4.2 Матеріали на основі мінеральних розплавів

Мінеральні розплави залежно від вихідної сировини розділяються на такі групи: скляні, кам'яні, шлакові, ситали й шлакоситали. Матеріали з розплавів мають високі показники довговічності, хімічної стійкості до впливу агресивних середовищ, відмінні декоративні властивості, деякі з них прозорі. З мінеральних розплавів одержують вироби різного призначення: листові прозорі, конструкційні, оздоблювальні, лицювальні, труби спеціальні, тепло- і звукоізоляційні. Бурхливий розвиток техніки ХІХ ст. призвів до розвитку виробництва з мінеральних розплавів широкої номенклатури матеріалів і виробів, різних за властивостями, видом і призначенням. В останні роки швидко розвивалося виробництво спеціальних видів будівельного й технічного скла, а також теплоізоляційних матеріалів. Одержало поширення виробництво склоблоків, профільного скла, склопакетів. Використання склоблоків дозволяє знизити тепловтрати будинків більше ніж в 2 рази в порівнянні з одинарним склінням.

Скло і його властивості

Склом називають всі аморфні тіла, які одержують шляхом переохолодження розплавів незалежно від їх хімічного складу й температурної області затвердіння, які набувають у результаті поступового збільшення в'язкості механічні властивості твердих тіл, причому процес переходу з рідкого стану в склоподібний є оборотним. Ознакою склоподібного стану є відсутність чітко вираженої температури плавлення, гомогенність й ізотропність речовини. Скло здатне утворювати так звані склоутворюючі оксиди: SiО2, Р2О5 й В2Оз без яких-небудь добавок. Однак у більшості випадків сировинною масою для виробництва скла є багатокомпонентна шихта, що містить крім скло утворюючого оксиду різні добавки.

Скло та інші плавлені матеріали й вироби одержують з мінеральних силікатних розплавів, сировиною для яких служать розповсюджені гірські породи й деякі побічні продукти промисловості. У будівництві використовують майже винятково силікатне скло, основним компонентом якого є діоксид кремнію Si02. Скло не є речовиною з певним хімічним складом, що може бути описане хімічною формулою, тому склад скла умовно виражають сумою оксидів. Склад будівельних стекол залежно від виду й призначення містить наступні оксиди (% за масою):   SiО2 - 64-73,4;   Nа2Оз - 10-15,5;  К2О - 0-5;  СаО - 2,5-26,5;  МgО - 0-4,5; АI2Оз - 0-7,2; Fе2Оз - 0-0,4; SОз - 0-0,5; В2Оз - 0-5.

Кожний з оксидів відіграє свою роль у формуванні властивостей скла. Оксид натрію прискорює процес варіння, знижуючи температуру плавлення, але зменшує хімічну стійкість скла. Оксид калію надає блиск і поліпшує світлопроходження. Оксид кальцію підвищує хімічну стійкість скла. Оксид алюмінію підвищує міцність, термічну й хімічну стійкість скла. Оксид бору збільшує швидкість скловаріння. Для одержання оптичного скла й кришталю в шихту вводять оксид свинцю, який підвищує показник світлозаломлення.

Сировинні матеріали для виробництва скла розділяються на основні й  допоміжні. До основних належать мінеральна сировина й деякі продукти  промисловості: кварцовий пісок, сода, доломіт, вапняк, поташ, сульфат натрію. Крім того, останнім часом стали широко використовувати відходи різних галузей промисловості - доменні шлаки, кварцевовмісні матеріали, тетраборит кальцію, склобій тощо.

Мінеральна сировина, як правило, має велику кількість домішок і непостійний склад. Домішки умовно розділяються на дві групи:

- що погіршують якість  скломаси (оксиди заліза, хрому, титану, марганцю, ванадію);

- відповідні основним компонентам скла (оксиди алюмінію, кальцію, магнію, калію, натрію).

Домішки першої групи надають склу небажане забарвлення, а також можуть призвести до утворення вад скла у вигляді включень. Домішки другої групи звичайно враховуються при розрахунку рецепта шихти. Допоміжні сировинні матеріали (освітлювачі, глушники, барвники та ін.) додають до шихти для прискорення варіння скла й надання йому необхідних властивостей.

