Структура и состав строительного стекла. Свойства строительного стекла.

Стекло - твердый аморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава.
Для придания стеклу нужных свойств ( цвета, прозрачности, химической и механической стойкости) используются химические соединения бора, алюминия, магния, кальция, бария, свинца, натрия, калия, железа, серы. Общая классификация стекла по назначению: строительное стекло; тарное стекло; техническое; сортовое.  Строительным стеклом называют изделия из стекла, применяемые для остекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и др. частей зданий. СОСТАВ. Стекло не является химическим веществом с определенным составом, который может быть выражен химической формулой; поэтому состав стекол условно выражают суммой оксидов (например, состав обычного оконного стекла SiO, — 70..72 %; Na2O — 14...15 %; CaO — 6,5...7 %; MgO - 4 %; Ai2O3 - 2 % ).

   Материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и вспомогательные.
Главные сырые материалы содержат кремнезём, борный и фосфорный гидриды, окись алюминия, оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, окись свинца, цинка и др.
Кремнезём - главная часть стекла, вводимая в виде молотого кварца. Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и зерновым составом. Вредными примесями являются соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный цвет. Размер зёрен песка для стекловарения должен находиться в пределах 0,2-0,5 мм.
Окись алюминия Аl2О3вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия или в виде чистого глинозёма. Окись натрия Na2O вводится с одной кальцинированной содой либо (частично) с селитрой.

 Окись калия К2О вводится в виде солей —кислой или азотнокислой (селитра); применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол.

Окись лития используется при выработке опаловых и некоторых специальных стекол и даётся в виде содержащих литий минералов.

Окись кальция СаО вводится преимущественно в виде мела или известняка;

 окись магния MgO —в виде доломита, магнезита или жжёной магнезии.

 Окись бария применяется в виде углекислого, азотнокислого и сернокислого бария; используется при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах находит применение окись свинца, которая вводится в виде сурика или глёта.

Окись цинка применяется в производство оптических, химико-лабораторных и некоторых других стекол.

 К вспомогательным сырым материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, а также восстановители.

СТРУКТУРА. Стекло — аморфное вещество. По агрегатному состоянию занимает промежуточное положение между жидким и кристаллическим веществами. Однако упорядоченность расположения атомов существует и в стеклах. Для плавленого кварца и силикатных стекол остаются в силе общие законы кристаллохимии силикатов; каждый атом кремния в них тетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода, но эти тетраэдры сочетаются друг с другом беспорядочно, образуя непрерывную пространственную сетку, в пустотах которой тоже беспорядочно располагаются ионы металлов. Благодаря этому один «микроучасток» стекольной массы отличен по атомному строению от другого, соседствующего с ним. Этим и объясняется отсутствие у стекла постоянной точки плавления, постепенность перехода его из твердого в жидкое состояние и обратно.

 СВОЙСТВА  Строительное стекло чаще подвергается изгибу, растяжению и удару,  поэтому главным показателем, прочность при растяжении и хрупкость. Расчетный теоретический предел прочности стекла при растяжении составляет 12 000 МПа, практически эта величина ниже в 200...300 раз, и колеблется от 30 до 60 МПа (при сжатии — 700... 1000 МПа и более). Это объясняется тем, что в стекле имеются ослабленные участки (трещины, внутренние напряжения). На прочность стекла оказывают влияние и технологические дефекты, инородные включения.

Хрупкость — главный недостаток стекла, проявление хрупкости у материалов является следствием сочетания нескольких факторов: низкое значение отношения прочности материала на разрыв к его модулю упругости Rp/E и высокая скорость и отсутствие препятствий для распространения трещин.

Оптические свойства стекла характеризуются светопропускаиием (прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием и др. Обычные силикатные стекла  пропускают всю видимую часть спектра и не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

 Теплопроводность различных видов стекла составляет 0,5... 1 Вт/(м*°С). Коэффициент линейного температурного расширения стекла относительно невелик. 

Звукоизолирующая способность стекла относительно высока. По этому показателю стекло толщиной 1 см соответствует кирпичной стене в полкирпича — 12 см.