2.2. Силикат балқымаларынан алынатын материалдар мен бұйымдар

2.2.1. Жалпы мағлұмат

Силикат балқымалары (қорытындылары) кремнийден SIO₂ және соның негізіндегі химиялық қосындылардан жоғарғы температурада ерітіп алынады. Олай дейтініміз құрылыстық материалдар өнеркәсібінде пайдаланатын барлық минералдық балымалар үшін ортақ белгі олардың - силикаттық табиғаты, яғни олардың құрамында силикаттардың басымдығы. Балқымаларды тездете суытқанда тек силикаттық балқымалар ғана шыны тәрізді күйіне көше алады. Силикат балқымаларға тән ерекшелік - оларды жетерліктей тезірек суытқанда шыны тәрізді күйіне көшуінде. Заттардың шыны тәрізді күйінің белгісі байқалатындай балқу нүктесінің жоқтығы (қыздырғанда зат жұмсарады және біртіндеп сұйық күйіне көшеді, суытқанда - керісінше), біртектілігі және изотроптылығы, яғни қасиеттерінің бірбағыттық қана еместігі.

Силикат балқымаларды алу үшін табиғатта кең тараған құм, базальт, диабаз, мергель сияқты тау жыныстарын, негізгі өнеркәсіп қалдықтарын – металлургиялық қождарды (шлактарды), күлдерді, шыны сынықтарын және т.б. қолданады. Қолданатын осындай шикі заттар түріне байланысты балқымаларды да өздеріне сай химиялық құрамы болады. Силикат балқымалардан олардың химиялық құрамына және суыту тәртібін реттей отырған құрылымы мен қасиеттері бойынша әр түрлі материалдарды және бұйымдарды (шыны және шыныдан жасалынған бұйымдар, шыныкристаллдық материалдар, тау-тас жыныстарынан және қождан жарым-жартылай кристаллданған материалдар мен бұйымдар) алуға болады. Бұлардың ішінде құрылыста ең көп қолданатындары шыны және шыны бұйымдары (пішінді шынылар, шынылық пакеттер, шыны панельдері, шыны құбырлары, шыны талшықтары, қауіпсіз шыны бұйымдары, арматураланған шыны бұйымдары және т.б.).

Шыны жасау жұмысы өте көне дәуірден бері белгілі. Мысырда, Мессопотамияда біздің дәуірден 3000-4000 жыл бұрын шыны жасауды білетін болған. Біздің дәуірімізге дейінгі бірінші шыны жасау кәсібі Мысырдан Италияға, одан бүкіл Рим империясына таралған. Бері келе Константинопольдегі шыны зергерлері зорлықпен Венецияға көшіріледі. ХIII-ғасырларда Венеция шыны жасаудан дүние жүзілік орталығына айналады да, сол маңыздылығын ХVI-XVII-ғасырларға дейін сақтап келген. Ресейде, Украинада және орта Азияда шыны жасау кәсібі Х-ғасырда басталады. Ресейде бірінші шыны зауыты 1638 жылы салынды, ал 1913 жылы оның саны 275 жететін болды.

Кәзіргі кезде ТМД елдерінің көпшілігінде өндіріс процесстері автоматтандырылған және механизацияланған ірі шыны зауыттары бар. Қазақстанда да шыны өнеркәсібінің дамуына қажет жәйттер бар, ол үшін шикі зат қоры жетіп артылатындай.

