Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Тема 4. Материалы и изделия на основе минеральных расплавов

Стр 1 из 16Следующая ⇒

ТЕМА 4. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

Керамические строительные материалы

Общие сведения

Керамикой называют – искусственные каменные материалы и изделия из минерального сырья, доведенного до спекания. Название «керамика» происходит от греческого слова «keramos» – глина. Под строительной керамикой подразумевают материалы и изделия из обожжённого глинистого сырья. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, называют керамическим черепком. Отформованные изделия из глинистого сырья до обжига называют сырцом.

Глины всегда были одним из основных видов строительных материалов. Ещё за 8000 лет до н.э. глины применялись в необожженном виде для глинобитного строительства, изготовления саманного и сырцового кирпича. 3500 лет до н.э. отмечается начало применения керамического кирпича, 1000 лет до н.э. – глазурованного кирпича и черепицы. С середины первого тысячелетия в Китае началось производства изделий из фарфора. В России первый кирпичный завод был построен в Москве в 1475 г, а первый фарфоровый завод был запущен в Петербурге в 1744 г. С начала XX в. началось производство широкой номенклатуры строительной керамики – эффективного кирпича, пустотелых камней, керамических плиток, санитарно-технических изделий. В последнее время распространение получили специальные виды керамики.

Достоинства керамики как строительного материала:

· Распространенность сырья (глины);

· Простота переработки сырья;

· Высокие физико-механические характеристики керамики;

· Химическая стойкость;

· Высокая долговечность;

· Высокие эстетические качества;

· Экологическая безопасность на этапе эксплуатации изделий.

Недостатки керамики как строительного материала:

· Трудность изготовления крупноразмерных изделий, и связанные с этим высокие трудозатраты на устройство конструкций и низкая технологичность;

· Малая деформативность (хрупкость) керамических изделий;

· Высокая энергоемкость производства керамических изделий, следовательно – высокая стоимость изделий.

Классификация керамических материалов

1. По назначению:

· Стеновые;

· Отделочные;

· Кровельные;

· Для полов;

· Дорожные;

· Санитарно-технические;

· Кислотоупорные;

· Огнеупорные.

2. По структуре:

· С пористым черепком (W_m > 5%) – кирпич и камни стеновые, черепица, дренажные трубы, облицовочные плитки и т.п.;

· С плотным черепком (W_m < 5%) – клинкерный кирпич, фарфор, плитки для полов.

3. По температуре плавления:

· Легкоплавкие (температура плавления ниже 1350°С);

· Тугоплавкие (температура плавления 1350°С…1580°С);

· Огнеупорные (1580°С…2000°С);

· Высшей огнеупорности (более 2000°С).

Сырьевые материалы

1. Глинистое сырье. Основным сырьем для производства строительной керамики является глина – осадочная горная порода, продукт выветривания полевошпатовых пород.

Свойства глин как сырья для керамики:

1. Пластичность – свойство глины деформироваться без разрыва сплошности (позволяет изготовить изделие заданной формы).

2. Связующая способность – свойство глины связывать компоненты сырьевой смеси и сохранять заданную форму изделия после сушки;

3. Наличие воздушной и огневой усадки. В процессе тепловой обработки происходит уменьшение размеров изделий: на этапе сушки – воздушная усадка, на этапе спекания – огневая усадка, способствующая уплотнению керамического черепка;

4. Огнеупорность;

5. Спекаемость – способность переходить в результате обжига в камневидное состояние, образуя водостойкий материал. Этом материал и будет называться керамикой.

Зерновой (гранулометрический) состав:

· Глинистые частицы – размером менее 0,005 мм. Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, в воде набухают. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается в объеме. Чем больше глинистых частиц – тем выше пластичность и воздушная усадка глин;

· Пылевидные частицы (0,005…0,16 мм);

· Песок (0,16…2,0 мм). Песок и пылевидные частицы являются отощающими примесями, снижающими пластичность и воздушную усадку глин;

· Частицы крупностью более 2 мм – должны быть отделены от глины.

