Справочник строителя | Стекло

КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКОЛ, ИХ СОСТАВЫ

По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, металлические, оксидные, галогенидные, халькогенидные, сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные и др.

Краткая характеристика этих стекол следующая.

Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов - сера (S), селен (Sе), мышьяк (Аs), фосфор (Р), углерод (С). Стеклообразные серу и селен удается получить при быстром переохлаждении расплава; мышьяк - методом сублимации в вакууме; фосфор - при нагревании под давлением более 100 МПа; углерод - в результате длительного пиролиза органических смол. Промышленное значение находит стеклоуглерод, обладающий уникальными свойствами - он способен оставаться в твердом состоянии до 3700°С, имеет низкую плотность 1500 кг/м³, обладает высокой прочностью, электропроводностью, химически стоек.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента ВеF₂ Многокомпонентные составы фторобериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция и бария. Фторобериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой стойкости к действию жестких излучений, включая рентгеновские и γ-лучи, агрессивных сред - фтор, фтористый водород.

Халькогенидные стекла получают в бескислородных системах типа Gе-Аs-Х, Gе-Sb-Х, Gе-Р-Х, где X-S, Sе, Те. Они прозрачны в ИК-области спектра, обладают полупроводниковой проводимостью электронного типа, обнаруживают внутренний фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в ЭВМ в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.

Оксидные стекла. Наибольшее значение в технике и в строительстве имеют оксидные стекла, которые представляют собой обширный класс соединений. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO₂, GеO₂, В₂O₃, Аs₂O₃ Большая группа оксидов - ТеO₂, ТiO₂, SеO₂, МоO₃, WO₃, ВiO₃, Аl₂О₃, Gа₂O₃, V₂O₃ - образует стекла при сплавлении с другими оксидами или смесями оксидов. Например, легко образуются стекла в системах СаО - Аl₂O₃ - В₂O₃; СаО - Аl₂O₃; Р₂О₅ - V₂О₅; МеmОn – P₂O₅ – V₂O₅.

В зависимости от основных стеклообразующих компонентов (стеклообразователей) различают оксидные стекла:

силикатные – SiO₂;

алюмосиликатные - Аl₂O₃, SiO₂;

боросиликатные - В₂O₃, SiO₂;

бороалюмосиликатные - В₂O₃, Аl₂O₃, SiO₂;

алюмофосфатные - Аl₂O₃, Р₂O₅;

бороалюмофосфатные - В₂O₃, Аl₂O₃, Р₂O₃;

алюмосиликофосфатные - Аl₂O₃, SiO₂, Р₂O₅;

фосфорванадатные - Р₂O₅, V₂O₅;

силикотитанатные - SiO₂, TiO₂;

силикоцирконатные - SiO₂, ZrО₂.

Промышленные составы стекол содержат, как правило, не менее 5 компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более 10 компонентов.

Однокомпонентное кварцевое стекло на основе диоксида кремния SiO₂, широко использующееся в технике и быту, наиболее простое по составу.

Двухкомпонентные - бинарные щелочно-силикатные стекла состава Ме₂O-nSiO₂, где Me-Na, К; n=2...4, так называемые растворимые (жидкие) стекла, имеют большое промышленное значение, широко применяются в строительстве для получения кислотостойкого цемента, а также для реставрационных работах. Так, силикат натрия растворимый выпускается заводами России по ГОСТ Р50418-92.

Многокомпонентные оксидные стекла. Основу промышленных стекол - оконного, архитектурно-строительного, сортового, автомобильного, тарного и других - составляют композиции тройной системы Na₂O(К₂O)-СаО- SiO₂, при массовых содержаниях (%):SiO₂ - 60...80, СаО - 0...10, Na₂O - 10...25.

Промышленные составы силикатных стекол кроме SiO₂, Na₂O, СаО содержат МgO, который способствует снижению склонности к кристаллизации, и оксид алюминия Аl₂O₃, повышающий химическую стойкость стекол. Сортовые стекла содержат K₂O, РbО, ZnО (табл.1).

Таблица 1. Химический состав некоторых промышленных стекол

Важно отметить, что физико-механические свойства стекла зависят от входящих в него оксидов. В общем виде можно отметить влияние главных составляющих стекла.

Кремнезем SiO₂ - главная составная часть всех силикатных стекол; в обычных стеклах его концентрация составляет 70...73% по массе*. (* Здесь и далее все составы стекол приводятся в % по массе.) Он повышает вязкость и тугоплавкость стекломассы, улучшает химические и физические свойства стекла, повышает прочность, химическую и термическую стойкость, снижает плотность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), показатель светопреломления.

Оксид алюминия Аl₂O₃ повышает тугоплавкость, вязкость и температуру размягчения, поверхностное натяжение расплава стекла, улучшает механические свойства, теплопроводность, химическую стойкость, снижает ТКЛР.

Оксид бора В₂O₃ снижает температуру плавления, вязкость, поверхностное натяжение и склонность расплава стекла к кристаллизации и ТКЛР, увеличивает термо- и химическую стойкость, улучшает химические свойства.

Оксиды щелочных металлов (Na₂O, К₂O, Li₂O) играют роль плавней, снижая температуру плавления стекольной шихты и вязкость расплава. В обычных стеклах концентрация их не превышает 14...15 %. Они повышают плотность, ТКЛР, диэлектрическую проницаемость и снижают химическую стойкость, электросопротивление стекла.

Поташ К₂СO₃ придает стеклу чистоту, блеск, прозрачность, увеличивая его светопреломление и применяется для производства лучших сортов стекла, в частности хрусталя - одного из видов стекла, используемого для высокохудожественных светильников.

Оксиды СаО, МgO, ZnО и РbО повышают механическую прочность, химическую стойкость, показатель светопреломления стекла и улучшают внешний вид стеклоизделий.

Архитектурно-строительные стекла классифицируются по виду и назначению: листовое строительное и декоративное стекло; облицовочное стекло (цветные коврово-мозаичные плитки, стемалит и др.), стекло для санитарно-технических устройств и оборудования внутренних помещений; стеклянная осветительная арматура; конструктивно-строительные элементы из стекла (блоки, профильное стекло, панели и пр.); тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло, стекловолокнистые материалы, стеклоткани).

Стекло, как известно, уникальный материал, обладающий комплексом самых различных свойств. В зависимости от назначения стекла в строительстве используется преимущественно то или иное характерное его свойство или их комплекс.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях