ветление стекломассы, а мельчайшие пузырьки перестают быть видимыми.
Стадия гомогенизации (усреднения) наблюдается параллельно со стадией дегазации.
Стадия студки стекла – этап, при котором происходит равномерное понижение температуры на 200–300 °С для обеспечения необходимой вязкости стекломассыпривыработке стекла.
Для выработки листового стекла применяют вытягивание, прокат и огневую полировку; вытягиванием получают оконное стекло толщиной до 6 мм, прокатом и огневой полировкой – витринное, армированное и другие виды стекла. После выработки стекла оно подвергается отжигу и закалке для уменьшения хрупкости и повышения прочности.
3.5.1. Изделия из стекла
Обычное оконное стекло изготовляют в виде листов толщиной от 2 до 6 мм. Размеры листов – от 400х500 мм до 1600х2200 мм. Помимо оконного стекла изготовляется витринное, декоративное, армированное бесцветное и цветное, прозрачное и непрозрачное; стекло закаленное, отличающееся высокой прочностью на удар и изгиб; стекло профильное: швеллерное и коробчатое.
Увиолевое стекло пропускает 25-75% ультрафиолетовых лучей и применяется для остекления оранжерей и заполнения оконных проемов детских и лечебных заведений. Такое стекло получают из шихты с минимальными примесями оксидов железа, титана, хрома.
Многослойное стекло (триплекс), армированное или неар-
мированное, состоит из нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой, чаще всего из поливинилбутирольной пленки. При ударе это стекло не дает осколков и является безопасным.
Теплопоглощающее стекло предназначено для защиты интерьеров зданий от воздействия прямого солнечного излучения и уменьшения солнечной радиации в помещениях. Стекла голубого, серого и бронзового оттенков получают введением в состав стекломассы оксидов кобальда, железа или селена.
76
Электропроводящее стекло применяется в строительстве для стеклопакетов, используемых как источник тепла. Электропроводящие прозрачные покрытия наносятся на стекло напылением тонкой пленки солей серебра.
Стеклянные блоки – это полые светопрозрачные детали с различной фактурой внутренних и наружных поверхностей. Эти изделия предназначены для заполнения световых проемов. Раз-
меры – 194х194х98 мм.
Профильное строительное стекло представляет собой эле-
менты швеллерного или коробчатого сечения. Используется для светопрозрачных ограждений и самонесущих стен в строительстве.
Стеклопакеты представляют собой два или несколько листов стекла, герметично соединенных по периметру. Применяют для остекления промышленных, гражданских и общественных зданий.
Стемалит – изделие из листов плоского стекла, внутренняя сторона которых в процессе изготовления окрашена керамической эмалевой краской и подвергнута термообработке, при которой происходит закрепление эмали на стекле и его упрочнение. Применяют для облицовки стен зданий.
Марблит – листовое изделие из цветного стекла толщиной 5-25 мм с полированной лицевой поверхностью и рифленой тыльной стороной.
Стекломрамор – разновидность марблита, имеющая мраморовидную окраску различных цветов. Применяется для деко- ративно-защитной облицовки стен зданий, покрытий полов, оформления интерьеров, антикоррозийной защиты строительных конструкций и футеровки резервуаров.
Стекловолокно и стеклянная вата подробно рассмотрены в разделе теплоизоляционных материалов.
3.5.2. Каменное и шлаковое литье
Производство каменных литых изделий включает подготовку шихты, ее плавление, отливку изделий, кристаллизацию и отжиг. Подготовка шихты заключается в дроблении и помоле сырьевых материалов, их тщательном перемешивании до получения однородной массы.
77
Материалы из каменного расплава обладают высокой прочностью, износостойкостью и стойкостью в химически агрессивных средах. Сырьем служат горные породы, преимущественно базальты и диабазы, обладающие пониженной вязкостью в растворах. Для плавки шихты используют шахтные, ванные, вращающиеся и электрические печи.
Плавка базальта производится при температуре 1450 °С. Готовый расплав стекает в разливочный копильник, где охлаждается до температуры 1250 С. Охлаждение расплава благоприятно сказывается на структуре отливаемых изделий и уменьшает количество усадочных дефектов. Отливки подвергают кристаллизации и отжигу.
Для получения светлого каменного литья используют печи с вертикальными угольными электродами. Температура плавления светлой каменной массы несколько выше – 1500 °С. При варке происходит осветление массы, постепенное исчезновение темного оттенка, обусловленного присутствием оксидов железа. Последние восстанавливаются углеродом, образуя ферросилиций, который оседает на дно печи и удаляется. Часть свободного углерода сгорает, и углекислый газ удаляется при дегазации.
