Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные материалы для отделки фасадов зданий. Учебное пособие
.pdf
окрашивание, а также изготовление с цветным лицевым слоем толщиной 10 мм на
двух смежных лицевых гранях.
Лицевой силикатный кирпич применяется для лицевой кладки стен жилых,
общественных и промышленных зданий, для интерьеров общественных зданий,
вокзалов, магазинов, предприятий общественного питания. Дополнительный
декоративный эффект кладки достигается путем различных перевязок кирпича и
выбора цвета раствора для расшивки швов.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие отделочные материалы на цементном вяжущем Вы знаете?
2. Какими свойствами обладают асбестоцементные отделочные материалы?
3. Что такое цементно-стружечные плиты и где их применяют?
4. Что собой представляет такой отделочный материал, как искусственный
камень?
5. Какие отделочные материалы и изделия для благоустройства территорий Вы
знаете?
6. Какими свойствами обладает лицевой силикатный кирпич?
81
5. СТЕКЛО И ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
5.1. Общие сведения о стекле и основы технологии его производства
Стеклами называют аморфные тела, получаемые при охлаждении силикатных
расплавов.
Такие свойства стекла, как прозрачность, достаточно высокая прочность,
химическая стойкость, высокие санитарно-гигиенические и декоративные свойства,
позволяют применять стекло там, где затруднено, а под час совершенно исключено
использование других строительных материалов. В современном строительстве
стекло применяется не только для остекления оконных проемов, но также как
конструкционно-отделочный, тепло- и звукоизоляционный материал. Химическая
стойкость стекла используется при изготовлении из него труб и аппаратов для
пищевой и химической промышленности.
Стеклокристаллические материалы – ситаллы – соединяют в себе
положительные свойства стекла и кристаллических веществ. Освоение
промышленного производства ситаллов и шлакоситаллов расширило области
применения материалов, получаемых из силикатных расплавов.
Физико-механические свойства стекла характеризуются следующими
показателями: твердость 5...7 по шкале твердости, предел прочности при растяжении
30...80 МПа (300...800 кгс/см2), при сжатии 700...1000 МПа, при изгибе не менее 45
МПа (450 кгс/см
проводности и значительного коэффициента термического расширения стекло имеет
малую термостойкость, и при сильном и резком нагревании или охлаждении в нем
возникают большие напряжения, вызывающие растрескивание изделий.
Коэффициенты термического расширения у стекла и бетона различаются
(стекло плохо работает совместно с бетоном в холод), у стеклокристаллических
материалов они совпадают.
Силикатное стекло обладает высокой стойкостью к большинству агрессивных
агентов, за исключением плавиковой и фосфорной кислот. Химическая стойкость
стекла объясняется особенностями его строения и состава: в стекле более 25 %
свободного кремнезема.
Стекло не является веществом с определенным химическим составом. Состав
стекла условно выражают суммой оксидов: SiO
(6,5 %), MgO (4 %). В стекло вводят и другие соединения, придающие ему те или
иные свойства.
Сырьевые материалы для получения стекла можно разделить на основные, с
которыми в стекломассу вводятся главные компоненты стекла, и вспомогательные,
способствующие ускорению варки или приданию стеклу специальных свойств.
Кремнезем (SiO2) вводят в виде кварцевого песка, молотых кварцитов или
песчаников. Основное требование к кремнеземистому сырью – минимальное
количество примесей, особенно оксидов железа, сильно снижающих
2
), плотность 2450...2550 кг/м3. Из-за низкого коэффициента тепло-
(72 %), Al2O3 (2 %), Na2O (15 %), CaO
2
82
светопропускание стекла. Это основной стеклообразующий окисел, повышающий
тугоплавкость и химическую стойкость стекла.
Глинозем (Al
) поступает в сырьевую шихту в виде полевых шпатов и
2O3
каолина. Его влияние на свойства стекла аналогично действию кремнезема.
Оксид натрия (Na2O) вводят в стекло в виде соды и сульфата натрия. Оксид
натрия понижает температуру плавления стекла, повышает коэффициент
термического расширения и уменьшает его химическую стойкость.
