніш­нього облицювання будинків.

Вторинні відходи можуть бути залучені до виробництва склотари у кількос­ті 20...70%, а також для виробництва теплоізоляційного волокна, склокульок, що використовуються як наповнювач у фарбах для дорожніх знаків, для виготовлен­ня кольорового скла. Крім того, такі відходи застосовують до виготовлення деяких будівельних матеріалів: цегли, декоративних плит, піноскла, бітумного дорожнього покриття «гласфальт», що містить 45...73% подрібненого скляного бою та 4...7% асфальту, будівельних панелей, склокришталю, плиток «тераццо», різнокольорової мозаїки.

Відходи килимово-мозаїчної та облицювальної плитки з глушеного та ко­льорового скла майже повністю переробляються на декоративну скляну крихту. Цікавими є розробки щодо отримання скломармуру на основі відходів скла (тар­ного та сортового посуду).

Широке використання склобою у промисловості України стримується його низькою вартістю, складністю сортування та вилучення його з інших видів від­ходів.

Відоме використання склобою як одного з компонентів заповнювача для влаштування доріг, наприклад, у США та Канаді. Ця добавка полегшує гальму­вання та підвищує довговічність автострад.

Відходи шліфування скла використовують як кремнеземистий компонент для заміни меленого піску при отриманні автоклавних силікатних виробів.

У виробництві виробів із силікатних розплавів утилізації підлягають не тіль­ки відходи, що представлені склобоєм, але й відходи металургії, тобто шлаки. Останні використовують як основну сировину при виготовленні шлакоситалів, шлаковати, а також як барвники та освітлювачі при виробництві тарного скла, що дає змогу знизити витрати палива та сприяє зменшенню температури варін­ня на 60...80°С без зниження продуктивності виробництва та якості скла.

В деяких країнах шлак використовують для отримання шлакової склокера­міки. До складу шихти для варіння шлакових стекол вводять 30% подрібненого кварцового піску разом з каталізаторами кристалізації. Використання цієї технології дозволяє отримувати матеріали з високими експлуатаційними властивостями: міцність при стиску - 210 МПа, при згині - 140 МПа, твердість за Моосом - 8...9, жаростійкість - 900°С. Таким чином, утилізація відходів скляного виробництва є ефективним ме­тодом економії матеріальних ресурсів: 1 т склобою здатна замінити 1,2... 1,3 т сировинних матеріалів (кальцинованої соди, кварцового піску, крейди, доломіту, сполук фтору). Як показує досвід, доцільним є не тільки використання відходів як добавок у виробництві тарного, технічного та будівельного скла, але й як основної сировини при виробництві склокристалічних матеріалів: марбліту, скло-кераміту, склокремнезиту, скломармуру.

Деякі аспекти довговічності скла та склокристалічних матеріалів

До найбільш важливих характеристик, які визначають довговічність скло­кристалічних матеріалів, відносять міцність, термічну та хімічну стійкість. Листо­ве скло також має витримувати вплив атмосфери, не втрачаючи при цьому голов­ної властивості - прозорості. Довговічність скла залежить від його хімічного складу та природи діючого реагенту. Процес старіння скла починається відразу після його виготовлення, причому втрата функціональних властивостей може бути пов'язана як з процесами кристалізації скла, так і з дією факторів різної природи (механічних, хімічних, фізичних). Зміна зовнішнього вигляду скла від­бувається по-різному: на поверхні може з'являтися тонка іризуюча плівка або крапельний наліт, або білі плями.

Хімічна стійкість оцінюється спроможністю скла протистояти дії агресив­них середовищ і визначається переважно його хімічним складом. Негативний вплив оксидів лужних металів, що містяться в склі, різко знижується при введен­ні до його складу оксидів алюмінію, бору, цирконію, титану.

Стосовно впливу кислот (крім фосфатної та фтористоводневої) стекла по­діляють на кілька груп. Звичайні стекла - віконне, тарне та інші руйнуються кислотами; втрати маси стекол при обробці кислотами прямо пропорційні три­валості впливу кислоти.

Руйнування скла під впливом кислот збільшується при зростанні їхньої концентрації до рН=1,5. При подальшому підвищенні концентрації кислоти швидкість руйнування зменшується, а в дуже концентрованих кислотах навіть припиняється.

Хіміко-лабораторні стекла також безупинно втрачають масу при обробці кислотами, але криві втрати маси мають параболічний характер. Кварцове скло характеризується надзвичайно малими втратами маси, але при повторних періо­дичних впливах кислот втрати зростають зі збільшенням часу. Деякі стекла -боросиликатні, безлужні, що мають мікролікваційну структуру, вилуговуються в розчинах кислот з утворенням пористих висококремнеземистих залишків, що

зберігають форму вихідного виробу.

Розчини лугів, фосфатної й особливо фтористоводневої кислот згодом руй­нують скло цілком, оскільки взаємодіють із кремнеземистою складовою скла. Зростання температури і тиску різко підсилюють хімічну корозію скла. Підвище­ною лугостійкістю відрізняються алюмосилікатні стекла, що містять оксиди цир­конію, стронцію і лантану.

Хімічну стійкість скла можна підвищити у 5... 10 разів кислотною обробкою. Хімічна стійкість скла також зростає при нанесенні захисних покриттів із гідро­фобними властивостями.

Серед сучасних технологій захисту скла відомі технології, що передбачають надання йому гідрофобних властивостей при одночасному вирівнюванні повер­хні, що досягається за рахунок використання низькомолекулярних реагентів, які представлені сумішшю кремнієорганічних сполук (модифікованих силанів) або силіконовими маслами. Довговічність таких покриттів - від 2 до 5 років.

Хімічна стійкість склокристалічних матеріалів, в тому числі ситалів, зале­жить від стійкості кристалічних та аморфних фаз, що входять до їх складу. На ситали можна поширити відому закономірність, що чим менше лужних оксидів міс­тить матеріал, тим вища його хімічна стійкість. Кристалічна фаза завжди є більш стійкою ніж матричне скло. Шлакоситали характеризуються достатньо високою кислото- та лугостійкістю. Крім того, ці матеріали відрізняються високою міцніс­тю і низьким коефіцієнтом термічного розширення, а також достатньо високою термостійкістю (вище 1000°С).

Серед відомих силікатних матеріалів ситали можна вважати найбільш довго­вічними матеріалами, що використовують у складних умовах, тобто при дії тем­пературних, хімічно агресивних та механічних факторів.

Контрольні запитання

1. Властивості будівельного скла.

2. Які вироби на основі скла ви знаете

3. Де в будівництві використовують листове будівельне та декоративне скло

4. Надайте характеристику будівельним виробам із скляних розплавів

5. Які ви знаєте ніздрюваті та волокнисті вироби зі скла

6. Що таке склокристалічні матеріали

7. Розкажіть про матеріали та вироби із шлакових розплавів, матеріали та вироби із кам’яного литва.

8. Загальні аспекти довговічності скла та склокристалічних виробів.