ЛЕКЦИЯ № 4

силикатных расплавов, сырьем для которых служат распространенные горные породы и

некоторые побочные продукты промышленности

Минеральные расплавы в зависимости от исходного сырья разделяются на следующие группы:
стеклянные, каменные, шлаковые, ситаллы и шлакоситаллы

Материалы из сплавов обладают высокими показателями долговечности, химической стойкости к воздействию агрессивных сред, отличными декоративными свойствами, а некоторые из них и прозрачностью

Из минеральных расплавов, получают изделия самого различного назначения: листовые светопрозрачные, конструкционные, отделочные, облицовочные, трубы специальные, тепло- и звукоизоляционные материалы

от их химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в

результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должно быть обратимым

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

Без каких либо добавок способно образовывать стекло
SiO2, Р2О5 и В2О3.

В строительстве используют почти исключительно силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния SiO2

химической формулой, поэтому состав стекла условно выражают суммой оксидов

Состав строительного

стекла в зависимости от вида и назначения содержит оксиды (в % по массе):
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;
В2О3 – 0-5

Каждый из оксидов играет свою роль в процессе варки и формирования свойств стекла.

стойкость стекла

K2O придает блеск и улучшает светопропускание

CaO повышает химическую стойкость

стекла

Al2O3 повышает прочность, термическую и химическую стойкость стекла

В2О3 повышает скорость стекловарения

Для получения оптического стекла и хрусталя в шихту вводят оксид свинца, повышающий показатель светопреломления

основным относятся минеральное сырье и некоторые продукты промышленности: кварцевый песок,

сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия

Широко используются и отходы различных отраслей промышленности – доменные шлаки, кварцсодержащие материалы, тетраборит кальция, стеклобой и др.

разделяются на две группы:
- ухудшающие качества стекломассы (оксиды

Mn, Fe, Cr, Ti, Va);
- соответствующие основным компонентам состава стекла (оксиды Na, K, Ca, Mg, Al)

●Примеси первой группы придают стеклу нежелательную окраску, а также могут привести к образованию пороков в стекле в виде включений
●Примеси второй группы учитываются при расчете состава шихты

шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств

Осветлители

(сульфаты Na и Al, калиевая селитра, мышьяковистый ангидрид) способствуют удалению из стекломассы газовых пузырьков

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

Красители придают стеклу заданный цвет, например, соединения: Со – синий, Mn – фиолетовый, Fe – коричневый и сине-зеленый, Cr – зеленый цвета);

материалов;
приготовление шихты;
варка стекла;
формование изделий и их отжиг

Обработка

включает дробление и помол материалов, сушку, просеивание

Приготовление шихты включает операции усреднения, дозирования и смешения. Шихта считается качественной, если отклонение от заданного состава ее не превышает ±1%

Стекловарение производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного (ванные) или периодического (горшковые) действия.

твердом виде, а затем в расплаве.

С повышением температуры в расплаве

полностью растворяются тугоплавкие компоненты SiO2 и Al2O3 – образуется стекломасса, которая неоднородна по составу и насыщено газовыми пузырьками, поэтому ее называют варочной пеной

Для осветления и гомогенизации температуру стекломассы повышают до 1500-1600оС.
При этом вязкость снижается, облегчается удаление газовых включений и получается однородный расплав

Стекловарение завершается охлаждением стекломассы до температуры, при которой можно вырабатывать стеклоизделие

2 – лодочка;
3 – охладители;
4 – шахта машины;

5 – валки;
6 – плоскости для сколжения осколков;
7 – выдача готового продукта.

– флоат-ванна;
4 – отверстие для доставки газа и давления на

защитный слой;
5 – печь отжига; 6 – расплавленное олово

выдуванием

Формование листового стекла производится путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты

из расплава, прокатом или способом плавающей ленты (флоат-способом)

Отжиг – операция для предотвращения возникновения внутренних напряжений, приводящих к саморазрушению стеклоизделий при быстром охлаждении изделий для закрепления их формы

Закалка – операция для получения стекла с повышенной прочностью, проводится доведением стекла до пластического состояния и затем резким охлаждением поверхности

Заключительная обработка изделий – шлифование, полирование, декоративная отделка

– 2200-60 00кг/м3, теплоизоляционных стеклоизделий – 15-600 кг/м3

Прочность 600-1000 МПа

и более, стеклянных волокон диаметром 4-10 мкм – 100О-4000 Мпа
У стекла отсутствуют пластические деформации

Хрупкость – основной недостаток стекол

Коэффициент светопропускания – до 0,89

Теплопроводность в зависимости от состава стекла – 0,5-1 Вт/(моС)

или цветное, увиолевое, закаленное, многослойное (триплекс), теплопоглощающее, теплооотражающее, электропроводящее, устойчивое

к радиоактивным излучениям стекла

Светопрозрачные изделия и конструкции – блоки стеклянные пустотелые, профильное стекло, стеклопакеты, стеклобетонные конструкции, стеклянная черепица, трубы стеклянные и фасонные части к ним;

Облицовочные изделия из стекла – стемалит, марблит, стекломрамор, смальта, пенодекор, сигран, стеклокристаллит и т.д.;

Теплоизоляционные изделия – пеностекло, материалы на основе стекловолокна, стекловолокнистый холст

для окон; для офиса

путем их полной или частичной кристаллизации
Объем кристаллической фазы в ситаллах

достигает 90-95%
Сырье – то же, что и для стекла
Термостойкость – 11000С
Стойки к воздействиям сильных щелочей
Прочность при сжатии 500МПа
Применяются для устройства полов промышленных цехов, где могут быть проливы кислот, щелочей, расплавов металлов, а также движение машин
Цвет – темный, серый, коричневый, кремовый, глухой или прозрачный

Шлакоситаллы получают кристаллизацией стекла на основе металлургических шлаков, кварцевого песка и некоторых добавок
Внешне плотные, тонкозернистые, непрозрачные, плотность – 2500-2700 кг/м3, прочность при сжатии – 650 МПа, термостойкость – до 7500С

из расплавов горных пород литьем в формы с последующей термической

обработкой

Сырье – известняк, доломит, мрамор, кварцевый песок, базальт, диабаз

Плотность – 2900-3000 кг/м3, прочность при сжатии – 200-240 МПа

Используют для укладки дорог, как облицовочные плитки, трубы, для химической промышленности

Термозит (шлаковая пемза) – заполнитель для бетона
Минеральная вата и изделия из нее – для теплоизоляции поверхностей от 180 до 6000С