Ресейде шыны жасаудың ғылыми негізін қалаған М.В. Ломоносов. Ол Петербургте бірінші рет түсті шынылар шығаратын фабрика салып, 1752 жылдан бастап шыны жөніндегі зерттеу жұмысының дамуына жол ашқан, шыны бұйымдарын жасап шығарудың жаңа тәсілдерін ұйымдастырған. Сондай-ақ, кеңес үкіметі дәуірінде шыны туралы ғылымның дамуына үлес қосқандар: А.А. Лебедев, И.В. Гребенщиков, О.К. Батвинкин, А.Н. Качалов, И.И. Китайгородский және т.б. көптеген ғалымдар. Қазіргі замандағы құрылыс саласында шыныдан жасалынған сәулеттік-құрылыстық бұйымдар кең қолданатын болып жүр. Конструкциялық құрылыстық элементтер – шыныблоктары, шыныпрофилиттері және шыныпакеттері тұрғын, қоғамдық және өнеркәсіптік үйлер мен ғимараттарда ішке және сыртқа жарық жіберетін, көрсететін немесе көрсетпейтін қоршамаларын орнатуға және терезе ойықтарын әйнектеуге өте тиімді бұйымдар болып саналады. Кәзіргі кезде металл балқыма қабатында жылтылдатылған жалпақ шыныны металл балқыма қабатына үзліссіз қалыптаудың тиімді тәсілі меңгерілген. Түйдектік (ағынды) созындылар көп қабатты және шынықтырылған қауіпсіз шыны және шыны бұйымдары, жазық шынылардың үстін химиялық әдіспен өңдеу арқылы аса берік парақ шыны алынатын болды. Ол әдеттегі шыныдан 20 есе, шынықтырылған шыныдан бірнеше есе беріктеу. Тамақ және химия өнеркәсібінде түсті металл құбырлары орнына шыны құбырлары аса тиімділікпен қолданылуда. Күңгірттелінген түсті шыныдан жасалынған кілемшелі мозаикалық шыны тақталарды тұрғын және қоғам үйлерін қаптауға қолданылатынын көптеген ірі қалаларда көруге болады. Стемалит және марблит сияқты түсті шынылармен қапталған панельдер қаладағы қонақ үйлеріне, әкімшілік және қоғамдық ғимараттарына ерекше әсемдік береді.

Толқынды және жазық парақ шынылардың, сондай-ақ іріаумақты шынықтырылған шыны мен алюминийден жасалынған есіктердің құрылыста қолданылуы жылдан-жылға өсуде. Соңғы жылдары стекор деп аталатын қорапшалық қимадағы пішінді шыны өндірісі игеріліп, қазір оны терезені екі қабаттап әйнектеудің орнына қолданып келеді. Сондай-ақ, түсті арматураланған пішінді шыны өндірісі іске қосылған. Бұл шыны бұйымдары отқа берік және қолдануда қауіпсіз. Шыны өнеркәсібіндегі қазіргі кездегі жетістіктің тағы бір белгісі - шыныдан жаңа құрылыс материалдарын шығару тәсілдерінің меңгерілуі. Мысалы, жайылған (прокатталынған) жазық түсті шыны, түрлі-түсті мозаикалық тақталар, «метелица» деп аталған сәулетті-құрылыстық шыны және беті металл қабықпен жабылған әйнектер, түсті қабатталған триплекс деп аталатын жазық шынылар құрылыс саласында және көліктер аймағында қолданыла бастады. Беттері түрлі түске балқытыла боялған шыны тақталары мәрмәрді және граниттерді елестетеді, ал астылары цементтік ерітіндімен жақсы ілінісуі үшін кедір-бұдырландыра жасалынған.

Шыны балқымасын көбіктендіру жолымен жылу оқшаулағыш және дыбыс сіңіргіш тиімді материалдары (көбікшыны) алынады. Сондай-ақ, силикаттық балқыма массаның жұмсақ күйінде фильтрлеу, үрлеу, штабиктау, құрамалау тәсілдерінің бірімен диаметрі 0,1-100 мкм шыны талшықтарын тартып, соның негізінде бірнеше тамаша материалдар мен бұйымдар (шыныматалары, шпондар, шыныпластиктары және т.б.) шығарылады. Соңғы кездері жинақтау (синтездеу) арқылы сәуле толқын ұзындығының барлық диапазонында (ультра күлгіннен инфрақызылдық аймаққа дейін) жарықты іріктеп өткізетін шынылар, нейтрондық және рентгентік сәулелерден қорғануға тығыздығы үлкен шынылар жасалып шығарылатын болды.

Шыны негізінде ситаллдар деп аталатын бір өзі шыны мен кристаллдық дене қасиеттерін үйлестіре көрсететін микрокристаллдық материалдарын алу басталды. Ситаллдардан жасалған бұйымдар термиялық және механикалық үлкен беріктігімен ерекшеленеді.

Шыны беріктігін қазіргіден де жоғарылатуын қамтамасыз еткен соң, одан құрылыс конструкцияларын жасау, ал шыны жіптерін бетондарға арматура ретінде қолдану мүмкіншіліктерін ұзақ күтпейтін шығармыз деп үміттенуге болады. Дегенмен, әзірше шыныны конструкция ретінде қолдануды шектендіретін оның кейбір кемшіліктері бар. Мысалы: оның морттылығы, сынғыштығы, ұру, ию, созу жүктеріне кедергісінің нашарлығы, температураның кенеттен өзгеруіне сезімталдығы шыны өнеркәсібіндегі толығымен шешілуін қажет ететін ғылыми және өндірістік проблемалар.