Освітлювачі (сульфати натрію й алюмінію, калієва селітра, миш’яковистий ангідрид) сприяють видаленню зі скломаси газових пухирців.

Глушники (кріоліт, плавиковий шпат, подвійний суперфосфат) роблять скло непрозорим.

Барвники надають склу заданий кольори: сполуки кобальту - синій, хрому - зелений, марганцю - фіолетовий, заліза - коричневий і синьо-зелений тони.

Виробництво будівельного скла складається з наступних основних операцій: обробка сировинних матеріалів; приготування шихти; варіння скла; формування виробів і їх відпал. Обробка включає подрібнення і помел матеріалів, що надходять на завод у вигляді шматків (доломіт, вапняк, вугілля), сушіння вологих матеріалів (пісок, доломіт, вапняк), просівання всіх компонентів через сита заданого розміру.

Скловаріння проходить у спеціальних склоплавильних печах безперервної (ванні печі) або періодичної (горшкові печі) дії. При нагріванні шихти до 1100-1150 °С відбувається утворення силікатів спочатку у твердому вигляді, а потім у розплаві. Ця маса неоднорідна за складом й настільки насичена газовими пухирцями, що її називають варильною піною. Для просвітління і гомогенізації температуру скломаси підвищують до 1500-1600 °С, при цьому в'язкість розплаву знижується, полегшується видалення газових включень й одержання однорідного розплаву. Скловаріння завершується охолодженням (студкою) скломаси до температури, при якій підвищується в'язкість, необхідна для формування скловиробів.

Формують вироби різними методами: витягуванням, литтям, прокатом, пресуванням і видуванням. Формуваня листового скла відбувається шляхом вертикального або горизонтального витягування стрічки з розплаву (рис. 6.1), прокатом або способом плаваючої стрічки (флоат-спосіб). Метод витягування застосовують для одержання скла товщиною 2-6 мм. Стрічка витягується зі скломаси обертовими валками машини через човник (вогнетривкий брус із поздовжнім прорізом) або вільної поверхні скломаси (безчовниковий спосіб).

Created by DPE, Copyright IRIS 2005

Рис. 4.2.1 - Схема роботи машини вертикального витягування скла:

1 - стрічка скла; 2 - скляний розплав; 3- валики; 4 ­шахта машини; 5 - камера; 6 - пальник для підтримки високої температури в камері; 7-холодильники

Флоат-спосіб є найбільш високопродуктивним із всіх відомих у наш час. Він дозволяє одержувати скло з високою якістю поверхні. Особливістю способу є те, що процес формування стрічки скла протікає на поверхні розплавленого олова в результаті розтікання скломаси. Поверхня листового скла виходить рівна і гладенька, не вимагає подальшого полірування.

Відпал - обов'язкова операція при виготовленні виробів. При швидкому охолодженні для закріплення форми виробів у них виникають великі внутрішні напруження, які можуть привести навіть до мимовільного руйнування скловиробів. Загартування - ця операція застосовується при одержанні скла з підвищеної в 4-6 разів при стиску й 5-8 разів при вигині міцністю в порівнянні зі звичайним склом. Загартування проводиться доведенням скла до пластичного стану й потім різким охолодженням поверхні. Заключна обробка виробів містить у собі операції шліфування, полірування, декоративної обробки.

Структура й властивості скла й скловиробів

У процесі виробництва скла й особливо на стадії його охолодження виникає така структура, що може бути охарактеризована як проміжна між повною безладністю часток рідкого розплаву й повною впорядкованістю часток речовини в кристалічному стані. У склі спостерігається лише ближній порядок розташування часток, що й спричиняє ізотропність його властивостей.

Густина звичайного будівельного силікатного скла складає 2,5 г/см3. Залежно від вмісту різних добавок скла спеціального призначення має густину від 2,2 до 6,0 г/см3. Густина теплоізоляційних скловиробів коливається в межах 15-600 кг/м3. Розрахункова теоретична межа міцності при розтяганні скла становить 12000 МПа, технічна дорівнює 30-90 МПа, що обумовлено наявністю в склі мікронеоднорідностей, мікротріщин, внутрішніх напружень, сторонніх включень та ін. Межа міцності при стиску скла може становити 600-1000 МПа й більше. Межа міцності скляних волокон діаметром 4-10 мкм досягає 1000-4000 МПа.