Классификация глин по содержанию глинистых частиц:

· Высокопластичные – до 80…90% глинистых частиц; водопотребность более 28%; воздушная усадка 10–15%.

· Средне- и умеренно-пластичные – до 30…80% глинистых частиц; водопотребность 20…28%; воздушная усадка 7–10 %.

· Малопластичные – 5…30% глинистых частиц; водопотребность менее 20%; воздушная усадка 5–7 %.

· Непластичные – не образуют пластичное тесто.

«Жирные» глины – содержат более 60% глинистых частиц, характеризуются высокой усадкой, необходимо введение отощающих добавок.

«Тощие глины» – содержат менее 10…15% глинистых веществ, необходимо введение тонкодисперсных, пластифицирующих добавок.

Минеральный состав глин:

· Глинистые минералы:

Каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O – светлая окраска глин; слабо набухают, тугоплавки, малопластичны, малочувствительны к сушке.

Монтмориллонит Al₂O₃·4SiO₂·4H₂O – пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу с появлением искривлений и трещин.

Бентонит – более 85…90% частиц размером менее 0,001мм. Являются пластифицирующими добавками.

· Кварц (SiO₂) представлен песком;

· Полевые шпаты, слюды и гидрослюды.

· Примеси:

CaCO₃, MgCO₃ – вызывают образование единичных известковых включений («дутиков»).

Сульфаты и хлориды Na; Ca; Mg; Fe – вызывают появление высолов.

Химический состав глин:

· SiO₂ – 40…80% – снижает пластичность и прочность, повышает пористость.

· Al₂O₃ – 8…50% – повышает пластичность и огнеупорность глин.

· Fe₂O₃ – 0…15% – снижает огнеупорность.

· CaO – 0,5…25%.

· MgO – 0…4%.

· Na₂O и K₂O – сильные плавни, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению прочности керамики.

Для производства изделий от темно-красного до красно-коричневого цвета используют красножгущиеся глины, для производства изделий светлой цветовой палитры используют светложгущиеся глины.

2. Отощающие добавки – вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге, предотвращения деформаций и трещин (дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок).

3. Порообразующие добавки – вводят для повышения пористости черепка и повышения теплозащитных характеристик изделий (древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль).

4. Плавни – вводят с целью снижения температуры обжига (полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит).

5. Пластифицирующие добавки – вводят для повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды (высокопластичные глины, бентониты, ПАВ).

6. Специальные добавки – к примеру, для повышения кислотостойкости добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (Fe, Co, Ti, Cr).

Керамическая черепица

Керамическая черепица – одно из древнейших кровельных покрытий, известных человечеству.

Преимущества керамической черепицы:

· Высокая долговечность – до 300 лет.

· Огнестойкость;

· Химическая и атмосферостойкость;

· Высокие эстетические качества.

Недостатки керамической черепицы:

· Большая масса покрытия (50…65 кг/м²);

· Малая технологичность, высокая трудоемкость кровельных работ;

· Необходимость устройства большого уклона кровли (не менее 30%) и обеспечения высокой прочности стропильных конструкций;

· Высокая стоимость черепицы (от 2000 руб/м²).

Рис. 4.10. Керамическая черепица

Общие сведения

Изделия из стекла начали изготовлять еще в 3500–4000 лет до н.э. в Египте и Месопотамии. Первый стекольный завод в России был открыт в 1638 г. около Воскресенска. Основоположником научных основ стекловарения в России является М.В. Ломоносов, который организовал в 1752 г. производство разноцветных стекол.

Стеклом называют аморфное тело, получаемое путем переохлаждения расплава независимо от его химического состава и температурной области затвердевания и обладающее в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым (определение в соответствии с ГОСТ 32539–2013 «Стекло и изделия из него. Термины и определения»).

Признаками стеклообразного состояния является отсутствие четко выраженной точки плавления, гомогенность и изотропность.

