3.3. Керамические изделия.

Современная керамическая черепица в зависимости от способа производства и конфигурации бывает (рис.) штампованная пазовая (а), ленточная пазовая (б) и ленточная плоская (в). Для коньков и перегибов крыши выпускают черепицу специальной формы.

3.4. Стекло и стеклянные изделия. Основы производства стекла.

…

Основные этапы стекольного производства.

Это подготовка сырья, стекловарение и формование стеклоизделий.

Подготовка сырья. Основные сырьевые материалы для получения стекла: кварцевый пе­сок, сода, известняк, сульфат натрия. В производстве стекла используют чистые кварцевые пески с небольшим количеством железа. Из расплава смеси кварцевого песка и соды (сода уменьшает температуру плавления) получают стеклообразное вещество, растворимое в воде (растворимое стек­ло). Известняк и доломит в составе сырьевой смеси придают стеклу нерастворимость в воде.

Вспомогательные сырьевые материалы. В сырьевую смесь добавляют:

• осветлители вещества, способствую­щие удалению из стекломассы газовых пузырей;

• обесцвечиватели — вещества, обецвечивающие стекольную массу;

• глушите­ли — вещества, делающие стекло непрозрачным.

Красители для стекла могут быть молекулярными, полностью растворяющимися в стекломассе, и коллоидными, равномерно рас­пределяющимися в стекломассе в виде мельчайших (коллоидных) частиц. К первым относятся соединения кобальта (синий цвет), хрома (зеленый), марганца (фиолетовый), железа (коричневый и сине-зеленые тона), а ко вторым — металлическое золото (рубино­вый), серебро (желтый), селен (розовый).

Перед варкой стекла сырьевые материалы измельчают, тщатель­но смешивают в требуемых соотношениях, брикетируют и подают в стекловаренную печь.

Стекловарение. Обычное стекло получают в непрерывно дейст­вующих ванных печах с полезным объемом до 600м³ и суточной производительностью более 300т. Для варки специальных (оптиче­ских, цветных и др.) стекол применяют периодически действующие ванные, а также горшковые печи.

Стекловарение — главнейшая операция стекольного производ­ства. На первой стадии этого процесса — силикатообразовании — щелочные компоненты образуют с частью кремнезема сили­каты, плавящиеся уже при 1000... 1200 °С. В этом расплаве при даль­нейшем нагревании растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO₂ и А1₂О₃. Образующаяся при этом масса неодно­родная по составу и насыщена газовыми пузырьками.

Удаление пузырьков и полная гомогенизация расплава осущест­вляется на второй наиболее длительной стадии стекловаре­ния — стеклообразовании — при температуре 1400... 1600 °С. Третья заключительная стадия — студка — охлаждение стекломассы до температуры, при которой она приобретает оптимальную для дан­ного метода формования стеклоизделий вязкость. Для оконного стекла это 950…1100°С.

Формование. Метод выработки (формования) зависит от вида изделия. Для получения строительного стекла используют вытяжку, прокат, прессование.

При охлаждении стекла вследствие низкой его теплопроводно­сти в нем возникают большие градиенты температур, вызывающие внутренние напряжения. Наиболее опасным моментом с этой точки зрения является переход стекла от вязкопластического состояния к хрупкому, поэтому для внутренних напряжений после формования производят отжиг — охлаждение по специальному режиму: быстрое до начала затвердевания стекломассы, очень медленное в опасном интервале температур (600..300 °С) и вновь быстрое до нормальной температуры.

Основной вид строительного стекла — листовое. С начала XX в. большая часть листового стекла стала производиться (а в России производится и до сих пор) методом вертикального вытягивания на машинах ВВС. Так по­лучают стекла толщиной до 6мм.

Суть метода сводится к следую­щему. Лента стекла формуется из стекломассы лодочкой (шамотным брусом с прорезью), удерживаемой на надлежащем уровне штангами. Стекломасса выдавливается в щель лодочки и оттягивается вверх валками машины в виде ленты шириной до 4,5м. Скорость вытягивания достигает 2 м/мин. Проходя между холодильниками 3 от лодочки до первой пары валков, стекломасса охлаждается настолько, что становится твердой и валки не оставляют на ней отпечатков (I зона). Далее стекло валками 5 подается в шахту высотой 5-7м. В нижней части шахты производится отжиг стекла (II зона), верхней части стекло охлаждается окончательно и, выходя на отломочную площадку 7, нарезается на требуемые размеры.

