4.10 Стекло

1) Определения

Стеклом называют конструкционные материалы, обладающие оптическими свойствами: светопропускание, светоотражение, рассеивание света.

Оптика – раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществами.

Оптический – зрительно воспринимаемый человеком результат распространения света.

2) Классификации стекла как конструкционного материала

По химическому составу:

кварцевое ( SiO₂ – 99%);

силикатное (SiO₂ –75%; Na2O – 15%; CaO – 10%);

термостойкое (SiO₂ – 80%; MgO – 0,5%; CaO – 10%).

По назначению:

строительное – листовое оконное, витринное, стеклоблоки, облицовочное, профильное, армированное;

техническое – полированное, закалённое, эмалированное;

специальное – пропускает ультрафиолетовые лучи, с высокой термо- и химической стойкостью, изменяет силу светового потока, поглощает отдельные части светового спектра;

тарно-бытовое – посуда, ёмкости для хранения жидкостей.

3) Свойства стекла (минимальные числовые значения свойств – для неспециальных видов стекла)

Физические:

цвет – для большей прозрачности стекло изготовляют бесцветным, для окрашивания при варке в массу добавляют оксиды металлов (хром – зелёный, медь – красный, кобальт – синий, серебро – жёлтый);

плотность – 2500...6000 кг/м³;

теплопроводность – низкая;

электроизоляционность – высокая;

температура плавления – конкретная величина отсутствует, так как стекло является веществом аморфным.

Химические:

стойкость к кислотам – не разрушается от действия кислот (кроме плавиковой и фосфорной);

стойкость к воде и щелочам – высокая (процесс разрушения идёт очень медленно);

стойкость к пару и газам – практически не проницаемы.

Механические:

прочность на сжатие – 700...1000 МПа, на растяжение – 35...85 МПа, на изгиб – 50...150 МПа, на ударный изгиб – 0,2 МПа;

твёрдость – 5-7 единиц по шкале Мооса;

хрупкость – у неспециальных видов стекла чрезвычайно высока. Её обусловливает кристаллический стеклообразующий компонент SiO₂.

Технологические:

все виды стекла имеют хорошую обрабатываемость резанием (пиление алмазным инструментом, точение твёрдыми сплавами, абразивное шлифование и полирование);

все виды стекла поддаются формованию (пластическому деформированию) при температуре 800...1000 °С.

4) Виды специального стекла:

отражающее – для уменьшения нагрева солнечными лучами. Бывает двух типов: «под золото» и «под серебро», в дневное время изнутри прозрачно;

«увиолевое» – пропускает ультрафиолетовые лучи (до 75%);

теплопоглощающее – задерживает 70...75% инфракрасных лучей, что в 2-3 раза выше, чем у обычного стекла;

закалённое – имеет в 5-7 раз более высокую прочность на изгиб и ударный изгиб, чем обычное. Термообработка закаливанием производится быстрым охлаждением потоком воздуха после нагрева до 540...650 °С. При разрушении оно рассыпается на мелкие кубические кусочки;

армированное – внутри листового стекла находится металлическая сетка, удерживающая осколки от разлетания;

ламинированное – находящийся внутри листового стекла слой полимерной плёнки (триплекс), обеспечивает удержание осколков от разлетания, два слоя плёнки между тремя слоями стекла обеспечивают пуленепробиваемость.

5) Виды изделий из стекла:

листовое оконное – толщина 2,0 – 6,0 мм марки М1 до М5;

листовое витринное – толщина 8 – 12 мм, марки М6 до М8 (чем больше число в марке, тем выше прочность);

пустотелые блоки – размеры 190*190*80 мм и 190*190*100 мм, хорошо рассеивают свет, сохраняют тепло и задерживают звук, имеют различный цвет;

стеклянные трубы – диаметр 40 – 150 мм, длина 1500 – 3000 мм, имеют высокую химическую стойкость;

различные виды рельефного стекла – фары, изоляторы и тому подобное.