У скла відсутні пластичні деформації. Крихкість є головним недоліком скла, тому воно погано опирається удару. Міцність звичайного скла при ударному вигині становить усього 0,2 МПа.

Оптичні властивості скла є важливими властивостями й характеризуються показниками світлопропускання (прозорості), світлозаломленням, відбиттям і розсіюванням. Звичайні силікатні стекла пропускають всю видиму частину спектра й практично не пропускають ультрафіолетові й інфрачервоні промені. Коефіцієнт спрямованого світлопропускання стекол досягає 0,89.

Теплопровідність стекол залежить від  складу  і  коливається  в межах 0,5-1,0 Вт/м·Ко. Теплопровідність теплоізоляційних скляних виробів знаходиться в діапазоні 0,032-0,14 Вт/м·Ко. Через мале значення коефіцієнта температурного розширення (9·10-6-15·10-6) звичайне скло має відносно малу термостійкість. Теплоємкість стекол при кімнатній температурі складає 0,63-1,05 кДж/кг·оС.

Звукоізолююча здатність скла відносно висока. За цим показником скло товщиною 1 см відповідає цегельній стіні в півцегли, що становить близько 12 см. Хімічна стійкість скла залежить від його складу. Силікатне скло має високу хімічну стійкість до більшості агресивних середовищ за винятком плавикової й фосфорної кислот.

Скляні матеріали

Листове скло - основний вид скла, який використовується для скління вікон і дверей, вітрин і внутрішнього оздоблення будинків. Віконне скло виробляється трьох марок: поліроване, неполіроване поліпшене, неполіроване. Шибка виробляється товщиною від 2,0 до 6,0 мм максимальних розмірів залежно від товщини від 1000х1600 мм, мінімальних - 400х500 мм. Світлопропускання  шибок - 84-89 %.

Вітринне скло випускається двох марок: М7 - поліроване й М8 - неполіроване, товщиною 6,5-12 мм і максимальних розмірів 3000х6000 мм. Застосовується для скління вітрин, вітражів і вікон громадських будинків. Світлопропускання вітринних стекол  - 75 83 %.

Скло листове візерункове має на одній або обох сторонах чіткий рельєфний візерунок, виготовляється способом прокату. Візерункове скло буває безбарвним і кольоровим, пофарбованим у масі або нанесенням на поверхню його плівок оксидів різних металів. Застосовується для декоративного скління вікон і дверей, внутрішніх перегородок, критих веранд і т.д. Для цих же цілей застосовується листове скло "мороз", що має на одній стороні візерунок, який нагадує морозний орнамент.

Армоване листове безбарвне й кольорове скло використовують для влаштування світлових прорізів, ліхтарів верхнього світла, огорож у будинках і спорудах різного призначення. Армоване скло може мати як одну, так і обидві поверхні гладкими, рифленими або візерунковими. Для армування застосовується зварена або кручена сітка зі сталевого дроту зі світлою поверхнею або із захисним алюмінієвим покриттям. Діаметр дроту сітки 0,45-0,60 мм. Сітка має квадратні або шестикутні осередки розмірами 12,5 й 25 мм. Армоване скло відрізняється підвищеною міцністю й вогнестійкістю. Світлопропускання безбарвного армованого скла - 65-75 %.

Увіолеве скло пропускає 25-75 % ультрафіолетових променів, застосовується для скління оранжерей і заповнення віконних прорізів у дитячих і лікувальних установах. Таке скло одержують із шихти з мінімальними домішками оксидів заліза, титана, хрому.

Загартоване скло є безпечним, тому що при руйнуванні розпадається на дрібні осколки з тупими неріжучими краями. У будівництві застосовують для виготовлення дверей, перегородок, стель.

Багатошарове скло (триплекс) - армоване або неармоване, складається з декількох шарів скла, міцно склеєних між собою прозорою еластичною прокладкою, найчастіше з полівінилбутирольної плівки. При ударі воно не дає осколків і є безпечним.

