Строительные материалы и изделия

Виды строительного стекла

Листовое стекло может быть полированным и не полирован­ным. Для остекления окон используются стекла, как правило, тол­щиной 2,0...6,0 мм. Более толстые стекла (6,5... 12,0 мм) приме­няются для остекления витрин, витражей, световых фонарей.

Листовое узорчатое стекло имеет на одной или обеих поверх­ностях рельефный узор. Его получают горизонтальным прокатом. Узорчатое стекло может быть бесцветным или цветным. Толщина листов составляет 3,5; 5,0; 6,0 и 7,0 мм.

Селективные стекла изменяют спектральный состав проходя­щего через них излучения, которое в зависимости от длины волны X можно подразделить на три области: одну видимую (X - = 380...770 нм) и две невидимые (УФ — ультрафиолетовую {X = = 280...380 нм) и ИК — инфракрасную (X- 770...25 000 нм)). Сол­нечное излучение с длиной волны X < 280 нм полностью погло­щается атмосферой. Селективные стекла, пропуская одни свето­вые волны, поглощают или отражают другие. При изменении ви­димого спектра излучения возникает та или иная окраска стекол (цветные стекла), а общее светопропускание снижается. Если све - топропускание стекла в ИК или УФ области не такое, как у обыч­ного оконного стекла, то его относят к специальным строитель­ным стеклам — солнцезащитным, теплосберегающим, фотохром - ным, увиолевым, поглощающим УФ лучи.

Стекла с избирательным пропусканием получают тремя спо­собами:

1) модифицированием (окрашиванием) в массе (в состав сте­кольной шихты добавляют оксиды или соли металлов);

2) нанесением металлического, металлооксидного или соле­вого покрытия, что фактически является модифицированием тон­кого (толщиной несколько микрометров) поверхностного слоя стекла путем химического процесса или диффузионного внедре­ния химических элементов или соединений;

3) наклеиванием на стекло специальной полимерной плен­ки.

Цветное стекло бывает прозрачное и глушеное. Для окрашива­ния стекла в массе в его состав вводят оксиды металлов (марган­ца, хрома, железа, кобальта, никеля, меди, церия, титана, вана­дия), сернистые соединения железа, кадмия, свинца, меди, а также элементарную серу и селен. Например, введением окиси меди получают голубой цвет, а введением окиси хрома — зеле­ный.

Модифицирование поверхности стекла осуществляют в основ­ном электрохимическим способом, который легко совмещается с флоат-процессом. При контакте стекломассы с расплавленным ме­таллом, включенным в электрическую цепь в качестве анода, проис­ходит переход металлических ионов в стекло на глубину 1 ...2 мкм. Роль катода выполняет вспомогательный электрод, введенный в стекломассу.

Солнцезащитные стекла обладают высоким сопротивлением прохождению коротковолновых инфракрасных (тепловых) лучей (с длиной волны А, = 770...2 500 нм), которые, проходя через обыч­ное стекло, нагревают помещение, что в летнее время нежела­тельно. Как правило, они имеют пониженное пропускание и в видимой области светового спектра. Солнцезащитные стекла можно подразделить на два вида: теплопоглощающие и теплоотражаю­щие (рефлективные).

Теплопоглощающие стекла модифицируют в массе ок­сидами железа, меди, кобальта, никеля. При этом стекло приоб­ретает ту или иную окраску за счет поглощения не только ИК излучения, но и некоторой части видимого спектра. Наиболее сильно поглощает И К радиацию закись железа FeO, обеспечивая наименьшее поглощение видимых лучей по сравнению с другими оксидами (CuO, СоО, NiO). Поэтому закись железа применяют для получения слабо окрашенных стекол. В отличие от силикатных фосфатные теплопоглощающие стекла являются практически бес­цветными.

Для синтеза теплопоглощающих пленок применяют как элект­рохимический способ (с анодом, чаще всего — из сплава свинца и меди), так и напыление металлических оксидов (например, ок­сидов олова и сурьмы, придающих синеватый цвет) или раство­ров солей на разогретую до 500... 800 °С поверхность стекла. Моди­фицированный слой получается в результате химических реакций в поверхностном слое.

В результате поглощения энергии теплопоглощающие стекла в летних условиях могут нагреваться до 60... 80 °С. Поэтому их уста­навливают в наружных слоях двойного остекления, обеспечивая естественную вентиляцию воздушной прослойки между стеклами. Этого не требуется при использовании теплоотражающих стекол.

Теплоотражающие стекла получают главным образом нанесением зеркального металлизированного слоя (путем испа­рения металла и оксидов в вакууме, катодного напыления или химического осаждения из растворов). Для получения максималь­ного отражения существенное значение имеет толщина получае­мой пленки. Обычно наносят пять слоев: четыре слоя — металло­оксидных, пятый слой — серебряный. Серебро почти полностью отражает излучение с длиной волны X > 760 нм. Зеркальные плен­ки могут быть бесцветными и цветными.