В строительстве используют преимущественно силикатное стекло – неорганическое стекло, основным стеклообразующим компонентом которого является оксид кремния.

Под строительным стеклом подразумевают материалы и изделия из силикатного стекла, применяемые в строительстве для остекления световых проёмов, устройства светопрозрачных перегородок, ограждений, отделки зданий и др.

Состав строительного стекла

Стекло не является веществом с определенным химическим составом, который может быть выражен химической формулой, поэтому состав стекла условно выражают суммой оксидов (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Химический состав строительного стекла

Оксид	Содержание, %
SiO₂	64…73,4
Na₂O	10…15,5
K₂O	0…5
CaO	2,5…26,5
MgO	0…4,5
Al₂O₃	0…7,2
Fe₂O₃	0…0,4
SO₃	0…0,5
B₂O₃	0…5

Каждый оксид в процессе варки стекла играет свою определенную роль в формировании свойств стекла. Так, например, оксид натрия ускоряет процесс варки, понижая температуру плавления, но уменьшает химическую стойкость стекла. Оксид калия придает блеск и улучшает светопропускание. Оксид кальция повышает химическую стойкость стекла. Оксид алюминия повышает прочность, термическую и химическую стойкость стекла. Оксид бора повышает скорость стекловарения. Для получения оптического стекла и хрусталя в шихту вводят оксид свинца, повышающий показатель светопреломления.

Сырьевые материалы

Основные

Вспомогательные

Минеральное сырьё (кварцевый песок, сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия) и отходы промышленности (доменные шлаки, кварцесодержащие материалы, стеклобой)

1. Осветлители – способствуют удалению из стекломассы газовых пузырьков (сульфаты натрия, алюминия, калиевая селитра).

2. Глушители – делают стекло непрозрачным (криолит, плавиковый шпат, двойной суперфосфат).

3. Красители – придают стеклу заданный цвет:

Cr – зелёный, Mn – фиолетовый,

Co – синий, Fe – коричневый.

Минеральное сырье имеет непостоянный состав и содержит примеси: 1. Ухудшающие качество стекломассы (оксиды Fe, Cr, Ti, Mn, V); 2. Соответствующие компонентам шихты (оксиды Al, Ca, Mg, K, Na).

Свойства стекла

Средняя плотность силикатного строительного стекла составляет 2500 кг/м³, стекла специального назначения имеют среднюю плотность 2500…6000 кг/м³ в зависимости от содержания добавок.

Силикатное стекло имеет практически нулевую пористость, как следствие – нулевое водопоглощение и неограниченную морозостойкость.

Предел прочности силикатного стекла на растяжение составляет до 30 МПа, на сжатие – 700…900 МПа, на изгиб – до 15 МПа. Модуль упругости стекол различного состава колеблется в пределах (4,5…9,8)·10⁴ МПа. У стекла отсутствуют пластические деформации. Хрупкость стекла является его основным недостатком. Оно плохо сопротивляется удару – предел прочности строительного стекла при ударном изгибе составляет 0,2 МПа.

Коэффициент теплопроводности стекол находится в интервале 0,5…1,0 Вт/(м·°С) в зависимости от состава стекла. Силикатное стекло имеет относительно малую термостойкость вследствие низкого значения коэффициента линейного температурного расширения – (9…15)·10^-6 1/°С. Теплоёмкость стекол при комнатной температуре составляет 0,63…1,05 кДж/(кг·°С).

Строительное стекло отличается высокой звукоизолирующей способностью – 1 см стекла по данному показателю соответствует кирпичной стене в полкирпича – 12 см.

Химическая стойкость стекла зависит от его состава. Силикатное стекло стойко к большинству агрессивных сред, за исключением плавиковой и фосфорной кислот, концентрированных растворов щелочей.

Важнейшими свойствами строительных стекол являются их оптические свойства – показатели светопропускания (прозрачности), светопреломления, отражения, рассеивания. Силикатное стекло пропускает всю видимую часть спектра и практически не пропускает ультрафиолетовые лучи.