Оксид кальция (CaO) и магния (MgO) вводят в стекольную шихту в виде мела,
мрамора, известняка, доломита и магнезита. Эти оксиды повышают химическую
стойкость стекла.
Кроме того, в стекольную шихту часто добавляют борный ангидрид. Он
увеличивает скорость варки стекла, повышает его термическую и химическую
стойкость. В специальные стекла вводят оксиды свинца, бария и цинка.
Вспомогательные сырьевые материалы делят по своему назначению на
следующие группы: осветлители – вещества, способствующие удалению из
стекломассы газовых пузырей (сульфаты натрия и аммония, плавиковый шпат);
обесцвечиватели – вещества, обесцвечивающие стекольную массу; глушители –
вещества, делающие стекло непрозрачным.
Красители для стекла могут быть молекулярными, полностью растворяющимися
в стекломассе, и коллоидными, равномерно распределяющимися в стекломассе в виде
мельчайших частиц. К первым относятся соединения кобальта (синий цвет), хрома
(зеленый), марганца (фиолетовый), железа (коричневый и сине-зеленые тона). Ко
вторым – металлическое золото (рубиновый), серебро (желтый), селен (розовый).
Перед варкой стекла сырьевые материалы измельчают, тщательно смешивают в
требуемых соотношениях, брикетируют и подают в стекловаренную печь. Обычное
стекло получают в непрерывно действующих ванных печах с полезным объемом до
600 м
3
и суточной производительностью более 200 т. Для варки специальных (опти-
ческих, цветных и др.) стекол применяют периодически действующие ванные, а также
горшковые печи.
Стекловарение – главнейшая операция стекольного производства. На первой
стадии этого процесса – силикатообразовании – щелочные компоненты образуют с
частью кремнезема силикаты, плавящиеся при температуре 1000...1200 °С, при
дальнейшем нагревании в этом расплаве растворяются наиболее тугоплавкие компо-
ненты SiO
и Al2O
2
. Образующаяся при этом масса неоднородна по составу и
3
насыщена газовыми пузырьками.
Удаление пузырьков и полная гомогенизация расплава осуществляются на
второй, наиболее длительной стадии стекловарения – стадии стеклообразования – при
температуре 1400...1600 °С. Третья заключительная стадия – студка – охлаждение
стекломассы до температуры, при которой она приобретает оптимальную для данного
метода выработки стекла вязкость.
Метод выработки (формования) зависит от вида изделия. Для получения
строительного стекла используют вытяжку, прокат, прессование.
83
Стекла и
изделия из них
Ассортимент стекла и
изделий из него
Области применения
1
2
3
Стекло листовое
строительное и
декоративное
Оконное и витринное
неполированное
Остекление окон, дверей, витрин,
фонарей верхнего света
Витринное полированное
Остекление витрин, окон, дверей, изготовление зеркал, мебели
Узорчатое цветное и бесцветное, «мороз» и «метелица»
Остекление световых проемов в стенах
и покрытиях, устройство внутренних
перегородок, полупрозрачных экранов и
светопрозрачных ограждений
Армированное цветное и
бесцветное.
Остекление проемов стен и фонарей
верхнего света, устройство внутренних
перегородок и ограждений балконов
Стекло листовое
со специаль-
ными
свойствами
Пропускающее ультрафиолетовые лучи (увиолетовое)
Остекление оконных проемов школ,
детских и лечебных учреждений, спортивных и оздоровительных зданий
Поглощающее ультрафиолетовые лучи
Остекление книгохранилищ, архивов,
музеев, выставочных залов, биб-лиотек
и т.п.
С полупрозрачным зеркальным покрытием
Остекление, исключающее односторонний просмотр помещений, остекление внутренних перегородок
При охлаждении стекла вследствие низкой его теплопроводности в нем
возникают большие градиенты температур, вызывающие внутренние напряжения.
Наиболее опасным моментом с этой точки зрения является переход стекла от
вязкопластичного состояния к хрупкому. Поэтому для снятия внутренних напряжений
после формования производят отжиг – охлаждение по специальному режиму: быстрое
до начала затвердевания стекломассы, очень медленное в опасном интервале
температур (600...300 °С) и вновь быстрое до нормальной температуры.
