3. Виды и свойства материалов и изделий из стеклянных расплавов

В последнее время номенклатура строительных ма­териалов и изделий из стеклянных рас­плавов, включающая несколько десят­ков наименований, претерпела суще­ственные качественные изменения пополнилась новыми видами ли­стовых и профильных, пористых плотных кристаллических, армированных и слоистых, цветных прозрачных и глухих стекол.

Для удобства изучения обширную номенклатуру строительного стекла можно разделить на три основные группы: листовое стекло для светопрозрачных или просвечивающих огра­ждений, облицовочное стекло и кон­струкционно-теплоизоляционные штучные и погонажные материалы: изделия из стеклянных расплавов.

Среди ЛИСТОВЫХ СТЕКОЛ для ограждающих конструкций по-прежнему самая большая потребность строи­тельства в оконном стекле, под ко­торым понимают прозрачные плоские неполированные листы стекла толщи­ной 2-6 мм (с максимальным разме­ром листа 1,6 х 2,2 м) и светопрони­цаемостью 85-90%. Оно хорошо про­пускает лучи видимой части спектра и практически не пропускает ультра­фиолетовые лучи. Характеристики плотности, прочности, теплопроводно­сти аналогичны упомянутым выше об­щим свойствам силикатных стекол. В массовом строительстве оконное стекло предназначено для остекления окон, внутренних дверей, фонарей про­мышленных зданий. Оконное стекло толщиной 3 мм и более применяют также для изготовления стеклопакетов и остекления наружных дверей и ви­трин.

Витринное стекло отличается от оконного большей толщиной листов ( 6,5 мм и выше) и большими их разме­рами (до 4,5 х 3,5 м). Его изготавли­вают неполированным и полиро­ванным, плоским и гнутым (по заказу). Полированное витринное стекло ха­рактеризуется очень высоким преде­лом прочности при сжатии (до 1200 МПа). Прочность на изгиб и удар повышают закалкой, ионным обменом и другими способами. Оно не искажает изображения при рассмотрении сквозь него предметов под углом 20°. Светопрозрачность такого стекла 87%. По­лированное стекло изготавливают ме­ханическим шлифованием и полирова­нием обеих поверхностей листа либо огневым полированием во флоат-ванне с расплавленным металлом (оловом). Применяют витринное стекло для остекления витрин и световых проемов общественных зданий, перегородок, для изготовления стеклопакетов, а так­же для зеркал, мебели и др.

Закаленное стекло имеет высокую механическую прочность и термостой­кость. Это достигается термообработ­кой листового утолщенного (более 5 мм) стекла нагреванием до 700-900°С и последующим резким, но равно­мерным охлаждением поверхностей потоком воздуха или жидкостью (по­гружением, распылением или поли­вом).

Закалка в 5-6 раз по­вышает прочность стекла на изгиб и удар, в 2 раза повышает его термо­стойкость, совершенно изменяет харак­тер разрушения материала. Применяют закален­ное стекло для остекления витрин и светопроемов общественных зданий, сплошных стеклянных дверей и перего­родок и других ограждающих кон­струкций, требующих повышенной стойкости к ударным воздействиям.

Армированное стекло - листовое стекло, усиленное (армированное) про­волочной сеткой. Как и закаленное, это стекло безопасно, поскольку при раз­рушении от механических и тепловых воздействий осколки удерживаются сеткой. Такое стекло изготавливают непрерывной прокаткой стекломассы между вальцами; сетку, изготовленную из термообработанной стальной про­волоки. Ячейки арми­рующей сетки квадратные или в виде много­гранников. Толщина арми­рованного стекла 5-7 мм, длина ли­стов до 2 м, ширина до 1,5 м. Свето­проницаемость не ниже 65%, предел прочности при сжатии 600 МПа, при изгибе 30-40 МПа.

Армированное стекло может быть с гладкой, кованой или узорчатой по­верхностью, плоским и волнистым, бесцветным и цветным (золотистый цвет стекла создается тонкой поверх­ностной окислометаллической плен­кой). Применяют армированное стекло для заполнения световых проемов и дверей (при повышенных требова­ниях к безопасности и огнестойкости остекления), фонарей верхнего света, для ограждения балконов, лоджий, лестниц, лифтовых шахт, устройства перегородок и светопрозрачных кро­вель.

Волнистое стекло - неармированное и армированное - изготавли­вают методом непрерывной прокатки на машинах с гофрирующим устрой­ством. Толщина листов стекла 5-6 мм, длина и высота гофров, обеспечиваю­щих их жесткость, может быть различ­ной. Рациональнее всего применять та­кое стекло в светопрозрачных кровлях и фонарях.

К безопасным стеклам, не дающим при разрушении осколков, относится и трехслойное стекло-триплекс (от лат. triplex-тройной). При ударе такое стекло только растрескивается. Для из­готовления триплекса используют обычное силикатное стекло (реже орга­ническое, либо то и другое). Два листа стекла склеивают между собой про­зрачным органическим веществом, и затем полученную трехслойную заготовку подвергают прессованию под давлением. Триплекс традиционно применяют для остекле­ния средств транспорта. В Московском архитектурном институте разработан декоративный триплекс, в котором склеивающая пленка предварительно окрашена или расписана. Живописный тематический или геометрический ри­сунок можно наносить цветной пе­чатью, декалькоманией и другими со­временными способами с применением просвечивающих и глухих красок. Цветной триплекс может быть исполь­зован для витражей, декоративных перегородок, ограждений балконов и т.п.

Высокими декоративными свой­ствами характеризуется листовое узор­чатое стекло, имеющее с одной стороны (реже с двух сторон) рельефный рисунок. Обычно такое сте­кло изготавливают толщиной 3-6 мм прокаткой на машинах, верхний вал которых имеет соответствующий узор. Однако орнаментный рельеф может быть создан и другими способами. Глубина рельефа 0,5-1 мм. Узорчатое стекло может быть бесцветным цветным, неармированным и армированным, просвечивающим и покрытым с гладкой стороны глухой керамической краской. Непрозрачное, но хорошо просвечивающее узорчатое стекло благодаря сплошному рельефному рисунку является светорассеивающим. Предназначено такое узорчатое стекло остекления дверей, перегородок е других ограждений с целью создания кого освещения и защиты от прямого солнечного света. Стекло с глухой окраской применяют как облицовочное.

Матовое стекло изготавливают из оконного стекла толщиной 3-6 мм по-средством пескоструйной обработки одной или обеих поверхностей. При обработке одной поверхности по трафарету с определенным рисунком мо­жет быть получено матово-узорчатое стекло, а если на поверхность матиро­ванного стекла нанести слой столярно­го клея и подвергнуть его термообра­ботке, образуется матово-узорчатое стекло «мороз», имитирующее рисунок замерзшего стекла. Матовые стекла используют для светорассеивающего остекления окон, дверей, устройства перегородок и т.п.

Увиолевое стекло (от лат. ultra-за пределами и viola-фиолетовый цвет), способное пропускать не менее 25% па­дающих на него лучей ультрафиолето­вой части спектра, производят из сте­кломассы с пониженным содержанием окислов металлов (железа, титана, хро­ма). Приме­няют такое стекло для остекления окон лечебных и детских учреждений, санаториев и домов отдыха, для сплошного остекления соляриев, бас­сейнов, оранжерей и др. Эффектив­ность остекления увиолевым стеклом резко снижается при загрязнении и запылении его в период эксплуатации.

Теплопоглощающее стекло задержи­вает ³/₄ тепловых инфракрасных лучей. Это свойство достигается высоким со­держанием в стекломассе окислов ме­таллов (железа, кобальта, никеля и др.). Коэффи­циент светопропускания теплопоглощающего стекла с зеленовато-голубоватым оттенком около 70%. Разновид­ность теплопоглощающего стекла с большим светопропусканием (до 75%), но меньшим коэффициентом по­глощения тепловых лучей (до 65%), имеющего нейтрально-серый оттенок, называют контрастным. Теплопоглощающие стекла применяют для осте­кления в жарких климатических райо­нах. Их применение эффективно при двухслойном остеклении (для наружно­го слоя) в переплетах со щелевидными отверстиями вверху и внизу, обеспечи­вающими естественный воздухообмен между стеклами.

Солнцезащитное стекло изготавли­вают из стекломассы обычного соста­ва путем аэрозольного нанесения на поверхность листа пленкообразующего раствора. Стекло выпускают толщиной 3-6 мм с коэффициентом пропускания видимой части спектра 30-70% и те­пловых лучей 40-60%. Снижающее со­лнечную и тепловую радиацию листо­вое стекло применяют в жилищно-гражданском и промышленном строи­тельстве при соответствующих требо­ваниях к инсоляции помещений.

Цветное стекло (листовое свето­проницаемое) выпускают двух видов: однослойное, окрашенное в массе, и двухслойное, накладное, изготовлен­ное из бесцветной стекломассы с цветным накладным слоем толщиной до 1 мм. Коэффициент светопропускания цветного стекла изменяется в широком диапазоне (1-80%) в зависимости от цвета, интенсивности окраски и толщины листа. Глухие цветные стекла являются преимущественно облицовочными. Прозрачное цветное стекло применяют при изготовлении витражей, используя свинцовую или латунную «пайку», либо иную технику монтажа, а также для декоративного остекления световых проемов и устройства перегородок. Цветное армированное стекло применяют ограждения балконов, лестничных шей и других целей.

Номенклатура ОБЛИЦОВОЧНОГО СТЕКЛА включает листовые и плиточные материалы из цветного и окрашенного стекла, ковровую мозаику, смальту, зеркала, акустические материалы из пеностекла и на основе стеклянного штапельного волокна.

В качестве огнестойких отделочных материалов для стен все большее применение находят декоративные стеклоткани и неткановолокнистые материалы.

В наружной и внутренней отделке зданий широко используется цветное-облицовочное стекло - марблит англ. marble-мрамор), представляющее собой разновидность глушенного окрашенного в массе утолщенного листового стекла. Глушат стекло, превращая его в непрозрачное, введением в стекломассу специальных глушителей или способом фазового расслоения при особой термообработке. Последний способ позволяет получать молочно-белый марблит со степенью лизны до 95%. Прочность марблита на сжатие до 1000-1200, на изгиб 40-5, на ударный изгиб 0,2 МПа; коэффициент линейного теплового расширения (80-90) 10^ ⁷. Цвет марблиту придают окислы кобальта (синий), никеля (фиолетовый), марганца (черный), хрома (зеленый) и др.

Изготавливают марблит однотонным и мраморовидным, получаемым при неполном смешении цветного расплава с расплавом глуше стекломассы. Черный марблит может изготавливаться на основе шлакового малощелочного стекла. Марблит при­меняют для облицовки стен в виде плиток и листов толщиной 6-12 мм, максимального размера 2,1 х 1,4 м; могут быть изготовлены и про­фильные материалы-уголки, желобки и пр.

Лицевая сторона марблита. может быть полированной, матовой, узорча­той или шероховатой (кованой), а ты­льная - рифленой для лучшей связи с клеящими составами.

Окрашенное стекло - стемалит пред­ставляет собой неполированное ви­тринное или прокатное стекло толщи­ной 6-12 мм, покрытое с одной сто­роны глухой керамической краской или эмалью. Окрашенная сторона является тыльной стороной облицо­вочного материала, лицевая сторона которого может быть гладкой или ре­льефной. Прочность стемалита на сжа­тие до 900, на изгиб до 180 МПа. Как и марблит, он отличается высокой долговечностью, атмосфероустойчивостью, термостойкостью, декоратив­ностью; применяется для наружных и внутренних облицовок в виде круп­норазмерных листов. Из отходов лис­тового стекла могут изготавливаться окрашенные эмалями плитки для вну­тренней облицовки стен. Перспектив­ная область применения - наружная облицовка легких многослойных на­весных панелей типа сэндвич.

Ковровые мозаичные плитки про­изводят, как и марблит, из цветной глушеной стекломассы методом про­катки валами, снабженными рифле­нием. На поверхности листов толщи­ной 5-6 мм создаются взаимно перпен­дикулярные канавки, по которым про­исходит разлом на плитки. Обычные размеры мозаичных плиток 20 х 20 и 25 х 25 мм. Поверхность плиток мо­жет быть гладкой или рифленой. Ана­логично керамической мозаике мелкие плитки наклеивают на бумагу в коври­ки размером 1 х 0,6 м, которые ис­пользуют при отделке стеновых пане­лей, колонн, других элементов кон­струкций. Цветная стекломозаичная плитка - прекрасный материал для ху­дожественных панно и декоративной отделки интерьеров.

Смальта - другая разновидность стекломозаики, представляющая собой куски неправильной формы колотого или резаного непрозрачного цветного стекла. Размеры кусков смальты зави­сят от размеров панно и масштаба ри­сунка. Цветовая палитра смальты, как и коврово-мозаичных плиток, чрезвы­чайно обширна (до 1000 цветов и от­тенков).

