Материалы на основе стекла и ситаллов

мещениях. По сравнению с обычным остеклением использование

стеклоблоков дает экономию эксплуатационных расхо дов за счет

уменьшения затрат на отопление, ремонт, покраску, промывку и т.д.

Эстетические возможности этого материала способствуют неожидан-

ным решениям в оформлении интерьера жилых помещений.

Является самым перспек-

тивным среди строительных материалов из стекла. Оно светопрозрач-

но и создает в помещении мягкое рассеянное освещение. Его выпус-

кают трех видов: коробчатого, швеллерного и ребристого сечения. Профильное стекло вырабатывают из термостойкого и обыч-

ного стекла. Оно может быть бесцветным, цветным, с окисно-

металлическим (солнцезащитным) пленочным покрытием или армиро-

ванным. Коробчатый стеклопрофилит носит название «стекор». Его

выпускают длиной до 6 м, а швеллерный –до 4,2 м.

абв

Применяется профильное стекло для заполнения световых про-

емов, устройства внутренних перегородок, наружных ограждающих

стен в промышленных, служебных, торговых, складских и других по-

мещениях.

Стеклянные трубы. Представляют собой полые толстостенные

прозрачные изделия, предназначенные для сооружения напорных, без-

напорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспор-

тирования агрессивных жидкостей и газов, пищевых продуктов и во-

ды. В последнее время стеклянные и футерованные стеклом трубы

находят все большее применение в промышленности, строительстве и

сельском хозяйстве. Их главным преимуществом является стойкость

против агрессивного воздействия транспортируемых жидкостей. Вы-

сокая химическая стойкость стекла позволяет испо льзовать стеклян-

ные трубы взамен металлических в различных о траслях промышлен-

ности. Первые превосхо дят вторые по долговечности. Однако недос-

татком стеклянных труб является низкая прочность при ударе, ч то ог-

раничивает их широкое использование.

Главный потребитель стеклянных труб –химическая и пищевая

промышленность. В строительстве стеклянные трубопроводы нашли

применение для скрытых э лектропроводок, изготовления стеклобетон-

ных о топительных панелей, техно логических трубопроводов и других

целей .

Другие изделия  из стекла

Стеклопластики. Представляют собой композиционные конст-

рукционные материалы, состоящие из армирующего стекловолокна и

синтетического связующего. Они имеют высокую прочность при относительно низкой пло тности, обладают радиопрозрачностью (пропускают волны сантиметрового диапазона), очень высокими электроизоляционными характеристиками, коррозионной стойкостью.

В строительстве стеклопластики используются в виде плоских и гофриро-

ванных листов, окрашенных и неокрашенных. Плоские листы используются в основном для изго товления клееных трехслойных панелей. Гофрированные применяют в качестве ограждений про-

мышленных зданий, теплиц, оранжерей, покрытий стадионов и т.п. Листовые

стеклопластики обеспечивают достаточную освещенность помещения, занимая небольшую (до 15 %) площадь ограждений. Особенно эффективно применяются стеклопластики в покрытиях одноэ таж ных промышленных зданий большой ширины и фонарях вер хнего света .

Стеклофибробетон. Это цементный бетон, армированный фибра-

ми из стекловолокна, дисперсно распределенными в его объеме. Бла-

годаря армированию появляется возможность изго товления тонко-

стенных изделий, отличающихся малой массой, простотой обработки,

низкими затратами на монтаж и транспортировку. Стеклофибробетон

отличается высо кой прочностью при сжатии и ударе, которая в 10– 15

раз больше тех же показателей для обычного бетона, и повышенной

прочностью при изгибе и растяжении в 4–5 раз.

В настоящее время накоплен значительный опыт испо льзования

стеклофибробетона при изготовлении ар хитектурных и конструктив-

ных э лементов для строительства и отделки зданий, подземных со-

оружений, благоустройства территорий и создании малых ар хитектур-

ных форм.

Из го товых э лементов стеклофибробетона можно собирать летние

кафе, павильоны, магазины, пансионаты, кемпинги, коттеджи, навесы

автовокзалов, торговые ряды и т.п. Линейные размеры готовых стан-

дартных изделий из стеклофибробетона могут составлять от 3 до 15 м.

При этом строительство заключается либо в установке одной го товой

секции, либо в стыковке нескольких секций между собой, что значи-

тельно сокращает процесс по времени.