5.2. Классификация и ассортимент
архитектурно-строительного стекла
Классификация и области применения стекла, используемого в строительстве,
представлены в табл. 52.
Таблица 52
Классификация архитектурно-строительного стекла
84
Теплопоглощающее.
Теплоотражающее
Остекление проемов зданий, требующих солнцезащиты
Теплозащитное
Снижение теплопотерь через
остекление в зимнее время.
Токопроводящее.
Остекление помещений, не
допускающих запотевания или
образования конденсата на поверхности
стекла, устройство
электрообогреваемого остекления
зданий в северных районах страны и
зданий с повышенными
гигиеническими требованиями.
Упрочненное закалива-ни-
ем или электрохимической
обработкой
Остекление учебно-воспитательных,
спортивных, зрелищных, торговых
зданий, устройство внутренних перегородок, стеклянные навесные ограждения различных зданий
Стекло цветное
художественное
Витражное, окрашенное в
массе и накладное, окрашенное электрохимичес-
ким способом. Цветное
стекло «мороз», «метелица»
Изготовление художественных витражей, полупрозрачных экранов, декорирование стен, потолков, перегородок
Стеклянная мозаика,
смальты
Наружная и внутренняя отделка зданий,
изготовление художественных пано и
картин
Облицовочное
стекло
Марблит
Облицовка фасадов и поверхностей
интерьеров
Прессованные облицовоч-
ные плитки, окрашенные в
массе
Облицовка фасадов и поверхностей
интерьеров
Эмалированное стекло
(стемалит)
Облицовка фасадов, внутренняя облицовка некоторых видов помещений
Коврово-мозаичные
плитки
Наружная и внутренняя облицовка
Триплекс цветной
Наружная и внутренняя облицовка
зданий
Стекломрамор
Внутренняя облицовка стен
Шлакоситалловые листы и
плиты.
Наружная и внутренняя облицовка стен,
устройство полов
85
Строительные
изделия
из стекла
Стеклянные пустотелые
блоки
Заполнение проемов в стенах, пере-
городках, покрытиях. Крупноразмерные
стекложелезобетонные панели для стен
и покрытий
Призмы, линзы, плитки
Стекложелезобетонные панели стен,
покрытий и перекрытий
Профильное стекло цветное и бесцветное, армированное и неармированное:
коробчатого, швеллерного
и ребристого сечения
Устройство стен неотапливаемых зданий, заполнение оконных проемов, уст-
ройство внутренних перегородок,
фонарей верхнего света, козырьков на-
весов, ограждений балконов, лоджий и
т.п.
Стеклопакеты: из обычного стекла и стекол со специальными свойствами
Заполнение светопроемов стен и
покрытий
Стеклянные закаленные
дверные полотна
Оборудование входов и интерьеров
общественных зданий
5.2.1. Листовые светопрозрачные стекла
Листовое оконное стекло – наиболее распространенный вид плоского стекла.
Выпускают его толщиной 2...6 мм. Светопропускаемость стекла в зависимости от
толщины колеблется от 90 до 85 % и понижается с увеличением толщины.
Витринное неполированное стекло изготовляют способом вертикального
вытягивания длиной листов от 235 до 295, шириной от 195 до 295 и толщиной 6,5 мм.
Коэффициент светопропускания стекла не менее 0,84.
Теплопоглощающее стекло уменьшает нагрев помещений солнцем. У него
пониженное светопропускание в длинноволновой части спектра (красные и
инфракрасные лучи). Это достигается введением окислов кобальта, никеля и железа,
придающих стеклу зеленовато-голубоватый оттенок. Разновидность
теплопоглощающего стекла – контрастное стекло нейтрально-серого цвета.
Задерживая до 75 % инфракрасных лучей, теплопоглощающее стекло нагревается;
поэтому его применяют в конструкциях с двойным остеклением, где наружное
стекло – теплопоглощающее, внутреннее – обычное.
