Текст книги "Современные отделочные и облицовочные материалы. Практический справочник для строительства и ремонта домов и квартир"

Глава 3
Стекло и стеклокристаллические изделия

3.1. Общие сведения

Строительное стекло и стеклокристаллические изделия широко применяют для отделочных работ в строительстве. Области применения основных изделий из стекла приведены в табл. 3.1.

Путем модифицирования строительного стекла, введения в его состав катализаторов, красителей или глушителей в сочетании с соответствующими режимами обработки получают эффективные облицовочные материалы: плиты из авантюринового стекла, глушеные белые и цветные плиты, сигран и т. п. Некоторые облицовочные материалы на основе стекла (стеклокремнезит, стеклокристаллит, порокремнезит, пенодекор, цветную мозаичную плитку) изготовляют спеканием стекла с добавками.

Оценивая стекло как светопроницаемый материал, учитывают его оптические свойства – показатели преломления, светопроницаемости, отражения и поглощения лучей оптического диапазона. Показатель преломления стекла зависит от его химического состава и составляет 1,46… 2. Для обычного строительного стекла он принимается 1,51.

Коэффициент отражения есть отношение величины светового потока, отражаемого стеклом, к упавшему на него потоку светового излучения. Он составляет 3,5… 4,4 % и увеличивается с увеличением угла падения светового потока.

Таблица 3.1. Основные виды изделий из строительного стекла и их применение

Светопроницаемость в видимой части спектра обычного строительного стекла составляет при толщине 5 мм – 83… 90 %, 10 мм – 70… 88 %. Поглощение света для солнцезащитных стекол достигает 40 % падающего светового потока, а для цветного художественного и декоративного стекла может быть и выше.

Теплопроводность стекла при 20 °C – 0,89 Вт/(м·°С), термостойкость при толщине 2 мм – 95… 100 °C, 3 мм – 85… 91, 4 мм – 65… 83, 5 мм – 62… 80, 6 мм – 60… 78 °C.

Механические свойства строительного стекла:

Для улучшения механических свойств стекла применяют закаливание, травление с последующим покрытием пленками, электрохимическую обработку поверхности, микрокристаллизацию. Сопротивление изгибу увеличивается при закаливании в 4… 5 раз, травлении с покрытием пленкой – в 5… 10 раз, микрокристаллизации – в 10… 15 раз. Ударная вязкость закаленного стекла в 5… 6 раз выше, чем у отожженного, а у стекла, упрочненного травлением плавиковой кислотой, – в 3… 4 раза выше, чем у необработанного.

На прочность листов стекла влияют его размеры, форма, соотношение сторон листа, характер крепления стекла в конструкции. Прямоугольные листы стекла прочнее квадратных такой же площади; так, прямоугольный лист с соотношением сторон 4:1 или 6:1 прочнее квадратного той же площади соответственно вдвое и втрое. Опирание стекла в конструкции по контуру увеличивает его прочность по сравнению с прочностью листа, закрепленного с двух противоположных сторон.

Материалы, полученные при кристаллизации стекла, называют стеклокристаллическими. В материалах этого типа содержатся две основные фазы: кристаллы размером 1… 2 мкм и связывающие их стекловидные прослойки. К материалам с содержанием кристаллической фазы менее 30 % относятся стекломрамор, марблит, авантюриновое стекло, стеклокристаллит, смальта, более 30 % – строительный ситалл, шлакоситалл, золоситалл, петроситалл, сигран. Материалы с преобладанием стеклофазы преимущественно применяют для декоративных облицовочных изделий. При преобладании кристаллической фазы они приобретают высокую прочность, коррозионную, термическую стойкость и износостойкость, используются при получении широкой номенклатуры строительных изделий.

3.2. Листовое стекло

Листовое стекло предназначено для остекления светопрозрачных строительных конструкций, изготовления стекол с покрытиями, закаленных и многослойных стекол и других изделий. В зависимости от вида оптических искажений и допускаемых пороков стекло подразделяют на марки МО; Ml; М2; М3; М4; М5; Мб; М7.

Листовое стекло также подразделяют в зависимости от категории размеров на:

• стекло твердых размеров (ТР), изготовленное и поставленное по спецификации потребителя;

• стекло свободных размеров (СВР), изготовленное и поставленное в заводском ассортименте размеров.

Номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность листа стекла должны соответствовать значениям, указанным в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность стекла, мм

Для листов ТР при длине и ширине до 1000 мм предельные отклонения составляют ±1,0 мм, от 1000 до 3500 мм – ±2,0 мм, свыше 3500 мм – ±4,0 мм. Для листов СВР при всех значениях длины и ширины предельные отклонения должны быть ±5,0 мм. Нормируется также разность длин диагоналей, которая для листов ТР с длиной диагонали до 1000 мм должна быть не более 2 мм, от 1000 до 3500 мм – 3 мм и свыше 3500 мм – 5 мм. Для листов СВР при всех длинах диагоналей их разность не должна быть более 7 мм.

Условное обозначение стекла должно состоять из обозначения марки, категории размеров, длины, ширины, толщины стекла и обозначения действующего стандарта. Например, листовое стекло марки Ml твердых размеров длиной 1800 мм, шириной 1200 мм, толщиной 4 мм:

стекло листовое М1-ТР-1800×2100×4 ГОСТ 111-2001.

К нормируемым дефектам относят пузырьки, посторонние включения и т. п.

Допускается зеленоватый или голубоватый оттенок стекла при условии, что этот оттенок не уменьшает коэффициент направленного пропускания света.

Минимальные значения коэффициента направленного пропускания света для листового стекла приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Значения минимального коэффициента направленного пропускания света для листового стекла

Величина остаточных внутренних напряжений стекла, характеризуемая разностью хода лучей при двупреломлении, не должна быть более 70 мм/см.

Наиболее распространенным видом листового стекла является стекло, получаемое флюат-методом (флюат-стекло), при котором стекломасса при выходе из печи выливается на поверхность расплавленного олова, а затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку. Распространенные марки и размеры флюат-стекла приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4. Марки и размеры флюат-стекла

При флюат-способе поверхность листового стекла отличается высоким качеством и не нуждается в полировании.

Стекла упаковывают в ящики, разборные пакеты, пирамиды, специализированные контейнеры и др. В каждую единицу тары устанавливают листы стекла одной марки, одного размера и толщины. При упаковывании в тару должны быть приняты меры по обеспечению защиты стекла от механических повреждений и атмосферных осадков. Листы стекла должны быть переложены прокладочными материалами.

Разновидностью листового является витринное стекло, изготавливаемое флюат-способом и применяемое для остекления витрин, витражей и фонарей зданий различного назначения. Поверхность витринного стекла может быть неполированной и полированной. Полированное стекло обрабатывают для предотвращения оптических искажений (микронеровности не должны превышать 0,01 мкм). Витринное стекло изготовляют толщиной 5,5 и 6,5 мм и 16 типовых размеров, от 1380×1340 до 2950×2950 мм. Светопропускание полированного стекла составляет не менее 87 %.

Стекло армированное листовое изготовляют методом непрерывного проката с одновременным армированием металлической сеткой. Этот вид стекла имеет повышенную огнестойкость. При его разрушении осколки удерживаются армирующей металлической сеткой. В условиях пожара армированное стекло не дает распространяться огню и дыму в помещениях. Изготовляется оно толщиной 5,5 мм (бесцветное) и 6 мм (цветное) при разнотолщинности соответственно не более 1 и 1,2 мм. Длина листов – 800… 2000 мм, ширина – 400… 1600 мм. Отклонения размеров, мм: длины и ширины – не более ±3; толщины: для бесцветного стекла – ±0,6, для цветного – ±1.

Поверхность армированного стекла может быть гладкой и блестящей, кованой, рифленой, узорчатой. Волнистое армированное стекло жестче плоского; его применяют для застекления больших пролетов. Для армирования стекла применяют сварную или плетеную сетку с шестиугольными или квадратными ячейками 12,5×12,5, 20×20 и 25×25 мм из термообработанной стальной проволоки диаметром 0,45… 0,55 мм.

Характерные дефекты армированного стекла таковы:

• дефекты, возникшие от окалины проволоки;

• следы углубления сетки на поверхности;

• недостаточное углубление сетки в толщу стекла;

• черная окисленная поверхность армирующей проволоки.

Требования к упаковке, перевозке и хранению армированного стекла такие же, как и для других видов листового стекла.