В жилищном строительстве из стеклофибробетона изготовляются

трехслойные стеновые панели, ограждения ло джий и балконов, ко-

зырьки вхо дов, ванны, различные плиты пространственного перекры-

тия. Технические характеристики материала позволяют изготовлять из

него различные варианты кровли: прямолинейные и криволинейные

элементы складок, черепицу. Все э то благодаря тому, что материал

при малой толщине обладает значительной прочностью и небольшой

массой .

Стеклофибробетон является идеальным материалом для изготовле-

ния элементов парапетов, шумозащитных о граждений мостов.

СИТАЛЛЫ И ШЛАКОСИТАЛЛЫ

Ситаллами называют стеклокристаллические материалы, по лучен-

ные каталитической кристаллизацией стекол. При катализированной

управляемой кристаллизации зарождение и рост кристаллов происхо-

дит одновременно во всем объеме стекла. Ситаллы состоят из мель-

чайших кристаллов размером от долей до неско льких микронов с про-

слойкой между ними тончайших пленок стекла.

Ситаллы – сравнительно новые материалы, они были получены в

1955 г. в Румынии, а в 1957 г. – в США и СССР. Их изобретение яви-

лось выдающимся событием в технике произво дства стекла, равноцен-

ным получению углеродистой стали. Ситаллы являются новым клас-

сом конструкционных, технических и строительных материалов, кото-

рым принадлежит большое будущее.

Структура ситаллов представляет собой кристаллическую и оста-

точную стекловидную фазы. Эти материалы, как правило, получают из

расплавов, застывающих в стекловидной форме и способных при по-

вторном нагреве выделять определенные кристаллические фазы. Для

производства ситаллов испо льзуют технологию стеко льного производ-

ства, несколько видоизмененную и дополненную в своей заключи-

тельной стадии процессом кристаллизации. С э той целью в обычную

шихту для производства стекла вво дят добавки – катализаторы кри-

сталлизации. Завершается процесс отжигом, чтобы обеспечить необ-

хо димую степень закристаллизованности. Кристаллизация приводит к

получению весьма мелкозернистой и равномерной структуры, обеспе-

чивающей высокие термомеханические свойства изделий .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства ситаллов

Как уже отмечалось, ситаллы имеют мелкие, равномерно распреде-

ленные по всему объему материала кристаллы, сросшиеся друг с дру-

гом или соединенные тонкими прослойками остаточного стекла. Бла-

годаря особенностям своего строения, они обладают комплексом цен-

нейших физико-химических и эксплуатационных свойств, которые

позволяют эффективно их использовать в строительстве. Особо следу-

ет отметить их относительно высокую твердость, влаго- и газонепро-

ницаемость, значительную механическую прочность, термостойкость,

отличные электроизоляционные свойства. Регулируя размеры, плот-

ность и химико-минералогический состав кристаллов, можно получить

ситалл с заранее заданными свойствами, удовлетворяющими специ-

альным требованиям.

Плотность колеблется в пределах 2,4–2,7 г/см3, т.е. меньше, чем у

алюминия.

Пористость. Ситаллы непористы, обладают ну левым во допогло-

щением.

Прочность. Ситаллы прочнее стекол, большинства керамических

материалов и некоторых металлов. Прочность при изгибе может дос-

тигать 250–300 МПа, что выше, чем у кварцевого стекла, нержавею-

щей стали и титана.

Ситаллы не обладают вязкостью и ковкостью и о тносятся к хруп-

ким материалам, хо тя их ударная прочность выше, чем у стекла.

Твердость. Плотная микрокристаллическая структура обеспечива-

ет ситаллам твердость при вдавливании, приближающуюся к твердо-

сти закаленной стали и превышающую твердость плавленого кварца,

латуни, чугуна, нержавеющей высокоуглеродистой стали, гранита и

стекла. Ситаллы обладают большим сопротивлением царапанью, кото-

рое почти не влияет на прочность.

Термостойкость. По значению низкого коэффициента линейного

расширения она выше, чем у керамических материалов, и сравнима с

термостойкостью плавленого кварца.

Теплопроводность. Ситаллы являются теплоизоляционными ма-

териалами. Известно, что стекло имеет низкую теплопроводность, воз-

растающую с температурой, а плотная керамика – более высокую, чем

у стекла и уменьшающуюся с повышением температуры. Теплопро-

водность ситаллов также выше, чем у стекла, но мало изменяется с

температурой.