Стекла с пленочными покрытиями. Большие поверхности остекления
современных зданий требуют от стекла одновременно свойств отделочного и
теплозащитного материала. Этими свойствами обладает новый вид – стекло, покрытое
тончайшими (0,3...1,0 мкм) пленками металлов или их оксидов. Такие стекла
обладают повышенной отражающей способностью с поверхности, обращенной на
улицу, и имеют с этой стороны самую различную окраску: золотистую, голубую,
оранжевую и др. При этом свет, проникающий в помещения, остается естественным.
Металлические и окисно-металлические пленки на стеклах обладают высокой
стойкостью. Светопропускание стекла с такими пленками можно изменять в широких
86
пределах (от 30 до 70 %). Благодаря тому, что в таких стеклах бóльшая часть инфракрасных лучей не поглощается, а отражается, само стекло почти не нагревается.
Светорассеивающие стекла. Для остекления оконных проемов, перегородок и
дверей, когда требуется освещение без сквозной видимости или рассеянный свет,
применяют светорассеивающие, матовые или узорчатые стекла. Узорчатые стекла
получают методом горизонтального проката на гравировальных вальцах. Матовое
стекло изготовляют из обычного листового стекла с помощью пескоструйной
обработки.
Армированное стекло. В случаях, когда не требуется сквозной видимости, но
необходимо освещение и к остеклению предъявляются повышенные требования в
отношении механической прочности и огнестойкости, целесообразно применять
армированное стекло. Металлическая сетка, запрессованная в стекло, является
каркасом, удерживающим мелкие осколки стекла при разрушении или растрескивании.
Закаленное стекло. Повышение механических свойств стекла можно достичь
специальной термической обработкой – закалкой. Сущность закалки заключается в
создании равномерно распределенных внутренних напряжений в стекле. По аналогии
с предварительно напряженным железобетоном закаленное стекло можно назвать
предварительно напряженным стеклом.
Закаленное стекло получают, нагревая стеклянный лист до температуры закалки
(550...650 °С) в течение 3-5 мин, быстро и равномерно охлаждая его с помощью
двусторонней обдувки воздухом. Вся механическая обработка стекла (обрезка по
формату, обработка кромок, сверление отверстий) производится до закалки.
Закаленное стекло в отличие от обычного имеет прочность на удар, в 4–6 раз
более высокую (при толщине 5...6 мм закаленное стекло выдерживает удар стального
шара массой 800 г, падающего с высоты 1,2 м). Предел прочности при изгибе у
закаленного стекла 230...279 МПа, что также в 5–8 раз выше, чем у обычного. При
разрушении закаленное стекло распадается на кусочки, близкие по форме к кубу; это
повышает безопасность стекла. Основной потребитель закаленного стекла –
транспорт. В строительстве его применяют для устройства перегородок и дверей.
Волнистое стекло. Для устройства светопрозрачных кровельных покрытий в
промышленных и общественных зданиях (цехи, вокзалы, рынки) используют
волнистое стекло. Его получают прокатом на специальных гофрирующих станах.
Многослойное стекло (триплекс). Состоит из нескольких листов стекла с
запрессованной цветной или декоративной пленкой или тонкой тканью. При ударе
триплекс не дает осколков и является безопасным. Максимальные размеры листов
1150´2500 мм при толщине 6 мм. Применяют для декоративной облицовки и
устройства перегородок.
5.2.2. Облицовочные материалы
Стекло в современном строительстве широко применяется для отделки фасадов
и внутренних помещений здания. Для стеклянных отделочных материалов
87
характерны высокая декоративность (яркие цвета, блестящие поверхности), большая
атмосферостойкость и долговечность. Помимо специальных отделочных стекол,
функции отделочного материала в современной архитектуре выполняет листовое
стекло с пленочными покрытиями, витринное стекло и др.
Стекло закаленное эмалированное (стемалит) – листовое стекло толщиной
6...9 мм, покрытое с одной стороны непрозрачной керамической краской. Стемалит
широко применяется для облицовки стен общественных зданий (например, им
облицованы здания СЭВ и гостиницы Аэрофлота в Москве).
