12.4 Свойства строительных стекол

Область применения стекол зависит от их свойств. Важнейшими свойствами являются плотность, прочность, хрупкость, теплопроводность, температура начала размягчения, светопропускание, звукоизолирующая способность.

Истинная и средняя плотности стекла составляют 2,5–2,7 г/см³.

Предел прочности при сжатии стекол составляет от 700 до 1000 MПа и более, при растяжении – 30–60 МПа. Трещины, царапины снижают прочность при растяжении в 4–5 раз. Температура влияет на прочность стекла. Она минимальная при плюс 200 °С, максимальная при минус 200 °С и плюс 500 °С.

Для увеличения прочности стекла осуществляют закалку, травление, микрокристаллизацию, армирование, триплексование, покрывают поверхность пленками и др.

Закалка отожженного стекла повышает прочность в 4–5 раза. При травлении плавиковой кислотой растворяется поверхностный слой, удаляются поверхностные дефекты и прочность повышается в 3–4 раза. Нанесение силиконовой пленки после травления повышает прочность в 5–10 раз.

Недостатком стекла является повышенная хрупкость. Оно плохо сопротивляется удару. Прочность при ударном изгибе обычного стекла составляет всего около 0,2 МПа. Хрупкость можно понизить увеличением в стекле оксидов B₂O₃, Al₂O₃, MgO, а также закалкой, травлением кислотой. Закаленное стекло имеет ударную прочность 1–1,5 МПа.

Теплопроводность в зависимости от вида стекла составляет 0,5–1 Вт/ (м·°С).

Температура начала размягчения стекла зависит от химического состава. Для строительных стекол она составляет 550–700 °С, кварцевое стекло размягчается при 1200–1500 °С.

Светопропускание (прозрачность) стекла – от 0 до 97 %, для оконного примерно 88 %. Оно измеряется коэффициентом пропускания τ_с = I/I_о, т. е. равным отношению световой энергии, прошедшей через стекло, к световой энергии, вошедшей в него, (лм·с).

Силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и незначительную часть ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Изменяя химический состав стекол, можно получить солнце- и теплозащитные стекла.

Стекла с оксидами титана, свинца, хрома, сурьмы, трехвалентного железа и пр. поглощают ультрафиолетовые лучи. Fe²⁺ и Cr²⁺ поглощают инфракрасную область спектра.

Термическая устойчивость – способность стекла выдерживать, не разрушаясь, резкое изменение температуры. Термостойкость оконного стекла составляет 80–90 °С. Оно плохо переносит резкое охлаждение. Высокую термостойкость имеет кварцевое стекло. Оно выдерживает резкий перепад температур до 1000 °С.

Стекло имеет высокую химическую стойкость при воздействии воды, кислот, солей, щелочей. Его разрушает только плавиковая и фосфорные кислоты, а также горячие щелочи. Высокая стойкость силикатных стекол объясняется образованием защитного слоя из гелеобразной кремнекислоты разложением силикатов.

5. Материалы и изделия из стекла

Из стекла изготавливают следующие материалы и изделия: листовое строительное стекло, светопропускающие и облицовочные изделия, трубы и др.