Листовые стекла

Стекло листовое оконное

(ГОСТ 111–2014. Стекло листовое бесцветное. Технические условия)

Листовое стекло – изделие из стекла, изготовленное методами флоат, вертикального вытягивания или непрерывного проката без дополнительной обработки поверхностей, имеющее вид плоского прямоугольного листа (флоат-стекло, тянутое стекло, прокатное стекло).

Это основной вид стекла, используемый для остекления оконных и дверных проемов, витрин, внутренней отделки зданий.

Листовое стекло в соответствии с его оптическими искажениями и допускаемыми пороками подразделяют на марки М0, M1, М4, М7. Толщина листовых стекол 1…25 мм.

Стекло в зависимости от категории размеров подразделяют на:

- стекло твердых размеров (ТР) – изготовленное и поставленное по спецификации потребителя;

- стекло свободных размеров (СВР) – стекло, изготовленное и поставленное в заводском ассортименте размеров.

Основные показатели качества листового стекла, нормируемые ГОСТ:

- Предельные отклонения от номинальных размеров по длине и ширине, толщине;

- Разность длин диагоналей;

- Отклонение от плоскостности листа;

- Оптические искажения стекла;

- Количество и размеры допускаемых пороков на 1 лист стекла.

Пример условного обозначения листового стекла марки М1 твердых размеров длиной 1800 мм, шириной 1200 мм, толщиной 4 мм:

M1–TP–4×1800×1200 ГОСТ 111-2014.

В строительстве применяют в основном стекло маркиМ4.

Толщина оконного стекла 3…5 мм, светопропускание не менее 88 %.

Усредненные свойства листовых стекол приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Физико-механические характеристики листового стекла

(прил. Б ГОСТ 111–2014 «Стекло листовое бесцветное. Технические условия»)

Наименование показателя	Справочное значение
Средняя плотность (при 18 °С)	2500 кг/м³
Предел прочности на сжатие	700…900 МПа
Предел прочности на растяжение	30 МПа
Предел прочности на изгиб	15 МПа
Коэффициент теплопроводности	1,0 Вт/(м·°С)
Модуль упругости (модуль Юнга)	7·10⁴ МПа
Коэффициент Пуассона	0,2
Температурный коэффициент линейного расширения (в интервале температур от 20 до 300 °С)	9,0·10^-6 1/°С
Теплопоглощающая способность	720 Дж/(кг·°С)
Температура размягчения	600 °С
Коэффициент теплопередачи	5,8 Вт/(м²·°С)
Коэффициент преломления света	1,5
Коэффициент направленного отражения света	0,08

Рис. 4.12. Стекло листовое оконное

Листовое оконное стекло применяют для остекления светопрозрачных строительных конструкций – оконных и дверных проемов, витрин, изготовления стекол с покрытиями, зеркал, закаленных и многослойных стекол, стеклопакетов, облицовочных и других изделий.

Витринное стекло

Витринное стекло выпускают толщиной 6…12 мм, максимальных размеров 3000×6000 мм. Оно является разновидностью листового стекла.

Рис. 4.13. Пример использования витринного стекла

Светопропускание витринных стекол составляет 79…87%. Применяется для остекления витрин, витражей, окон общественных, высотных зданий и др.

Стекло листовое узорчатое

(ГОСТ 5533-2013. Стекло узорчатое. Технические условия)

Узорчатое стекло – прокатное стекло, имеющее рельефный повторяющийся узор на одной или обеих поверхностях. Узорчатое стекло может быть бесцветным и цветным, окрашенным в массе или нанесением на его поверхность пленок оксидов различных металлов. К узорчатым стеклам относятся также стекла «метелица» и «мороз».

Рис. 4.14. Примеры листовых узорчатых стекол

Стекло «метелица» – изделие из стекла, изготовленное методом флоат с дополнительной обработкой поверхности в процессе формования, имеющее рельефный неповторяющийся узор.

Стекло «мороз» – базовое стекло, поверхность которого подвергнута специальной обработке, в результате которой на ней образуется неповторяющийся узор, напоминающий заиндевевшее стекло.