Теплопоглинаюче скло призначене для захисту інтер'єрів будинків від впливу прямого сонячного випромінювання і зменшення сонячної радіації в приміщеннях. Стекла блакитного, сірого й бронзового відтінків одержують введенням до складу скломаси оксидів кобальту, заліза або селену. Затримуючи велику кількість інфрачервоних променів, скло нагрівається і піддається значним температурним деформаціям. Тому при склінні варто передбачати достатній зазор між рамою й склом. Застосовується таке скло з метою зменшення нагрівання сонцем приміщень житлових, культурних, громадських і промислових будинків.

Тепловідбиваюче скло застосовується для нагрівання приміщень від сонячних і теплових променів. Виготовляється нанесенням на поверхню тонких (0,3-1 мкм) плівок металів і їхніх оксидів. Світлопропускання таких стекол 30-70 %, а пропущення тепла 40-60 %. У зв'язку з тим, що в таких стеклах більша частина інфрачервоних променів не поглинається, а відбивається, саме скло майже не нагрівається. Внаслідок зменшення випромінювання із приміщення вони підвищують теплозахист узимку. Стекла мають різне забарвлення: золотаве, блакитне, жовтогаряче та ін.

Електропровідне скло застосовується в будівництві для склопакетів, що використовують як джерела тепла. Електропровідні прозорі покриття наносяться на скло з метою обігріву скла й запобігання запотівання. Покриття наносять напилюванням на поверхню скла тонкої (0,5 мкм) плівки солей металевого срібла.

Скло, стійке до радіоактивних випромінювань застосовується при  будівництві АЕС і підприємств з виготовлення ізотопів. Для поглинання радіоактивних променів використовуються стекла з високим вмістом свинцю й бору. Наприклад, важке свинцеве скло густиною 6200 кг/м3, що містить 80 % оксиду свинцю, за захисною здатністю еквівалентне сталі.

Вироби й конструкції зі скла

Крім листового світлопроникного скла в будівництві застосовують світлопрозорі вироби й конструкції: склоблоки, склопрофіліт, склопакети, склобетонні конструкції і скляні труби.

Блоки скляні пустотілі застосовують для влаштування зовнішніх і внутрішніх огорож, які крім доброї світлопропускної здатності мають тепло- і звукоізоляційні властивості. Склоблоки мають вигляд герметично закритих порожніх скляних коробів із гладкими зовнішніми й ребристими внутрішніми поверхнями. Ребра й призми внутрішньої поверхні перешкоджають прямій видимості через блок. Номенклатура пустотілих скляних блоків, які випускають склозаводи країни, включає квадратні й прямокутні, незабарвлені й кольорові вироби. Світлопропускання  склоблоків  залежно  від їх виду змінюється в межах 30-55 % Склоблоки мають: термостійкість – 40 оС, межу міцності при стиску - 1,5 МПа й опір удару - 0,8-0,9 Дж/м3.

Профільне скло (склопрофіліт) – це погонажні довгомірні світлопрозорі вироби, яке застосовують для влаштування прозорих огорож і самонесучих стін, внутрішніх перегородок і прозорих плоских покрівель у будинках різного типу. Профільне скло виготовляється відкритого (швелерне, ребристе й т.д.) і замкнутого (коробчасте, овальне, трикутне й т.д.) перерізів (рис. 6.3). неармоване й армоване, безбарвне і кольорове, а також з аерозольним оксидно-металевим покриттям. Світлопропускання склопрофіліту - 73-82 %, теплопровідність - 0,76 Вт/м·оС, термостійкість – 70 оС.

Склопакети - вироби, що складаються із двох або більше пластин прозорого скла, з'єднаних між собою по контуру таким чином, що між ними утворюється герметично замкнуті прошарки, заповнені сухим повітрям або іншим газом. Вони застосовуються для скління вікон і дверей, вітрин, зенітних ліхтарів будинків різного призначення. Склопакети підрозділяються на клеяні, паяні й зварені, за числом шарів скла - на дво-, три- і чотирихшарові. Склопакетне скління має добру тепло- і звукоізолюючу здатність, не запотіває й не має потреби в протиранні внутрішніх поверхонь. Склопакети за призначенням підрозділяються на звичайні, світлорозсюючі, зміцнені, безосколкові, сонцезахисні, звукоізоляційні й електрообігрівальні.