В 1959 г. появился новый способ получения высококачественного стекла — флоат-метод (от англ. float — плавать). Суть метода заключается в том, что стекломасса выливается на поверхность расплавленного металла (обычно олова). Из-за большой разницы в плотностях стекла (2550 кг/м³) и олова (7290 кг/м³) стекломасса растекается по поверхности расплавленного олова и, остывая на ней, образует лист с идеально ровной полированной поверхностью. Производительность установок, работающих по флоат-методу, до 3...4 тыс. м² в час. Размер получаемых листов: ширина до 4 м; толщина от 2 до 25 мм. Преимущества флоат-метода — стабильная толщина листа и высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки. В Европе большая часть стекла вырабаты­вается именно этим методом.

Свойства строительного стекла. Плотность стекла равна 2,5 г/см³. Стекло обладает высокой прочностью на сжатие, малой ударной прочно­стью, имеет относительно невысокую теплопроводность (0,7-0,8 Вт/ м • °С) вследствие аморфной структуры. Важнейшее свойство стекла — светопропускание — находится на уровне 88-90%. Стекло имеет химическую стой­кость к большинству агрессивных веществ за исключением плавиковой и фосфорной кислот и является долговечным материалом. Звукоизолирующая способность стекла очень высока. Стекло толщиной 1см по звукоизоляции соответствует кирпичной стене в полкирпича 1см.

…

З.5. Стеклокристаллические материалы и литые каменные изделия.

Ситаллы — это стеклокристаллические материалы, получаемые из силикатного расплава путем направленной кристаллизации за счет добавок титана, циркония, лития и специальной термообработки.

Процесс изготовления ситаллов включает варку стекла опре­деленного состава, формование из него прокатом или прессова­нием изделий и специальную термообработку. Их нагревают и выдерживают при температуре, соответствующей образованию центров кристаллизации, а затем при температуре максимальной скорости роста кристаллов. Изменяя время и температуру тер­мообработки, можно получать кристаллы необходимых разме­ров и нужное количество кристаллической фазы.

В структуре ситалла равномерно распределенные мельчайшие кристаллы, соединенные прослойками стекла (5-10% по объему). Ситаллы представляют собой тон­козернистые материалы с очень высокими физико-механическими свойст­вами. Благодаря такому строе­нию ситаллы сохраняют в себе многие положительные свойства стекла, в том числе и его технологичность, но лишены его недостат­ков: хрупкости, низкой термостойкости.

Один из видов ситалла -— шлакоситалл — получают на основе доменных шлаков. Этот материал обладает высокой прочностью (в том числе ударной), диэлектрической непроницаемостью, химической стойкостью, малыми температурными деформациями, износостойкостью. Применяют для фундаментов машин, подоконников, ступеней, облицовочных плит, по­лов химических производств и труб для агрессивных сред.

В строительстве применяют листы и плиты из прокатного белого и черного шлакоситалла, а также цветные изделия, полу­чаемые путем нанесения на поверхность шлакоситалла силикат­ных красок. Шлакоситаллы применяют для наружной и внут­ренней облицовки стен, колонн, устройства покрытий полов, особенно в зданиях с высокой влажностью и агрессивной сре­дой, для футеровки желобов, бункеров, химической аппарату­ры и др.

Литые каменные изделия изготовляют из расплавов магматических горных пород — базальта, диабаза (темное литье), а также карбонатных горных пород — доломита, известняка, мрамора, кварцевого песка (свет­лое литье). Изделия обладают высокой плотностью, прочностью, химиче­ской стойкостью и, в том числе, кислотостойкостью. Получают плотные каменные изделия (облицовочные плитки для предприятий химической промышленности, мелкоштучные дорожные изделия — брусчатка, бор­дюрный камень), а также волокнистые материалы (минеральная вата и из­делия из нее) и др.