Для разливки расплава применяют формы из чугуна или жароупорной стали. При охлаждении каменного литья в формах начинается кристаллизация. Для получения заданной структуры важно строго регулировать время кристаллизации, необходимое для перехода массы из жидкого состояния в кристаллическое. За процессом кристаллизации следует стадия медленного охлаждения – отжиг, в процессе которого снимаются температурные напряжения. Охлаждение в формах и отжиг производятся в специальных печах (муфельных, тоннельных или камерных). Кристаллизация осуществляется при температуре 800–900 °С, затем изделия поступают в зону отжига и далее – на склад готовой продукции.
Способ литья представляет возможность быстро и экономно готовить из природных каменных материалов изделия любой формы, причем по своей однородности и техническим свойствам плотные изделия из плавленых каменных пород зачастую превосходят природные каменные материалы.
78
Широкое применение нашли плитки для полов в помещениях с агрессивными средами, облицовочные изделия для химических предприятий, брусчатка для мощения дорог, минеральная вата и изделия из нее.
Шлаки металлургической промышленности являются ценным сырьем для получения различных материалов. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономично, поскольку не требуется дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах и значительно снижаются удельные капитальные вложения в себестоимость единицы продукции. Однако для обеспечения надлежащего качества выпускаемых изделий шлаковые расплавы нуждаются в обогащении специальными добавками, что несколько усложняет производство.
Шлаки в огненно-жидком состоянии используют как готовый расплав для получения плотных изделий (половых плит, облицовочной плитки), легких материалов (шлаковой ваты, шлаковой пемзы) и шлакоситаллов.
Для отливки шлаков на подготовленной площадке устанавливают кассетные металлические формы в виде ячеек заданных размеров и формы (камни, плиты и т.д.). Для свободного перераспределения шлака между ячейками в боковых стенках форм имеются отверстия. Во избежание переохлаждения нижней части изделий дно формы покрывают тонкоизмельченным шлаком. В верхней части формы защитой от быстрого охлаждения служит покровный слой шлака толщиной 10–15 см. Охлаждаясь под ним, изделие проходит стадии кристаллизации и отжига, приобретая плотную кристаллическую структуру и высокую механическую прочность. Камни и плиты из шлакового литья идут для устройства покрытий дорог, тротуаров и полов промышленных зданий.
Шлаковая пемза представляет собой ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания шлака при его быстром охлаждении. Вспучивание шлака осуществляется на специальных машинах центробежным, струйным способами или в бассейнах.
При центробежном способе расплавленный шлак подают в приемный бункер, а затем в центробежную машину, куда одновременно поступает вода. Расплавленный шлак под действием лопастей вращающейся крыльчатки распыляется, вспучивается парами воды и под действием центробежной силы отбрасывается на охлаждаю-
79
щий экран, под которым расположен приемный бункер и транспортер для удаления готовой шлаковой пемзы.
Щебень из шлаковой пемзы является хорошим материалом для изготовления легких блоков. Применение в строительстве шлаковой пемзы в качестве пористого заполнителя позволяет снизить стоимость наружных стеновых панелей по сравнению с кирпичными стенами на 25–30% и сократить удельные капитальные вложения на организацию производства искусственных легких заполнителей в 2–3 раза.
Шлакопемзовый песок в последнее время нашел широкое применение для изготовления шлаковых асфальтобетонов. Покрытия из такого вида асфальтобетона более долговечны, морозо- и трещиноустойчивы, обладают повышенной шероховатостью.
Из шлаковых расплавов получают также шлаковую вату, используемую для изготовления теплоизоляционных материалов.
Введение в состав стекломассы специальных добавок – кристаллизаторов процесса кристаллизации с дополнительной после формования термической обработкой стекол по строго определенному режиму – позволяет получать стеклокристаллические материалы, отличающиеся от стекла как по структуре, так и по свойствам – ситаллы. Их название образовано путем сокращения двух слов: силикаты и кристаллы. Ситаллы можно также получать из шлаков черной или цветной металлургии с добавками кристаллизаторов.
Ситаллы имеют плотную мелкокристаллическую структуру и высокие показатели таких свойств, как прочность, твердость, химическая стойкость, стойкость к тепловым воздействиям.
Ситаллы могут иметь темный, коричневый, серый и кремовый цвета. Материал обладает большой прочностью – до 500 МПа. Получают ситаллы методом вытягивания, выдувания, прокатки и прессования, добавляя к стеклянным расплавам улучшающие кристаллизацию вещества – минерализующие катализаторы: соединения фторидов и фосфатов щелочных или щелочноземельных металлов, способных легко кристаллизоваться из расплавов. По сравнению с производством изделий из стекла технология ситаллов сложнее – требуется дополнительная термическая обработка стекла в кристаллизаторе, в процессе которой стекло переходит в стеклокристаллическое состояние.
80