Created by DPE, Copyright IRIS 2005

Склобетонні конструкції являють собою залізобетонний каркас, усередині якого на розчині покладені склоблоки. Застосовуються для заповнення зовнішніх світлових прорізів, скління сходових кліток, для улаштування прозорих перегородок і покриттів.

Скляна черепиця виготовляється в деяких країнах для влаштування світлопрозорих ліхтарів у покрівлях з керамічної або бетонної черепиці.

Труби скляні й фасонні частини до них застосовуються для напірних, безнапірних і вакуумних трубопроводів, використовуваних для транспортування рідких, газоподібних і твердих речовин з різними фізико-хімічними властивостями (за винятком плавикової кислоти) при температурі від -50 оС до           + 120 оС. Скляні труби випускають діаметром умовного проходу від 40 до 200 мм і довжиною від 1500 до 3000 мм. Основними недоліками скляних труб є їх крихкість і невисока термостійкість (близько 40 оС).

Оздоблювальні вироби зі скла. В останні десятиліття розроблений широкий спектр оздоблювальних скляних і склокристалічних матеріалів. За структурно-агрегатним станом вони підрозділяються на три групи:

- аморфні: кольорове листове скло, стемаліт, марбліт, скломармур, склоплитка, емальована плитка, килимово-мозаїчна плитка, смальта, склодрібка;

- гетерогенні аморфні системи на основі скла й газоповітряні суміші (килимово-мозаїчна плитка, глушена газоповітряними включеннями; пінодекор, порокерамзит, мозаїчна плитка; пемза, спечена зі склопорошку);

- гетерогенні склокристалічні матеріал - складаються зі склоподібної й кристалічної фаз (сигран, склокристаліт, склокераміт, склокремнезит).

Кольорове листове скло виготовляється на основі звичайного й термозміцненого скла. Фарбування поверхні здійснюється електрохімічним способом. Полотна головним чином бронзових кольорів мають світлопропускання 1,5-2 %. Застосовуються для декоративного скління вікон, дверей, перегородок, меблів, виготовлення вітражів і світильників. Для внутрішнього облицювання і влаштування перегородок застосовується декоративний триплекс (листи із запресованою між ними кольоровою або декоративною плівкою або тонкою тканиною). В Японії виробляється триплекс з декоративною плівкою, що імітує  природне каміння онікс.

Стемаліт - виробляють з плаского скла, внутрішня сторона якого у процесі виготовлення пофарбована керамічною емалевою фарбою й піддана термообробці, при якій відбувається закріплення емалі на склі і його зміцнення. Покриття може бути захищено тонким шаром алюмінію, який наносять у вакуумі. Скляні заводи випускають стемаліт 27 різних кольорів товщиною 5-7,5 мм із розмірами від 400х900 до 1500х 1100 мм. Основне призначення – оздоблення стін будинків.

Марбліт - листовий виріб з кольорового глушеного скла товщиною 5-25 мм із полірованою лицьовою поверхнею й рифленою тильною стороною.

Скломармур - різновид марбліту, що має мармуроподібне фарбування різних кольорів. Застосовується для декоративно-захисного облицювання стін будинків, покриття підлог, оформлення інтер'єрів, антикорозійного захисту будівельних конструкцій і футеровки резервуарів.

Оздоблювальна плитка - виріб з незабарвленого або кольорового глушеного скла розмірами від 50х50 до 150х 150 мм і товщиною 4-9 мм. Термостійкість плиток 40-45 оС. Лицьова поверхня плиток може бути гладкою або з різними рельєфними візерунками, тильна сторона - рифленою або шорсткуватою, що забезпечує краще зчеплення з розчином.

Емальована плитка виготовляється з кольорового віконного або візерункового скла шляхом його різання, нанесення на одну з поверхонь непрозорої емалі і її сплавки. Розміри плиток від 100х100 до 200х200 мм, товщина 4-6 мм. Призначена для внутрішнього облицювання будинків.