Зеркала изготавливают из полиро­ванного стекла толщиной 4-10 мм на­несением на тыльную сторону слоя ме­таллического серебра или алюминия и защитного покрытия. В архитектуре современного интерьера зеркала ис­пользуют не только по прямому функ­циональному назначению (как стекла, отражающие помещенные перед ними предметы). Их применяют в качестве декоративно-отделочного материала и как средство создания иллюзорно расширенного пространства. Помимо крупноразмерных зеркал (до 4,4 х 2,9 м) как облицовочный материал могут использоваться зеркальные плитки и полоски (из отходов), а также мелкий зеркальный бой. Современные методы нанесения на стекло тонких от­ражающих металлических и поли­мерных пленок позволяют расширить масштабы применения зеркал.

Промышленность выпускает широ­кую номенклатуру КОНСТРУК­ЦИОННЫХ И ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ из сте­клянных расплавов, применяемых для заполнения световых проемов и устройства светопроницаемых огра­ждений (стеклопакеты, стеклопрофи­лит, стеклоблоки и др.), а также для тепло- и звукоизоляции глухих, светоне­проницаемых конструкций (плиты и блоки из ячеистого стекла, плиты и маты стекловолокнистые и др.).

Стеклопакеты - изделия из двух или трех листовых стекол, соеди­ненных с некоторым зазором так, чтобы между стеклами образовыва­лись либо герметичные полости, либо полости, соединенные с внешней сре­дой осушительными устройствами. Полости заполнены сухим воздухом. В зависи­мости от назначения для стеклопакетов используют различные стекла: оконное, полированное, закаленное, теплопоглощающее, узорчатое или др. Стеклопакеты отличаются пони­женной теплопроводностью, хорошей звукоизолирующей способностью, не замерзают и не запотевают при темпе­ратуре наружного воздуха — 20°С (и ниже для двухкамерных). Применяют стеклопакеты для остекле­ния светопроемов, витрин, блоков на­блюдения (спецпакеты) и т.п.

Стеклопрофилит (или профильное стекло) представляет собой элементы, формуемые на прокатных установках из бесцветного или цветного стекла в виде непрерывного профильно погонажного материала коробчатого или швеллерного сечения, с гладкой, риф­леной или узорчатой поверхностью. Стеклопрофилит может быть армиро­ван металлической сеткой.

Ограждающие конструкции из сте­клопрофилита собирают, устанавливая его в вертикальном положении с гер­метизацией швов нетвердеющими ма­стиками или эластичными прокладка­ми. Стена из коробчатых профилей отличается высокой звукоизоляцией (около 30 Дб), дает мягкий рассеянный свет. Профильное сте­кло применяют для светопроницаемых ограждений (самонесущих стен, перего­родок, кровель) в гражданском, про­мышленном и сельском строительстве.

Аналогично коробчатому стекло­профилиту для внутренних светопро­ницаемых и декоративных перегородок применяют стеклянные трубы, основ­ное назначение которых -транспорти­рование агрессивных жидкостей в раз­личных отраслях промышленности. Стеклянные трубы изготавливают спо­собом вытягивания или центробежного формования диаметром 15—65 мм, дли­ной до 3 м. Их используют также для скрытой электропроводки.

Стеклоблоки -пустотелые одно- или двухкамерные стеклянные камни, изготавливаемые сваркой двух отпрессованных полублоков. При изго­товлении двухкамерных стеклоблоков между свариваемыми половинками по­мещают тонкий стеклянный лист. Обычно блоки имеют форму параллелепипедов (194 х 194 х 98; 244 х 244 х 98 мм и др.), но могут изготавливаться и дру­гой формы, в том числе криволи­нейными угловыми. Масса блоков 2,4 и 4,3 кг.

Блоки изготавливают из бесцветно­го и цветного стекла, светопрозрачными, светорассеивающими и светонаправляющими, для чего на внутренней поверхности каждого полублока имеется соответствующий рельеф по­верхности. Применяют стеклоблоки для кладки наружных ограждений, перего­родок, заполнения светопроемов в жилищно-гражданском и промышленном строительстве. Стеклоблоки приме­няют также в стеклобетонных конструкциях стен и покрытий (плоских, сводчатых, купольных), в которых несущими является железобетонный каркас, а блоки заполняют световое пространство.

Дверные стеклянные полотна пред­ставляют собой листы утолщенного закаленного стекла с обработанными кромками и необходимыми для креп­ления дверных приборов вырезами и отверстиями. Дверные полотна мо­гут быть из полированного или непо­лированного стекла, прозрачного и светорассеивающего (узорчатого, ко­ваного и др.), бесцветного и окрашен­ного. Стеклянные полотна применяют для наружных и внутренних дверей общественных- административных и других зданий.