Узорчатое стекло выпускается номинальной толщиной 3…19 мм, в строительстве обычно применятся стекло толщиной 4…6 мм.

Пример условного обозначения узорчатого бесцветного стекла твердых размеров толщиной 6 мм, длиной 1200 мм и шириной 800 мм:

У–ТР–6×1200×800 ГОСТ 5533–2013.

Листовые узорчатые стекла применяются для декоративного заполнения световых проемов и устройства внутренних ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.

Цветное листовое стекло

(ГОСТ 32997–2014. Стекло листовое, окрашенное в массе. Общие технические условия)

Окрашенное в массе стекло изготавливается методами флоат или вертикального вытягивания. Стекло в зависимости от оптических искажений, пороков, предельного отклонения по толщине и разнотолщинности подразделяют на марки Т0, Т1, Т4 и Т7.


а	б

Рис. 4.15. Цветное листовое стекло:

а – внешний вид; б – пример декоративного остекления фасада

Пример условного обозначения стекла марки Т1 зеленого цвета твердых размеров толщиной 4 мм, длиной 1800 мм, шириной 1200 мм:

Т1(зеленое)–ТР–4×1800×1200 ГОСТ 32997–2014

Цветное листовое стекло применяют для декоративного остекления окон, дверей, перегородок, изготовления витражей, изготовления декоративного триплекса.

Армированное стекло

(ГОСТ 7481–2013. Стекло армированное. Технические условия)

Данное стекло армировано сеткой диаметром 0,45…0,6 мм (размер ячейки сетки 12,5 и 25 мм). Отличается повышенной прочностью и огнестойкостью.

Армированное стекло может быть бесцветным или окрашенными в массе.

Армированное стекло в зависимости от состояния поверхностей подразделяют на:

· Армированное узорчатое стекло;

· Армированное полированное стекло.

Стекло в зависимости от назначения подразделяют на:

· Декоративное стекло;

· Безопасное стекло (классы защиты СМ1–СМ4);

· Огнестойкое стекло (с пределами огнестойкости E15–E60).

Рис. 4.16. Армированное листовое стекло

Армированное стекло выпускают номинальной толщиной 6…10 мм.

Светопропускание армированного листового стекла составляет 55 … 75 %.

Пример условного обозначения армированного полированного бесцветного безопасного (класса защиты СМ1) огнестойкого (с пределом огнестойкости E30) стекла твердых размеров толщиной 6 мм, длиной 1200 мм и шириной 800 мм:

Ап–СМ1–Е30–ТР–6×1200×800 ГОСТ 7481–2013.

Применяется для устройства световых проёмов, фонарей верхнего света, ограждений, остекление противопожарных дверей и т.д.

Закаленное стекло

(ГОСТ 30698–2014. Стекло закалённое строительное. Технические условия)

Закаленное стекло – это упрочненное стекло, полученное путем нагрева и последующего быстрого охлаждения базового стекла, имеющее безопасный (без образования крупных осколков) характер разрушения.

При разрушении образует осколки площадью не более 3 см² с тупыми краями – это так называемое безопасное стекло.

При изготовлении закаленных стёкол используют листовое стекло марок М0, М1, узорчатое стекло, стекло, окрашенное в массе, стекло солнцезащитное или декоративное с мягким или твердым покрытием, стекло с низкоэмиссионным твердым или мягким покрытием.

Стекло должно быть механически прочным и выдерживать без разрушения удар стального шара массой (227 ± 2) г, падающего с высоты 2…3 м в зависимости от толщины стекла.

Стекло должно выдерживать без разрушения удар мягкого тела массой (45±1) кг (в зависимости от максимальной высоты падения тела (300…2000 мм), при которой не происходит разрушение стекла, устанавливается класс защиты стекла – СМ1 (минимальный)…СМ4 (максимальный)).

Закаленное стекло является термостойким и должно выдерживать перепад температур не менее 200°С.