Килимово-мозаїчні скляні оздоблювальні плитки є одним з найбільш ефективних опоряджувальних матеріалів. Вони довговічні, мають морозостійкість і гігієнічні, надійно захищають фасади стін будинків від впливу зовнішнього середовища. Випускають розмірами 21х21х5 й 46х46х5 мм. У різних країнах виготовляють плитки до сотні різних кольорів і відтінків розмірами від 10х10 до 50х50 мм квадратні, прямокутні, кутові й круглі за формою. Фірма "Ла Валде" в Італії випускає 66 кольорів венеціанської скломозаїки. Там же фірма "Мураніта" випускає скломозаїку 96 кольорів.

Смальта – це шматочки глушеного кольорового скла неправильної форми розміром до 20 мм, виготовлені литтям скломаси або пресовані зі скляного порошку, використовують для декорації фасадів, виготовлення мозаїчних панно, художніх і декоративних композицій на фасадах будинків або в інтер'єрах. Палітра смальти перевищує 200 кольорів і відтінків.

Декоративна склодрібка застосовується замість керамічних скляних плиток і дає істотний економічний ефект. Склодрібка – це гранули розмірами від 0,4 до 1,0 мм із глушеного пофарбованого або незабарвленого скла. Скляна дрібка застосовується для декоративної обробки фасадних поверхонь стін й оформлення інтер'єрів.

Пінодекор - плити розміром 450х450 мм і товщиною до 40 мм, лицьова поверхня яких вкрита суцільною склоподібною кольоровою плівкою. Сировиною для виготовлення пінодекору служить склобій.

Сигран - склокристалічний матеріал, що імітує граніт, мармур. Одержують його методом пресування скла з шлакових розплавів. До цього різновиду належать і плити з авантюринового скла (природний авантюрин - це дрібнозернистий кварцит). Масове застосування знаходять хромові авантюринові стекла, які одержують на основі мінеральної сировини й металургійних шлаків з добавками оксидів хрому. Авантюринові стекла використовують і для покриття керамічних плиток як глазур. Застосовуються для внутрішньої й зовнішньої обробки інтер'єрів і вітражів, які працюють у відбитому світлі.

Склокристаліт - випускається у вигляді плит, одержуваних сплавкою гранул з безбарвного або пофарбованого скла. Розміри плит 300х300 й 300х150 мм. Застосовується для облицювання стін будинків і улаштування підлог.

Склокремнезит - облицювально-декоративний плитковий матеріал, одержуваний спіканням маси зі скляних гранул і наповнювачів (піску, глини, шамоту).

Склокераміт - оздоблювальний матеріал, одержуваний спіканням маси на основі відходів скла, глини й кварцового піску.

Піноскло – це штучний матеріал, подібний до пемзи. Процес виробництва піноскла полягає в спучуванні розмеленого скла, змішаного з невеликою кількістю (1-3 %) деревного вугілля, вапняку або інших матеріалів, що виділяють газ при температурі розм'якшення скла. Піноскло добре обробляється, склеюється, гвоздиться, повітропроникне й негігроскопічне. Виготовляють у вигляді блоків і гранул. Густина піноскла - 100-700 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності - 0,04-0,15 Вт/(м·оС), межа міцності при стиску - 0,1-15 МПа. Широко використовується в конструкціях як теплоізоляційний й звукопоглинаючий матеріал.

Блоки з піноскла застосовують для теплової ізоляції будівельних конструкцій, промислового устаткування, холодильників (в інтервалі робочих температур від -260 до +430 оС і відносній вологості до 97 %. Максимальні розміри виробів 475х400х120 мм.

Гранульоване піноскло застосовується як особливо легкий заповнювач у виробництві легкого й конструкційного або теплоізоляційного бетону; виготовляється шляхом спінювання в обертових печах гранул сирцю, отриманих з порошку скла, подрібненого в кульових млинах. Насипна густина гранульованого піноскла - 100-150 кг/м3.