Стекловолокнистые материалы - это обширная группа материалов раз­личного назначения, изготовленных из стеклянного волокна. Сте­клянное волокно отличается высокой прочностью на растяжение, негорю­честью, стойкостью к различным агрессивным средам, другими ценными свойствами.

Существует множество методов по­лучения стекловолокон: фильерный, раздув паром или газом, центрифугально-дутьевой и др.

Пеностекло (газостекло) - материал, имеющий пористую (ячеистую) струк­туру, получаемый вспучиванием рас­плава молотого боя стекла с вещества­ми (углем, известняком и др.), выде­ляющими при термообработке газы. Структура пор может быть замкнутой и сообщающейся. Блоки и плиты из пеностекла применяют как эффективный теплозвукоизоляционный материал, обладающий высокой проч­ностью на сжатие (до 6 МПа), тепло­стойкостью, негорючестью и другими ценными эксплуатационными свой­ствами. Пеностекло с открытой струк­турой пор - хороший акустический (зву­копоглощающий) материал.

Звукопоглощающие плиты для акус­тических облицовок изготавливают из пеностекла с открытой структурой пор и средней плотностью 200-350 кг/м . Размер плит от 30 х 30 до 60 х 60 см, толщина 30-40 мм. Коэффициент зву­копоглощения на средних и высоких частотах 0,6-0,8. Внешняя неокрашиваемая поверхность плит может быть гладкой или иметь перфорированную, желобчатую или рисунчатую декора­тивную фактуру.

Звукопоглощающие плиты изгота­вливают также из штапельного сте­клянного волокна на синтетическом или крахмальном связующем. Для улучшения акустических свойств и декоративности поверхность плит перфорируют (примерно на 2/3 толщины материала) либо создают де­коративную ноздреватую, желобчатую, трещиноватую или иную фактуру. Плиты из стекловолокна могут быть также отделаны «набрызгом», стеклорогожкой, другими способами. Пористые и во­локнистые звукопоглощающие плиты применяют для акустической облицов­ки потолков и верхней части стен об­щественных и производственных зда­ний.

К материалам из стеклянных рас­плавов относят большинство ситалловых материалов, технология про­изводства которых как указывалось, лишь незначительно отличается от производства силикатного стекла. Большинство их непрозрачны, но существуют и прозрачные ситаллы с коэффициентом светопропускания (при толщине листа 10 мм), достигаю­щим 70-80%. Такие ситалловые мате­риалы могут применяться в виде ли­стов и плиток для светопрозрачных ограждений с повышенными требова­ниями к механической прочности, химической и термической стойкостям и др. Из цветных непрозрачных ситаллов изготавливают долговечные обли­цовочные материалы с гладкой, мато­вой, рельефной и узорчатой поверх­ностью. Особенно ценным качеством облицовочных ситалловых плит яв­ляется стойкость к агрессивным сре­дам и высокая прочность (на изгиб до 200 МПа, на сжатие до 1000 МПа). Пеноситалловые материалы характери­зуются малой плотностью и хороши­ми теплоизоляционными свойствами. Ситалловые покрытия наносят в виде тонкого слоя на поверхность металли­ческих материалов и изделий для за­щиты от воздействия высоких темпе­ратур и коррозии.

К стеклам относят также растворимое стек­ло -твердый стекловидный сплав, состоящий из кремнезема и окислов щелочных металлов; был известен еще в Древнем Египте. В отличие от обычных стекол растворимое (натриевое или ка­лиевое) стекло образует с водой клейкую жид­кость -жидкое стекло, широко применяемое в производстве строительных материалов и ра­бот. Клеящая способность жидкого стекла в 3-5 раз выше, чем силикатных цементов и других вяжущих. Его используют для склеивания эле­ментов конструкций из картона, дерева, сили­катных материалов, а также стекла с металлом.

На основе жидкого стекла делают эконо­мичные и долговечные силикатные краски для наружной и внутренней отделки стен и для стен­ной живописи (стереохромия). Жидкое стекло применяют для обработки древесины, тканей и других материалов с целью повышения их огне- и биостойкости. Широко используют жидкое стекло в производстве спе­циальных (быстротвердеющих кислотостойких) цементов, огнеупорных замазок и бетонов, газозолобетона и др.

Литература

1. Д. П. Айрапетов «Архитектурное материаловедение»

2. http://ru.wikipedia.org

Содержание