Предел прочности листового закаленного стекла на растяжение при изгибе составляет 120 МПа, узорчатого – 90 МПа, на сжатие – 700…900 МПа.

Пример условного обозначения стекла закаленного, изготовленного из листового стекла марки М1 по ГОСТ 111 длиной 1400 мм, шириной 800 мм и толщиной 5 мм, класс защиты СМ 2:

3М1 – 1400-800-5 - CM 2 ГОСТ 30698-2014.


а	б

Рис. 4.17. Закаленное стекло:

а – внешний вид; б – разбитое стекло с мелкими тупыми осколками

Применение: устройство дверей, перегородок, ограждений, остекление структурных фасадов, витрин. Толщина стекла 3…25 мм.

Теплоотражающее стекло

(ГОСТ 30733-2014. Стекло с низкоэмиссионным твердым покрытием. Технические условия; ГОСТ 31364-2014. Стекло с низкоэмиссионным мягким покрытием. Технические условия)

Данный тип стекла получают путем нанесения на поверхность базового стекла тонких (0,3…1,0 мкм) пленок металлов и их оксидов – низкоэмиссионное покрытие.

Низкоэмиссионное покрытие – покрытие, снижающее коэффициент эмиссии стекла, что позволяет сократить потери тепла через остекление за счет снижения теплового излучения.

Низкоэмиссионное покрытие может быть твердым (стойкость которого к внешним воздействиям соответствует стойкости стекла) и мягким (стойкость которого к внешним воздействиям ниже стойкости стекла).

При изготовлении стекла с низкоэмиссионным мягким покрытием в качестве исходных используют следующие виды стекол: листовое, закаленное, многослойное.

Рис. 4.19. Принцип работы теплоотражающего стекла

Светопропускание таких стекол строительного назначения (толщиной 4…6 мм) составляет 83 … 85 %., пропускание тепла 40…60 %. Принцип действия теплоотражающего стекла основан на том, что большая часть инфракрасных лучей не поглощается, а отражается покрытием (рис. 12.9), при этом само стекло почти не нагревается. Стекла с низкоэмиссионным покрытием повышают теплозащиту зимой вследствие уменьшения излучения из помещения и препятствуют перегреву помещения летом, отражая тепловые лучи наружу. Толщина стекол с мягким покрытием 3…10 мм, с твердым 3…25 мм, стекла могут иметь различную окраску.

Пример условного обозначения стекла свободных размеров с низкоэмиссионным мягким покрытием длиной 2500 мм, шириной 1800 мм и толщиной 4 мм:

И–СВР–2500×1800×4 ГОСТ 31364–2014.

Пример условного обозначения стекла твердых размеров с низкоэмиссионным твердым покрытием длиной 2200 мм, шириной 1000 мм и толщиной 4 мм:

К–ТР–2200×1000×4 ГОСТ 30733–2014.

Применяются для остекления световых проемов.

Увиолевое стекло

Увиолевое стекло – стекло, обладающее повышенным пропусканием ультрафиолетового излучения (пропускает 45…75 % УФ лучей). В составе увиолевого стекла должно быть минимизировано содержание оксидов, поглощающих в ультрафиолетовой части спектра – Fe₂O₃, Cr₂O₃ и TiO₂. По внешнему виду и оптическим показателям увиолевое стекло не отличается от листового оконного стекла.

Увиолевое стекло применяется для остекления школ, детсадов, лечебных учреждений, парников, для колб люминесцентных и бактерицидных ламп и т.д.

Теплопоглощающее стекло

Теплопоглощающее стекло – стекло, характеризующееся достаточно высоким пропусканием в видимой области спектра и высоким поглощением в ближней инфракрасной области спектра. Светопропускание такого стекла не менее 50%, пропускание солнечной энергии – не более 60%. Ввиду высокой поглощающей способности теплопоглощающие стекла нагреваются значительно выше, чем обычные стекла.