Скляне волокно застосовується у виробництві композиційних будівельних матеріалів у вигляді безперервних ниток, тканин, полотна, рубаного скловолокна й скловати. Діаметр скловолокон 5-15 мкм. Міцність їх при розтяганні досягає 4000 МПа. Безперервне скловолокно одержують із розплаву методами механічного витягування з філ’єр плавильних ванн і намотування. Коротковолокнисті матеріали одержують відцентровим або дут’євим способами. Безперервне скловолокно використовують для виготовлення склониток і склотканини. Склонитки застосовують для виготовлення склопластикових труб і резервуарів методом намотування на відповідні оправлення.

Скловолокнисте полотно являє собою тонкий листовий матеріал з переплетених безперервних волокон, скріплених синтетичним в’яжучим. Застосовується як напівфабрикат для виготовлення гідроізоляційних і покрівельних матеріалів, зокрема склорубероїда.

Склотканини застосовують для виготовлення склотекстолітів на полімерному в’яжучому, а також у будівництві при теплоізоляції трубопроводів. Рубане скловолокно одержують різанням безперервного скловолокна, застосовують для підвищення міцності різних виробів на основі мінеральних в’яжучих й у виробництві склопластикових світлопрозорих плоских і хвилястих листів для покрівлі й обшивань тришарових панелей.

Ситали, шлакоситали й ситалопласти

Ситали - це склокристалічні матеріали, отримані зі скляних розплавів шляхом їх повної або часткової кристалізації. За структурою ситали являють собою композиційні матеріали зі склоподібної аморфної безперервної фазоматриці, наповненої дрібними кристалами скла. Середній розмір кристалів у ситалах 1-2 мкм, а товщина прошарків склофази не перевищує десятих часток мікрона. Об’єм кристалічної фази в ситалах досягає 90-95 %. Сировиною для виробництва ситалів є ті ж природні матеріали, що й для скла, але до чистоти сировини пред'являються дуже високі вимоги. Крім того, у розплав уводять добавки, каталізуючі кристалізацію при наступній термообробці. Як каталізатори кристалізації застосовують сполуки фторидів або фосфатів лужних і лугоземельних металів. Технологія виробництва виробів із ситалів не відрізняється від технології виробництва виробів зі скла, потрібна лише додаткова термічна обробка скла в кристалізаторі. Маючи полікристалічну будову, ситали, зберігаючи позитивні властивості скла, позбавлені його недоліків: крихкості, малої міцності при вигині, низької теплостійкості. За фізико-технічними властивостями ситали витримують порівняння з металами. Твердість ситалів наближається до твердості загартованої сталі. Термостійкість виробів із ситалів досягає 1100 оС. Ситали мають високу стійкість до впливу сильних кислот (крім плавикової) і лугів. Окремі види ситалів відрізняються жаростійкістю і здатністю паятися зі сталлю. Міцність ситалів при стиску - до 500 МПа.

У будівництві ситали використовують для влаштування підлог промислових цехів, у яких можуть бути протоки кислот, лугів, розплавів металів, а також рух важких машин. Високу техніко-економічну ефективність дає застосування ситалів для виготовлення хімічних апаратур і труб для транспортування високоагресивних середовищ і теплообмінників. За зовнішнім виглядом ситали бувають темних, сірих, коричневих, кремових, світлих кольорів, глухі й прозорі.

Шлакоситали є різновидом ситалів, виробництво яких одержало широкий розвиток. Це склокристалічні матеріали, одержувані шляхом керованої кристалізації скла, отриманого на основі металургійних шлаків, кварцового піску й деяких добавок. За зовнішнім виглядом шлакоситали  - щільні, тонкозернисті й непрозорі матеріали. Густина шлакоситалів - 2500-2700 кг/м3, межа міцності при стиску - до 650 МПа, термічна стійкість - до 750 оС. Можливе одержання також піношлакоситалу густиною 300-600 кг/м3, міцністю при стиску  6-14 МПа й термічною стійкістю до 750 оС, який може застосовуватися для теплової ізоляції трубопроводів теплотрас і промислових печей.

Ситалопласти - матеріали, виготовлені на основі фторопластів і ситалів, відрізняються більше високою хімічною стійкістю і зносостійкістю, ніж кожний з компонентів окремо. Застосовуються для виготовлення виробів, що працюють в умовах, де ні ситали, ні фторопласт не задовольняють за зносостійкістю до хімічного опору.