Ситаллы превосходят по химической стойкости почти все исполь-

зуемые в технике вещества. Они могу т длительно служить в условиях

высоких температур (до 1000°С). Их ценным свойством является вы-

сокая износоустойчивость. Они значительно лучше, чем металлы, про-

тивостоят истиранию и обладают более длительными сроками службы

в самых тяжелых условиях эксплуатации. Ситаллы могут быть совер-

шенно непрозрачными, имея белую или иную окраску, либо прозрач-

ными с легким коричневато -аметистовым оттенком.

Шлакоситаллы

Шлакоситаллы – это ситаллы на основе шлаков. Принципиально

они не отличаются о т технических ситаллов, поско льку для по лучения

тех и других применяют одни и те же методы. Однако в общей про-

блеме стекло кристаллических материалов шлакоситаллы занимают

особое место, определяемое возможными масштабами производства и

дешевизной.

Впервые шлакоситаллы были синтезированы в 1959 г. в СССР пу-

тем кристаллизации шлаково го стекла. Их получение представляет

собой один из наиболее радикальных и экономических способов ути-

лизации промышленных отходов, позволяющих по лучить дешевый

конструкционный строительный материал. Для произво дства шлако-

ситаллов имеется неограниченная сырьевая база в виде металлургиче-

ских шлаков, испо льзуемых в огненно-жидком и гранулированном

состоянии, а также золы о т сжигания каменного угля и другие отходы

силикатного происхождения.

Шлакоситаллы обладают высокой механической прочностью, пре-

вышающей прочность исхо дного стекла. Они имеют более высокие

механические, термические и химические свойства, чем у многих дру-

гих материалов. По прочности при сжатии они конкурируют с чугу-

ном, алюминием и сталью. Прочность на изгиб у них больше, чем у

стекла, фарфора, керамики, природного камня и приближается к проч-

ности чугуна. Вместе с тем шлакоситалл в 3 раза легче последнего, и

его хрупкость неско лько ниже, чем у стекла. Мелкозернистая плотная

структура шлакоситалла определяет его высокое сопротивление исти-

ранию. Кроме того, он морозостоек, так как имеет практически нуле-

вое водопоглощение.

Шлакоситаллы имеют высокую стойкость к действию воды, ки-

слот, щелочей и солей, поэтому они являются весьма перспективными

материалами для защиты строительных конструкций и химической

аппаратуры от химической и атмосферной коррозии. Шлакоситалл,

как и стекло, хорошо режется, шлифуется и по лируется. Наличие в нем

до 25–30 % стекловидной фазы позво ляет закалять это т материал [30].

 

 

 

 

 

Области применения ситаллов и шлакоситаллов

Ситаллы и шлакоситаллы являются весьма перспективными мате-

риалами для применения в жилищном и промышленном строительстве

в виде больших стеновых панелей-перегородок размером 3×10 м и

несущих конструктивных э лементов. Высокая прочность, легкость и

огнестойкость обеспечивают им широкое применение в качестве об-

лицовочного материала (под мрамор). Из шлакоситаллов рекомендует-

ся изготовлять навесные самонесущие панели наружных стен зданий,

перегородки, плиты и блоки для внутренней облицовки стен, мощения

дорог и тротуаров, оконные коробки, ограждения балконов, лестнич-

ные марши, волнистую кровлю, санитарно-техническое оборудование,

защитные износостойкие элементы и другие строительные детали.

Листовой ситалл и панели можно армировать металлом и покры-

вать керамическими красками с о дной или обеих сторон. Цветной си-

талл находит применение для изготовления ар хитектурных панелей,

декоративных плиток для облицовки станций метро, крупногабарит-

ной мозаики для площадей, цветных дорожных панелей для тротуаров,

цветных ску льптур. Пеноситалл, обладающий высокими теплоизо ля-

ционными свойствами, нахо дит широкое применение как дешевый

высокоэффективный материал.

Благодаря особенностям своего строения, ситаллы и шлакоситаллы

обладают комплексом ценнейших физико-химических и э ксплуатаци-

онных свойств, ко торые позволяют эффективно использовать их в

 

Большинство ситаллов и шлакоситаллов по стоимости конкуренто-

способны с традиционными материалами, которые они могут заме-

нить. В ряде случаев они не сравнимы с другими материалами и, обла-

дая редким сочетанием физико-химических свойств, открывают новые

возможности в науке и технике при решении сложных технических

проблем.

СТЕКЛО В АРХИТЕКТУРЕ

Одним из величайших достижений человечества является изобре-