Теплопоглощающее стекло окрашено в массе оксидами металлов и имеет широкую цветовую гамму (голубое, зеленое, серое, янтарное, бронзовое). Такое стекло повышает комфорт внутри помещений, уменьшает расход электроэнергии системами кондиционирования. Теплопоступления внутрь помещений через оконные проемы при использовании теплопоглощающего стекла снижаются в 1,3 раза, а температура – на 3…5°С в сравнении с обычным остеклением.

Самоочищающиеся стекла

Самоочищающееся стекло – стекло, с которого под действием дождевой воды и ультрафиолетового излучения удаляются осаждающиеся на нем загрязнения.

Рис. 4.20. Принцип работы самоочищающегося стекла

Получают путем нанесения на поверхность базового стекла самоочищающегося фотокаталитического покрытия (как правило, TiO₂).

Принцип работы самоочищающегося стекла показан на рис. 4.20. Под действием ультрафиолетового излучения в присутствии фотокатализатора происходит активное разложение органических загрязнений. Вода попадая на стекло, смывает вещества, полученные в результате распада и неорганические загрязнения. На данном виде стекла покрытие является гидрофильным – на нем дождевая вода не оставляет разводов от попадающих капель.

Применение такого стекла целесообразно для остекления любых сооружений, прежде всего зданий, для которых очистка остекления является затратным и трудоемким мероприятиям – например, высотные здания.

Электропроводящее стекло

Электропроводящее стекло применяется в строительстве для стеклопакетов, используемых как источники тепла (например, для обогрева мансардных окон зимой). Электропроводящие прозрачные покрытия (например, тонкие (0,5 мкм) пленки солей металлического серебра) наносят на поверхность стекла с целью обогрева стекла и предотвращения запотевания.

Смарт-стекло (smart window)

Для этого вида листовых стекол также используются названия «умное стекло», «стекло с изменяющимися свойствами», «электрохромное стекло».

Рис. 4.21. Схема работы смарт-стекла

Смарт-стекло представляет собой многослойное стекло, изменяющее свои оптические свойства (опалесценция (матовость), коэффициент светопропускания, коэффициент поглощения тепла и др.) при изменении внешних условий, например, освещённости, температуры или при подаче электрического тока.

Смарт-стеклами, изменяющими свои свойства под действием электрического тока, можно управлять при помощи соответствующих датчиков.

Термин «смарт стекло» является собирательным – к нему относят фотохромные стекла, самоочищающиеся стекла, автоматически открывающиеся / закрывающиеся окна, проекционное стекло, звуковое стекло, сенсорное стекло, электрообогреваемое стекло и др.

Рис. 4.22. Пример использования смарт-стекла в интерьере

Смарт-стекло позволяет уменьшить потери тепла, сократить расходы на кондиционирование и освещение, служит альтернативой жалюзи и механическим затеняющим экранам, шторам. К основным недостаткам смарт-стекла относят высокую стоимость, необходимость использования электрического тока, малая скорость переключения между состояниями, меньший по сравнению с обычным стеклом коэффициент светопропускания.

Стеклоблоки

Стеклоблок представляет собой герметичную, полую стеклянную коробку с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями. Ребра и призмы на внутренней поверхности препятствуют прямой видимости через блок. Стеклоблоки могут быть неокрашенными и цветными, с различным рисунком. Характеризуются высокими тепло- и звукоизоляционные свойствами, светопропусканием 30…55%, пределом прочности на сжатие до 1,5 МПа.


а	б

Рис. 4.23. Стеклоблоки:

а – внешний вид; б – пример использования в интерьере

Применяются для устройства наружных и внутренних ограждений, устройства перегородок.

Стеклопакеты

Стеклопакет – изделие, состоящие из двух или более листов стекла, соединенных между собой по контуру с помощью дистанционных рамок и герметиков, образующих герметически замкнутые камеры, заполненные осушенным воздухом или другим газом.

Рис. 4.25. Конструкция стеклопакета

Однокамерный стеклопакет – стеклопакет, состоящий из двух листов базового стекла, образующих одну замкнутую камеру.