Цветные плиты марблит (от французского marbre – мрамор) представляют
собой листы толщиной 12 мм из цветного глушеного стекла с полированной лицевой
поверхностью и рифленой тыльной. Палитра стекла весьма разнообразна. Стекло
может быть не только однотонным, но и имитировать мрамор, его используют для об-
лицовки фасадов и внутренней отделки общественных зданий, а также для устройства
подоконников, крышек столов, прилавков.
Стеклянную эмалированную плитку изготовляют из отходов листового
оконного стекла толщиной 3...5 мм. Нарезанное на требуемые размеры (150´150,
150´75 мм) стекло покрывают кашицей размолотой стеклянной эмали. После сушки
плитки направляют в печь, где эмаль оплавляется и спекается с поверхностью стекла.
Тыльная сторона плиток покрывается песком, спекающимся с ней при оплавлении
эмали. Применяют эмалированную плитку так же, как и глазурованную
керамическую.
Стеклянная мозаика бывает двух видов: ковровая мозаика и смальта.
Ковровая мозаика – мелкие квадратные плитки (20´20 и 25´25 мм) из глушеного
цветного стекла, набираемые в однотонные или мозаичные ковры. Ковровую мозаику
получают прокатом стекломассы в ленту, имеющую рифление, соответствующее раз-
мерам плитки. Затем ленту разламывают на плитки, которые наклеивают лицевой
стороной на крафт-бумагу. Применяют ковровую мозаику так же, как и керамическую
ковровую плитку.
Смальта – кусочки непрозрачного цветного стекла различной формы с
характерным цветом и фактурой излома. Палитра смальты – более 20 цветов и
оттенков.
Смальту изготовляют из цветной глушеной стекломассы отливкой или
прессованием крупных плиток толщиной около 10 мм. Отформованные плитки
раскалывают на мелкие кусочки различной формы. Смальта используется для
выкладывания мозаичных панно, картин и других художественных и декоративных
композиций на фасадах или в интерьерах. Крепление кусков стекла производится с
помощью цементных растворов, мастик и клеев.
Стеклянная крошка – это гранулы определенной фракции из глушеного
окрашенного или неокрашенного стекла. Её производят дроблением и сортировкой
эрклеза, из отходов стекольного производства. Фракционный состав – от 0,4 до 10 мм.
Применяется для декоративной отделки фасадных поверхностей стен различных зда-
ний, а также для оформления интерьеров общественных зданий. Крепление крошки
88
производится на полимерных клеях. Используется электростатический,
пневматический или механический спо-соб нанесения крошки.
Ситаллы и шлакоситаллы. Ситаллы – стеклокристаллические материалы, в
которых благодаря направленной кристаллизации микрочастицы кристаллической
фазы равномерно распределены в стекле. Структура ситаллов напоминает
микробетон, где наполнителем является кристаллическая фаза, а связующим –
прослойка из стекла между кристаллами.
Такая структура обусловливает исключительно высокие физико-механические
свойства ситаллов (Rсж до 700 МПа, R
= 130...145 МПа, R
изг
= 0,005 г/см2 ).
ист
Промышленностью выпускаются плиты из белого и окрашенного ситаллов,
однотонной и мраморовидной расцветки. Изделия из ситаллов подвергаются
различной обработке – шлифовке, полировке, резке, сверлению карборундовым или
алмазным инструментом. Абсолютная плотность и стойкость к температурным
перепадам позволяют применять ситаллы в наружной отделке зданий (облицовка
цоколей, полов и др.).
Шлакоситалловые изделия получают по следующей схеме. В огненно-жидкий
шлак, поступающий непосредственно с металлургического предприятия, вводят
добавки, корректирующие его состав, и модификаторы – вещества, способствующие
кристаллизации шлаков: CaF
, TiO2, P2O5 и др.
2
Из расплавов шлаков с добавками формируют требуемое изделие, а затем
наступает самый ответственный процесс – термообработка. На первой стадии
термообработки изделие выдерживают при температуре, соответствующей
максимальной скорости образования зародышей кристаллов, затем поднимают
температуру до величины, соответствующей максимальной скорости роста
кристаллов, и выдерживают при ней до возможно полного прохождения кристаллизации.
