3. Отделочные ситаллы и шлакоситаллы. Каменно-литейные отделочные материалы

Ситаллы – это стеклокристаллические материалы, получаемые путём направленной частичной кристаллизации стекла.

Размер кристаллов 0,02…1 мкм (в керамике – более 10…20мкм). Здесь отсутствуют поры, пустоты и др. грубые дефекты, характерные для керамики (у керамики истинная пористость не ниже5…6%). Ситаллы кроме кристаллического вещества могут содержать 1…40% аморфной фазы. Кристаллы здесь значительно более однородны по размеру, структура их более упорядочена, а сами они в пространстве располагаются беспорядочно, что определяет изотропность свойств ситаллов в различных направлениях. Особенности структуры определяют целый ряд замечательных свойств ситаллов: их плотность – 2,3…6г/см³ и выше, чем у стекол, из которых получены ситаллы.

Реальная механическая плотность в значительно большей степени, чем у керамики, горных пород приближена к теоретической и находится в пределах: Rиз=1…1000 МПа, Rсж=100…2000 МПа. Для них характерно высокое сопротивление истиранию–И=0,012…0,005г/см².

Ситаллы получают из стёкол различных систем. В строительной индустрии нашли применение шлакоситаллы, которые получены из стёкол, выплавленных из шихт, состоящих из 50…65% доменного шлака, 20…40% кварцевого песка, 0…11% глины, 4…6% сульфата натрия, 1…3% угля и 0,5…10% катализаторов. В качестве катализаторов кристаллизации применяют: MnS + FeS; Cr2O3 + MgO, фториды – NaF, CaF и др.

Катализаторы кристаллизации находятся в стекле в виде очень мелких кристаллов, в виде молекул и имеют с основной массой стекла чёткую границу раздела фаз. Само стекло метастабильно – при быстром охлаждении расплав переходит в стекло, а при последующем сравнительно медленном нагреве кристаллизуется. Катализаторы кристаллизации вызывают очень быструю кристаллизацию такого стекла по всему объему.

Технология: получение шихты, варка стекла, формование изделий (литье, прессование, прокатка), кристаллизация изделий.

Кристаллизация стекла проходит в две стадии. Сначала отформованные изделия медленно нагревают до температуры образования центров кристаллизации (для шлакоситаллов - 600…700С) и выдерживают при температуре в течение 1…3 часов. Затем продолжают нагрев до температуры кристаллизации стекла (для шлакоситаллов - 800…900С) и снова выдерживают 1..3 часа.

Каменнолитейные отделочные материалы иначе называют петругическими. Изделия в виде плит, полуцилиндров формуют методом литья из силикатных расплавов с последующей кристаллизацией при медленном охлаждении в специальных теплоагрегатах.

Для получения силикатных расплавов используют горные породы и смеси камневидных промотходов с горными породами.

Структура изделий характеризуется сравнительно равномерно закристаллизованными кристаллами, разделенными стеклофазой.

Расплавы получают в вагранках, электродуговых, ванных печах при температуре плавления 1300…1900С. Формуют изделия в песочных, металлических и графитовых формах. Охлаждение производят в течение 8…24 часов. Высокотемпературные расплавы могут охлаждаться несколько дней.

Изделия характеризуются следующими свойствами:

прочность при сжатии – 60…500 МПа;

прочность при изгибе – 15…65 Мпа;

водопоглощение – 0,1…0,2%;

кислотостойкость – 98…99,8%.

Цвет изделий: черный, зеленоватый, желтый, белый.