Вироби з кам'яних розплавів

Вироби з кам'яного лиття виготовляють із розплавів гірських порід або шлаків литтям у форми з наступною термічною обробкою. Вироби з кам'яних розплавів підрозділяються на щільні, ніздрюваті й волокнисті. За однорідністю й технічними властивостями вироби з лиття перевершують багато самих міцних природних кам'яних матеріалів. Залежно від вихідної сировини кам'яне лиття буває темного або світлого кольору. Для одержання виробів темних кольорів застосовують магматичні гірські породи - базальти й діабази. Для одержання світлого кам'яного лиття використають осадові гірські породи - доломіт, вапняк, мармур і кварцовий пісок.

Технологія одержання литих виробів включає операції дроблення, помелу, перемішування компонентів, плавлення, виливки виробів, кристалізації і відпалу. Плавлення діабазу й базальту найчастіше проводять у ванних печах або вагранках при температурі 1400-1500 °С, а при виготовленні світлого кам'яного лиття - в електропечах.

Щільні литі кам'яні вироби мають густину 2900­ 3000 кг/м3, високу морозостійкість, міцність при стиску - 200­-240 МПа, при розтягу - 20-30 МПа; їх стиранність до 5 разів менша, ніж у граніту, базальту й діабазу; висока хімічна стійкість, у тому числі до впливу концентрованих сірчаної й соляної кислот.

У будівництві литі кам'яні вироби використовують в особливо складних умовах експлуатації: брущатка для доріг, труби для агресивних середовищ, лицювальні плитки для підприємств хімічної промисловості.

Термозит (шлакова пемза) – ніздрюватий матеріал, одержаний у результаті спучування розплаву шлаків при швидкому охолодженні струменем води. Насипна густина щебеню з термозиту - 300­-1100 кг/м3 дозволяє його використовувати як ефективний легкий заповнювач для бетонів. Вартість такого заповнювача в 2-3 рази нижча вартості керамзиту.

Мінеральна вата – це волокнистий матеріал, отриманий з розплаву гірських порід або металургійних шлаків. Вату з розплаву гірських порід називають гірською, а з розплаву шлаків - шлаковою. Висока пористість вати, що містить порожнечі до 95 % за об’ємом, забезпечує їй відмінні тепло- і звукоізоляційні властивості. Довжина волокон у ваті від 2 до 60 мм. Виробництво мінеральної вати й виробів з неї не відрізняється від описаної вище технології виробництва скловати й виробів з неї. Ці вироби виготовляють марок від 50 до 250, мають теплопровідність від 0,032 до 0,077 Вт/(м оС). Мінераловатні вироби застосовують для теплоізоляції будівельних конструкцій при температурі ізолюємих поверхонь від -180 до +600 оС, а мінераловатні утеплювачі посідають перше місце серед всіх інших теплоізоляційних матеріалів.

Шлакове лиття

Відходи скла у різних країнах складають 28-38 % всіх побутових відходів. Крім того значні відходи скла утворюються на самих скляних заводах й у будівництві. У зв'язку з цим їх утилізація з метою захисту довкілля є важливим екологічним завданням, що в промисловості будівельних матеріалів знаходить певне вирішення. У наш час деякі фірми для виробництва склотари використовують 90 % скляного бою. У США й Канаді побудовано більше 30 експериментальних доріг з використанням більше 50 % склобою як заповнювача. Ця добавка поліпшує гальмування і збільшує довговічність доріг. Значне застосування відходів скла знайшли у виробництві оздоблювальних скляних матеріалів і виробів, а також блокового й гранульованого піноскла. Відходи шліфування скла застосовують як кремнеземистий компонент для заміни меленого піску при виробництві автоклавних силікатних виробів. Відходи каменездобичі й каменепилення найбільш значні у використанні за обсягом в порівнянні з іншими відходами промисловості. Використання їх у виготовленні виробів з кам'яних розплавів є важливим напрямком їх раціонального застосування. На металургійних заводах країн СНД щорічно утворюється більше 90 млн. т доменних шлаків. Значна частина їх використовується у виробництві шлакопортландцементу, шлакової пемзи, шлакового щебеню, шлаковати, шлакосилікатів.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я