Армированное стекло, применяемое для ограждения балконов и лоджий, устанавливают в виде экранов, обрамляемых металлической рамкой, или сплошной ленты, прикрывающей балконную плиту. Ширина закрепления листа должна быть не менее 10 мм. При застеклении оконных рам, фонарей верхнего света, перегородок, ограждений лифтов армированное стекло закрепляют как оконное и витринное.

Стекло узорчатое изготовляют методом непрерывного проката. Оно имеет на одной или обеих поверхностях повторяющийся рельефный узор глубиной 0,5… 1,5 мм. Его изготавливают как бесцветным, так и цветным. Для узорчатого стекла свойственны высокие декоративность и светорассеивающая способность. Его использование создает мягкий рассеянный свет внутри помещений, уменьшает уровень проникающей солнечной радиации, частично или целиком исключает сквозную видимость без заметной потери светопроницаемости. Узорчатое стекло может быть как окрашенным в массе, так и окрашенным нанесением оксидно-металлических и других покрытий.

Светотехнические свойства узорчатого стекла следующие:

Размеры листов узорчатого стекла приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Размеры листов узорчатого стекла, мм

Разность диагоналей листов стекла 1-го сорта не должна превышать 5 мм, 2-го – 7 мм. На узорчатом стекле не допускаются радужные и матовые пятна, а также другие следы выщелачивания. Бесцветное стекло может иметь зеленоватый, голубоватый или желтый оттенок. Цвет и рисунок узорчатой поверхности стекла должны соответствовать утвержденным эталонам.

Разновидностью узорчатого стекла являются стекла «Метелица» и «Мороз». Стекло «Метелица» может быть бесцветным, цветным, с алюминированной поверхностью, создающей дополнительный декоративный эффект. Одна поверхность стекла – термически полированная, другая имеет неповторяемый узор в виде волнистых участков, выступающих над поверхностью листа. Размеры листов стекла «Метелица» толщиной 6,5 мм – 1900×800 и 1500×800 мм.

Стекло «Мороз» изготовляют из оконного или витринного неполированного стекла путем специальной обработки, в результате которой на поверхности образуется узор, напоминающий изморозь. Выпускают листы толщиной 4 и 5 мм. Максимальный размер – 1000×1800 мм.

Стекло теплопоглощающее принадлежит к группе солнцезащитных. Солнцезащитные стекла имеют высокую поглощающую способность по отношению к инфракрасным лучам. Их изготавливают с введением в шихту добавок оксидов кобальта, никеля и железа. Эти виды стекла рекомендуется использовать в зданиях с кондиционированным режимом и повышенными требованиями к защите от инфракрасных лучей (музеи, выставочные залы, библиотеки и т. п.), а также в жилых домах с максимальной инсоляцией.

Солнцезащитные стекла выпускают трех видов: окрашенные в массе оксидами или другими соединениями металлов; с пленочными оксидно-металлическими покрытиями; с прозрачными металлическими покрытиями.

Теплопоглощающие стекла окрашивают в массе оксидами железа, цинка, меди и т. п. Такие стекла имеют серо-голубой или зеленовато-голубой цвет различной интенсивности.

Светопроницающая способность теплопоглощающих стекол – 65… 75 %, прохождение инфракрасных лучей – 20… 45 %. Теплопоглощающие стекла нагреваются на 3… 5 °C больше обычных и испытывают, соответственно, большие температурные деформации. В конструкции светового проема стекло должно находиться в свободном состоянии. При размерах листа свыше 150×80 мм используют резиновые прокладки.

Теплопоглощающее стекло рекомендуется использовать как внешнее при двойном застеклении с обязательным проветриванием межрамного пространства.

Стекла с пленочными покрытиями принадлежат к теплозащитным и теплоотражающим. Для теплозащитных стекол используют прозрачные пленки от серо-дымчатого до сине-фиолетового цвета. Интенсивность цвета можно регулировать толщиной слоя покрытия, изменяющейся от 0,3 до 1 мкм. Светопроницаемость теплозащитного стекла составляет 30… 70 % независимо от толщины. Теплоотражающее стекло уменьшает потери тепла сквозь оконные проемы и другие виды светопрозрачных ограждений зданий, а также защищает от тепла, излучаемого техническими источниками. Нанесение на стекло теплоотражающей пленки практически не изменяет прозрачности стекла по отношению к солнечной радиации, но значительно уменьшает его способность поглощать длинноволновую радиацию и, соответственно, лучеиспускательную способность. С уменьшением излучательной способности стекла снижаются потери тепла. Пленочные покрытия имеют свойства светового фильтра. В зависимости от вида покрытия различают К-стекло (твердое покрытие) и Е-стекло (мягкое покрытие). При нанесении мягкого покрытия на полированное стекло методом ионно-плазменного напыления получают LOW-E стекло. Величина излучательной способности простого стекла – 0,83, К-стекла – 0,2, LOW-E – 0,04… 1,2.

Увиолевое стекло изготовляют из материалов высокой чистоты. Кроме видимой части спектра оно пропускает не менее 25 % ультрафиолетовых лучей с длиной волн 260… 320 мм. Со временем увиолевое стекло «стареет», приобретая при этом фиолетовый или желтый цвет, снижается его способность пропускать ультрафиолетовые лучи.

Термически полированное стекло выпускают двух видов: техническое – для остекления транспортных средств (кроме открытых стекол автомобилей), мебели и строительных сооружений; зеркальное – для изготовления изделий, к которым выдвигаются повышенные требования по оптическим показателям.

Зеркальное стекло изготавливают нанесением на тыльную сторону полированного стекла слоя металлического серебра или алюминия и защитного покрытия. Из зеркального стекла изготавливают наряду с зеркалами и различные декоративно-отделочные изделия.

Стекло выпускают следующих размеров: длина – от 600 до 1600 мм, ширина – от 400 до 1300 мм. Отклонения размеров не должны превышать: ±2 мм для листов площадью до 1 м²; ±3 мм для листов площадью свыше 1 м².

Термически полированное стекло выпускают толщиной 2… 7 мм. Предельные отклонения толщины не должны превышать: +0,4; —0,2 мм – для стекла толщиной 2 мм; +0,4; – 0,5 мм – для стекла толщиной 3… 7 мм. Коэффициент общей светопроницаемости термически полированного стекла допускается не менее 0,84 (в перерасчете на 1 см толщины). Стекло должно быть бесцветным, но допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки.

Стекло плоское закаленное характеризуется повышенной механической прочностью, термостойкостью и безопасным характером разрушения. Закаливание стекла – термообработка, заключающаяся в его нагреве до температуры 700… 900 °C с последующим резким, но равномерным охлаждением поверхностного слоя воздухом или жидкостями. Закаленное стекло разделяют на полированное (ЗПП) и неполированное (ЗП), 1-го и 2-го сорта. Допустимый при эксплуатации перепад температур – 270 °C. Предел прочности при изгибе в 5,5, при сжатии в 1,35 и растяжении в 5,1 раза выше, чем у обычного оконного стекла, и достигает 250 МПа.

Закаленное стекло не поддается резанию, сверлению, фрезерованию и другим видам механической обработки. Размеры закаленного стекла устанавливают до начала закаливания в соответствии со спецификацией потребителя, предусматривая при этом необходимые отверстия для крепления, фаски и т. п. Максимально допустимые размеры листов закаленного стекла зависят от их толщины (табл. 3.6).

Таблица 3.6. Размеры закаленного стекла, мм

Кривизна листов закаленного стекла не должна превышать 0,3 % по длине для 1-го сорта и 0,4 % – для 2-го.

Закаленное стекло применяют для изготовления дверных полотен, светопроницаемых перегородок, потолков и других строительных элементов, требующих повышенных механической и термической стойкости и безопасности.

Стемалит – закаленное эмалированное стекло толщиной 6… 12 мм. При изготовлении стемалита на внутреннюю поверхность стекла наносят керамическую эмаль и листы подвергают термической обработке для закрепления эмали и упрочнения стекла.

Физико-механические свойства стемалита: предел прочности, МПа, при изгибе – 250, при растяжении – 231, термостойкость – 80… 90 °C; коэффициент линейного термического расширения в интервале температур 20… 300 °C – 9·10^-6.

Поверхность стемалита может быть полированной, кованой, узорчатой. Стемалит выпускают разных цветов и оттенков. Его применяют как в виде листов, так и в виде навесных панелей. Стемалит используют для внешней и внутренней облицовки стен и перегородок, а также для ограждений балконов, лоджий и лестничных клеток.