Теплосберегающие стекла позволяют сократить потери тепла из помещения через окна приблизительно на 35...40%, что очень актуально зимой. Такие стекла называют низкоэмиссионными, под­черкивая тем самым их низкую излучательную способность с наружной поверхности. Эти стекла не препятствуют прохождению в помещение коротковолнового И К излучения, но отражают волны длинноволнового инфракрасного диапазона (А. = 2 500...25000 нм), излучаемые в обратном направлении отопительными приборами и предметами интерьера. Такие свойства им придают два типа покрытий: металлооксидное (называемое твердым в связи с вы­сокой износоустойчивостью) и металлизированное (мягкое), ко­торое не обладает достаточной твердостью.

В соответствии с этим имеется два вида стекол: К-стекло с твер­дым металлооксидным покрытием (например, из окиси олова), образующимся на поверхности стекла в результате химической реакции при высокой температуре (пиролитический способ) и 1-стекло с мягким покрытием, получаемым вакуумным напыле­нием и представляющим собой структуру из трех (или более) че­редующихся слоев серебра и оксидов (ВЮ, ТЮ2 и др.). По своим теплосберегающим свойствам 1-стекло в 1,5 раза превосходит К-стекло, но покрытие его не износоустойчиво и поэтому может долго служить только внутри стеклопакетов. Стеклопакет ориен­тируют так, чтобы I-стекло находилось со стороны помещения.

При обычном двойном остеклении используют К-стекла, ко­торые устанавливают во внутреннем ряду покрытием, обращен­ным в межстекольное пространство. Наружным стеклом может быть обычное или солнцезащитное стекло. Температура теплозащитно­го стекла в зимний период в среднем на 5... 6 °С выше, чем у обыч­ного стекла.

Фотохромные стекла автоматически уменьшают светопропус - кание при избыточной интенсивности солнечного света и восста­навливают его при уменьшении излучения. Это достигается введе­нием в состав стекла галоидов серебра.

Увиолевые стекла обладают способностью пропускать ультра­фиолетовые лучи с X < 320 нм, которые благотворно влияют на жизнедеятельность человека, животных, растений. Обычное окон­ное стекло почти полностью поглощает эту часть ультрафиолето­вого спектра. Эти стекла изготавливаются из очень чистого сырья с минимальным количеством оксидов железа, титана и хрома.

Стекла, поглощающие УФ лучи, применяются для защиты му­зейных экспонатов, книг, картин и документов от выцветания. В от­личие от обычного оконного стекла эти стекла поглощают также и более длинные УФ волны. Их можно подразделить на три груп­пы:

1) бесцветные стекла (почти не поглощающие видимых лу­чей) с областью поглощения УФ излучения X < 360 нм;

2) слабо-желтые стекла, поглощающие лучи с X < 400 нм и, следовательно, захватывающие видимую область фиолетовых и частично синих лучей;

3) желтые стекла, поглощающие ультрафиолетовые, фиолето­вые и синие лучи с X < 420 нм.

Стекла для безопасного остекления применяют в строительстве, когда велика вероятность случайного или намеренного разруше­ния стекла. Безопасное стекло должно противостоять разрушению, но если разрушение произойдет, не должно образовываться круп­ных и острых осколков, опасных для людей и животных.

Защитные стекла согласно международной классификации под­разделяются на три класса: стекла класса А (стекла защиты от ван­дализма) рассчитаны на удар брошенного камня; стекла класса Б (стекла защиты от проникновения) выдерживают определенное число ударов молотка с энергией 350 Дж и скоростью 12,5 м/с; стекла класса В — пуленепробиваемые стекла.

Для безопасного остекления используют армированное стек­ло, закаленное стекло и многослойное стекло.

Листовое армированное стекло укреплено плоской металличе­ской сеткой, запрессованной внутрь стекла при прокате. Армиро­вание не повышает прочность стекла и даже снижает ее примерно в 1,5 раза, но сетка не позволяет осколкам разлетаться при разру­шении.

Закаленные и упрочненные стекла в строительстве используют, например, при остеклении куполов, световых фонарей, высот­ных фасадов. При разрушении такие стекла распадаются на мел­кие безопасные осколки с тупыми кромками. Закалка и другие способы упрочнения стекла рассмотрены в подразд. 7.6.

Безосколочное стекло (триплекс) — это стекло, состоящее из двух (или более) листов стекла, склеенных бесцветной или цвет­ной полимерной пленкой (например, поливинилбутиловой). При разрушении такого стекла осколки удерживаются эластичной про­кладкой и не разлетаются. В триплексах могут быть использованы солнцезащитные, теплосберегающие и другие стекла. Особо вы­сокопрочными являются триплексы из закаленных стекол.

Противопожарное стекло — это многослойное стекло с вспе­нивающимися при температуре около 120 °С промежуточными сло­ями. Благодаря возросшему термическому сопротивлению и поте­ре прозрачности имеет место резкое падение температуры по тол­
щине вспененной конструкции, препятствующее нагреву и вос­пламенению предметов за стеклом и обеспечивающее целостность крайнего слоя стекла со стороны защищаемого пространства, что исключает распространение пламени и продуктов горения.

Самоочищающееся стекло, впервые представленное в июне 2001 г. компанией Pilkington на Международной конференции по стек­лу, имеет прозрачное покрытие на основе оксида титана, облада­ющее рядом специфических свойств. Под воздействием ультрафи­олетового света и кислорода происходит разложение органиче­ских веществ на поверхности этого покрытия. Продукты разложе­ния легко смываются дождем. Однако неорганические загрязне­ния таким образом не удаляются.