Двухкамерный стеклопакет – стеклопакет, состоящий из трех листов базового стекла, образующих две замкнутые камеры.

Стеклопакеты обладают повышенной тепло- и звукоизоляцией. Целесообразно использовать двухкамерные стеклопакеты как более эффективное решение.

В конструкции стеклопакета используются оконные листовые стекла, стекла со специальными свойствами – с низкоэмиссионным покрытием, самоочищающиеся, теплоотражающие, электропроводящие и др. В конструкции стеклопакетов для фасадного остекления используется закаленное и многослойное стекло.


а	б

в	г

Рис. 4.26. Примеры использования стеклопакетов:

а – оконный блок с пластиковым профилем; б – оконный блок с деревянной рамой; в – фасадное рамное остекление; г – фасадное безрамное (структурное остекление).

Стеклопакеты применяют для остекления окон, дверей, витрин, фасадов и т.д. Поскольку использование стеклопакетов и пластиковых окон существенно изменяют микроклимат помещения, препятствуя естественной вентиляции, при установке таких окон целесообразно предусматривать системы приточной вентиляции, вентиляционные отдушины в стенах либо использовать окна с клапанами приточной вентиляции.

Стемалит

Стемалит (стекло закаленное эмалированное) – изделие из плоского стекла, внутренняя поверхность которого окрашена эмалевой краской, подвергнутой термообработке. Толщина изделий 5…25 мм, размеры от 400×900 мм до 1500×1100 мм.


а	б

Рис. 4.27. Стемалит:

а – вид изделий; б – пример использования для облицовки фасада

Стемалит применяют для облицовки стен зданий, в интерьерах.

Облицовочная плитка

Стеклянная облицовочная плитка представляет собой изделия из неокрашенного или цветного глушёного стекла размерами от 50×50 мм до 150×150 мм, толщиной 4…9 мм.

Рис. 4.28. Стеклянная облицовочная плитка

Лицевая поверхность стеклянных облицовочных плиток может быть гладкая или с узорами, тыльная сторона – рифленой или шероховатой.

Применяется для внутренней облицовки стен. Из стекла зачастую изготавливают декоративные элементы, используемые для декора стен, облицованных керамической плиткой.

Стеклянная мозаика

(ГОСТ 17057-89. Плитки стеклянные облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них. Технические условия)

Стеклянная мозаика представляет собой стеклянные коврово-мозаичные облицовочные плитки размерами 21×21×5 мм и 46×46×5 мм, наклеенные на стеклосетку и таким образом собранные в ковры.


а	б

Рис. 4.29. Стеклянная мозаика:

а – вид ковра; б – пример использования для внутренней облицовки

Применяется для наружной и внутренней облицовки.

Смальта

Смальта представляет собой кусочки глушёного стекла неправильной формы размером до 20 мм. Применяется для отделки фасадов, изготовления мозаичных панно.


а	б

Рис. 4.30. Смальта:

а – внешний вид; б – пример отделки фасада смальтой

Металлические материалы

Основные понятия

Металлами называют простые вещества, отличающиеся характерными металлическими свойствами – высокая теплопроводность и электропроводность, металлический блеск, ковкость, пластичность и др.

Основные металлы, применяемые в строительстве:

- Железо → сталь, чугун → конструкции из стали и чугуна;

- Алюминий → алюминиевые конструкции;

- Медь → кровли, трубы, облицовочные панели;

- Цинк → защитные покрытия, облицовочные панели.

В чистом виде металлы применяются редко ввиду низкой прочности, твердости и высокой пластичности. В основном они используются в виде сплавов с другими металлами и неметаллами. Это обусловлено их более высокой прочностью, наличием специфических свойств или их сочетаний, не встречающихся у чистых металлов. Кроме того, свойства сплавов можно изменять при помощи пластической деформации, термической или термомеханической обработки значительно сильнее, чем свойства чистых металлов.

Сплав – вещество, состоящее из двух или более компонентов, один из которых обязательно должен быть металл.