Свойства материалов и изделий из стекольных расплавов.

 

Стекло — материал, обладающий комплексом разнообразных, не присущих другим видам строительных материалов свойств. Прозрачность, высокая химическая стойкость и высокая при сжатии механическая прочность позволяют применять стекло там, где использование других строительных материалов затруднено или даже исключено.

Свойства стекла зависят от многих факторов: состава, режима теплообработки, состояния поверхности, размеров образца и др. Прочность стекла при сжатии достигает 700—1000 МПа, прочность при растяжении значительно ниже – 30 …80 МПа. Учитывая, что в строительных конструкциях стекло подвергают изгибу, растяжению и удару, важным прочностным показателем стекла является прочность при растяжении. В значительной мере она зависит от сечения испытуемого образца. У стеклянного волокна диаметром 10~4 см прочность при растяжении повышается до 200—500 МПа. Однако и эта величина значительно меньше теоретической расчетной прочности стекла, которая составляет 12 000 МПа. Это объясняется тем, что как в массе стекла, так и на его поверхности имеются ослабленные участки (трещины, микронеоднородности), по которым и начинается разрушение. На прочность стекла оказывают влияние внутренние дефекты, инородные включения {непровар, частицы огнеупора от футеровки печи и т. п.) и свиль (химически неоднородные участки). Как и для других материалов, для стекла характерно явление усталости. При долговременной нагрузке прочность его меньше, чем при кратковременной.

Основной недостаток стекла — хрупкость, определяемая рядом факторов. Основной из них — отношение модуля упругости материала к прочности при растяжении E/Rp; чем больше это отношение, тем при меньшей деформации напряжение в материале достигает предела прочности. Модуль упругости стекла составляет 4,5-104—9,8-104, МПа а показатель хрупкости E/RP — 1300—1500, в то время как для стали этот показатель равен 400—450, для резины—0,4—0,6.

Высокий модуль упругости определяет также опасные напряжения, развивающиеся в стекле при термических нагрузках, хотя коэффициент линейного термического напряжения для стекла сравнительно невысок—(8,5—9) • 10~6 1/К. С этим коэффициентом тесно связана и термостойкость. Чем меньше коэффициент термического расширения, тем выше способность стекла выдерживать резкие перепады температур. Необходимо, однако, учитывать, что термостойкость существенно зависит от толщины и формы изделия. Например, листовое стекло толщиной 2 мм выдерживает перепад температур в 100 К, а толщиной 5 мм —только 60 К.

Характерными и особыми свойствами стекла лак строительного материала являются свойства оптические. К ним относятся све-топропускание (прозрачность), светопреломление, отражение, рассеивание и т. д. Обычное силикатное стекло хорошо пропускает всю видимую часть спектра и практически не пропускает ультрафиолетовые (длина волны менее 300 мкм) и инфракрасные (длина волцы более 3000 мкм) лучи. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла и в этих областях.
Показатель преломления строительного стекла (1,50—1,52) определяет силу отраженного света и светопропускание стекла при разных углах падения света. Так, при изменении угла падения света с 0 (перпендикулярно плоскости стекла) до 75° светопропускание стекла уменьшается с 92 до 50%. Светопреломление оконного стекла принимают равным 1,5, а светопропускание стекла в зависимости от длины волны видимого спектра достигает 97%- По оптическим свойствам различают прозрачное, окрашенное, бесцветное и рассеивающее свет стекло.

Силикатное стекло обладает высокой стойкостью к большинству химических реагентов, за исключением плавиковой и фосфорной кислот: Химическая стойкость стекла объясняется особенностями его состава и строения. При действии воды и кислот в раствор с поверхности стекла переходят щелочные компоненты и остающийся гель кремнекислоты образует на поверхности нерастворимую защитную пленку.