Размеры кристаллов в шлакоситалле – несколько микронов, а прослойки
стеклофазы – около микрона. Количество стеклофазы в объеме шлакоситалла – менее
40 %. Регулируя степень кристаллизации и состав кристаллической фазы, можно
получать материал с требуемыми механическими и термическими свойствами. Со
строительной точки зрения наиболее важными свойствами шлакоситалла являются
высокая прочность (при сжатии 500...600 МПа, при изгибе 90...120 МПа),
износостойкость (истираемость 0,05 г/см
2
) и химическая стойкость.
Шлакоситалл бывает белого, темно-серого и черного цветов; использование
керамических глазурей расширяет его цветовую гамму. Окрашенный шлакоситалл
обладает высокими декоративными свойствами, его применяют в трехслойных
навесных стеновых панелях в качестве облицовочного материала.
Сигран – стеклокристаллический материал, имитирующий гранит. Производят
методом прессования из расплава. Наружная поверхность плит шлифуется и
полируется, внутренняя – рифленая. Сигран имеет высокую водостойкость,
сопротивление удару, плотность не менее 2500 кг/м3, твердость 5–7 по шкале Мооса,
термостойкость не ниже 80 °С.
89
Плитки предназначены для внутренней и внешней облицовки культурно-
бытовых зданий и сооружений, оформления интерьеров, защиты и декоративного
оформления цоколей зданий.
Стеклокремнезит – облицовочно-декоративный плиточный материал,
получаемый спеканием массы из стеклянных гранул и наполнителей (песок, глина,
шамот). Из стеклокремнезита чаще всего готовят стекломозаичную плитку с
прочность на сжатие до 70...80 МПа и на изгиб до 14...16 МПа. Стеклокремнезит
используют в основном для производства монументально-художественных панно.
Стеклокерамит. Это керамический материал, лицевая поверхность которого
декорирована цветным стеклогранулятом. Он имеет высокую прочность на сжатие
(130...150 МПа), на изгиб (25...30 МПа), водопоглощение составляет 1,5...2,5 %,
морозостойкость не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Выпускается стеклокерамит в виде декоративно-мозаичных плит.
Порокремнезит – декоративно-облицовочный материал на основе стеклобоя и
кварцевого песка. Для декоративного верхнего слоя толщиной 3–5 мм используется
цветной стеклобой или стеклобой, смешанный с красителями. Для снижения
плотности в основной слой плиток вводят газообразующие вещества (уголь,
карбонаты и т.д.). В результате тепловой обработки вспененные плиты
порокремнезита приобретают текстуру пенобетона. Порокремнезит обладает высокими декоративными и физико-механическими свойствами – прочность при сжатии до
13 МПа, при изгибе до 3 МПа, водопоглощение составляет не более 5 %, коэффициент
теплопроводности 0,35...0,5 Вт/(м× °С), плотность 1000...1700 кг/м
3
. Порокремнезит
выпускается в виде плит толщиной 15...20 мм, размеры 150´200, 200´300 и 300´400
мм.
Пенодекор – новый облицовочный материал, предназначенный для наружной и
внутренней облицовки жилых и промышленных зданий. В качестве сырья используют
стеклобой стекла. Декоративный эффект достигается за счет окрашивания
поверхностного слоя или окрашивания всей массы. В качестве красителей применяют
керамические краски, оксиды металлов и цветной стеклобой.
Изделия представляют собой плиты размером 450´450 мм, толщиной до 40 мм,
лицевая поверхность которых покрыта стекловидной пленкой широкой гаммы цветов.
Пенодекор из стеклобоя имеет плотность 800...1200 кг/м3, прочность на изгиб 0,6...0,8
МПа, морозостойкость не менее 25 циклов.
5.2.3. Конструкционные стеклоизделия
Стеклопакеты. С целью индустриализации строительства и более
эффективного использования свойств листового стекла для остекления световых
проемов применяют стеклопакеты. Стеклопакет – элемент из двух или трех листов
стекла, соединенных друг с другом так, что между ними остается герметически
замкнутая полость. Стекла соединяют сваркой или склейкой.
Стеклопакеты не замерзают при наружной температуре до –40 °С, не
запотевают и не нуждаются в протирке внутренних поверхностей. Теплопроводность
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]