Для крепления стемалита при внешней облицовке стен устанавливают дополнительный каркас из алюминиевых или стальных профилей. Чтобы предотвратить образование конденсата, на тыльной поверхности стемалита между листом стекла и стеной с естественным проветриванием создают воздушный зазор толщиной 30… 35 мм. Закрепляют стемалит на элементах каркаса с помощью мастик, полимерцементных растворов, скоб (к закладным деталям) и прижимных раскладок (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Крепление стемалита при облицовке фасада здания: 1 – стемалит; 2 – эластичная мастика; 3 – прижимная раскладка; 4 – вентиляционные отверстия; 5 – теплоизоляционный слой ограждающей конструкции; 6 – компенсационный зазор; 7 – воздушный зазор; 8 – боковая прокладка; 9 – опорная прокладка; 10 – алюминиевый профиль; 11 – винт

Торцы листов стемалита следует защищать от ударов. Он не поддается механической обработке. Листы стемалита сохраняют в закрытых помещениях на пирамидах стопами, устанавливая их на резиновые, войлочные и деревянные подкладки.

Цветное листовое стекло изготовляют из цветной стекломассы в виде листов, размеры которых приведены в табл. 3.7.

Ограничиваются кривизна (не более 1 % по длине для стекла молочного цвета и 0,5 % – для стекол других цветов) и косоугольность (в границах допусков на размеры) листов.

Цветное стекло применяют для декоративного остекления световых проемов в зданиях различного назначения, изготовления витражей, внутренней облицовки, художественного оформления интерьеров.

Таблица 3.7. Размеры цветного листового стекла, мм

Цветное стекло комплектуют по сортам и упаковывают в деревянные ящики (не более 10 м² в один ящик). Листы стекла размером до 0,1 м² перекладывают бумагой и складывают в упаковки по 10 шт. Закрепляя листовые стекла, между их ребрами и рамами, створками и другими соединительными элементами предусматривают щели для свободных температурных деформаций стекла. Эти щели и стенки ограждающих конструкций из стекла заполняют герметизирующими материалами – различными мастиками и замазками, а также уплотняющими прокладками. Уплотняющие прокладки изготовляют из технической и пористой резины, пороизола, пенополиуретана.

Многослойное ламинированное стекло – триплекс состоит из двух или более листов, соединенных между собой прозрачной эластичной прокладкой толщиной 1… 3 мм. Триплекс обладает высокой звукоизолирующей способностью, ударной стойкостью и прочностью. При комбинировании различных стекол и пленок достигаются необходимые технические свойства триплекса и его соответствие архитектурным требованиям. При нарушении целостности триплекс остается в раме, а связующая полимерная пленка предотвращает появление острых режущих кромок и осыпание осколков. Толщина триплекса составляет 6… 40 мм. Его светопропускающая способность в зависимости от типа и толщины стекла составляет 69… 78 %, термостойкость – более 100 °C, теплостойкость – 100… 110 °С. При установке стекла триплекс в однокамерный стеклопакет звукоизоляция окна становится сопоставимой со звукоизоляцией двухкамерного стеклопакета. Триплекс ограничивает проникновение в помещение ультрафиолетового излучения.

Изготавливают два вида триплекса – пленочный и заливной. В первом случае слои склеиваются друг с другом по всей поверхности полимерной пленкой, во втором – ламинирующим составом. Пленочный триплекс имеет лучшие оптические характеристики, заливной – прочностные.

Триплекс применяют в тех случаях, когда стекло должно быть ударопрочным, пуленепробиваемым, огнестойким: при остеклении витрин магазинов, балконов, лестниц, устройства стеклянных полов, для боковых поверхностей эскалаторов, в стеклопакетах, устанавливаемых на крышах зданий и др.

Разновидностью многослойного является молнированное (гнутое) стекло. Его получают в печах, медленно нагревая стекло до 600 °C. Оно постепенно приобретает заданную форму и охлаждается. Гнутое закаленное стекло получают на автоматизированных закалочных линиях.

Молнированное стекло изготавливают толщиной 4… 8 мм. Для гнутого стекла толщиной 4 мм – минимальный радиус 1,0 м, 8 мм – 3,0 м.

Благодаря комбинациям из гнутого стекла различных радиусов возможно создание разнообразных конструкций криволинейной формы, изготовление декоративных элементов отделки помещений.