Облицовочные материалы и изделия
Определение и классификация. История керамических материалов для облицовки стен и покрытия полов уходит корнями в античный мир. Не потеряли свою актуальность такие материалы и сегодня. Современными керамическими изделиями для облицовки конструктивных элементов зданий и сооружений являются плитки различных форм и размеров (рис. 4.1).
Эталоном качества керамической плитки на мировом уровне, как и прежде, считается испанская плитка. Сегодня лучшие ее коллекции являются обязательным материалом при реставрации и восстановлении памятников культуры и архитектуры, в отделке престижных гостиниц, зданий иностранных представительств, органов государственной власти и других уникальных сооружений.
В настоящее время керамическую плитку получают из смеси глины, кварцевого песка и других компонентов, спрессованной и обожженной при высокой температуре.
В зависимости от исходного сырья она может быть: из красной, белой или цветной массы, фаянсовой или фарфоровой смеси и др.
По характеру черепка плитки подразделяют на фаянсовые, полуфарфоровые, фарфоровые, терракотовые, майоликовые, а также изготовляемые из гончарных и кирпичных глин.
По технологическим параметрам ее можно подразделить: на одинарного и двойного обжига, керамический гранит, гресс, клинкерную, котто и др. Все они с внутренней стороны имеют рифления для лучшего сцепления с раствором.
По форме керамические плитки могут быть квадратные, прямоугольные, фигурные, плоские и угловые (фасонные).
По размерам различают крупногабаритные плиты, мелкие и мелкогабаритные плитки. Мелкие плитки (мозаичные) наклеивают лицевой стороной на бумажную основу (крафт-бумагу) в виде ковров с различным рисунком и называют ковровой керамикой.
По характеру лицевой поверхности их подразделяют на гладкие, рельефно-орнаментные, фактурные (рифленые и шероховатые), пирамидальные, глазурованные и неглазурованные. Керамические облицовочные плитки могут иметь также многоцветный рисунок.
По назначению облицовочные керамические изделия условно разделяют на изделия для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений. Плитки для наружной облицовки зданий часто называют фасадными (ГОСТ 3996). Изделия для внутренней отделки, в свою очередь, тоже подразделяют на две группы - для облицовки стен (СТБ 1354) и покрытия полов (ГОСТ 6887).
Как правило, керамические плитки, предназначенные для облицовки стен, не рекомендуется использовать для покрытия пола. Долговечность их в этом случае будет незначительной. Вместе с тем плитки, предназначенные для наружной облицовки или покрытия пола, в ряде случаев могут быть использованы для внутренней облицовки. Однако окончательный выбор и применение керамических изделий в определенных условиях эксплуатации определяются в первую очередь их техническими характеристиками. При этом следует учитывать, что термины «технические характеристики» и «качество» для керамических изделий понятия совершенно разные.
Информацию о качестве и назначении керамической плитки можно считать с пиктограмм на упаковках:
- изображение лепестка пламени с цифрой 1 или 2 указывает на количество обжигов плитки;
- ступни на черном фоне — данная плитка может быть использована в качестве напольного покрытия;
- ступня на заштрихованном фоне подтверждает повышенную износостойкость;
- рисунок кисти руки соответствует плиткам для стен;
- снежинка указывает на повышенную морозостойкость плитки;
- неоднократное повторение одного и того же значка (пиктограммы) говорит о высоком уровне того или иного показателя и т. д.
В настоящее время на рынки страны поступает керамическая плитка двух типов: сравнительно недорогая, так называемая эконом-класс и элитные коллекции — более высокого качества и стоимости.
Технические характеристики. Основными техническими характеристиками керамической плитки, определяющими ее качество, являются внешние показатели, прочность, твердость, пористость, водопоглощение, истираемость, гигиеничность, устойчивость к воздействию химических реагентов и др.
Требования к техническим показателям керамических плиток, в том числе внешним, и методика их определения изложены в соответствующих стандартах. По ряду внешних показателей оценка может быть визуальной: поверхность плитки должна быть идеально ровной и гладкой, без трещин, сколов, инородных включений, выпуклостей и вогнутостей. Проверить это можно, если приложить две плитки друг к другу. Между ними не должно быть просветов.
В силу ряда ранее рассмотренных причин плитки могут различаться в размерах. Допускаемая разница в размерах устанавливается нормами. При этом фактический размер указывается на упаковке рядом с номинальным:
20 х 20 см (W 198 мм х 198 мм), где 198 мм и есть фактический размер;
20 х 20 — Калибр 01 (калибр — это маркировка фактического размера плитки - табл. 4.1). Но и в пределах одного калибра существует допуск в 0,5 мм.
Таблица 4.1. Примерный перечень реальных размеров и соответствующих им калибров для плитки гресс с номинальным размером 30 × 30 см
| Калибр | Реальные размеры плиток, мм |
| 295 × 295 | |
| 296 × 296 | |
| 297 × 297 | |
| 298 × 298 | |
| 299 × 299 | |
| 300 × 300 | |
| 301 × 301 |
Абсолютно одинаковым должен быть и цвет (тон) плиток во всей партии. Ограничивается также пористость, водопоглощение, морозостойкость и прочность керамических плиток: водопоглощение настенной плитки не должно превышать 20%, в то время как напольной — не более 4,5%; водопоглощение керамического гранита составляет менее 0,05%. Предел прочности при сжатии должен составлять
100... 130 МПа, при изгибе — 15...30 МПа.
Твердость керамической плитки показывает ее способность противостоять появлению царапин при воздействии абразивных веществ. Кварцсодержащий песок (именно он является главным абразивом для напольных материалов) имеет по шкале Мооса твердость 7 баллов. Следовательно, чтобы на поверхности плитки не оставались царапины, она должна обладать более высоким показателем по твердости. При этом царапины на матовой поверхности не так заметны, как на блестящей (твердость матовой поверхности керамического гранита составляет 8 баллов).
Износостойкость (устойчивость к истиранию) является одной из главных характеристик для напольной плитки. По устойчивости к поверхностному истиранию напольные керамические плитки согласно европейским нормам (ЕН 154 и ISO) подразделяются на группы (классы): от группы 1 (PEII) до группы 5 (PEI V). Испытания предусматривают вращение на поверхности плитки специального абразивного материала (корунда). Для класса PEI I не должно быть следов на поверхности плитки после 150 оборотов. Такая плитка рекомендуется для ванных комнат и помещений, где не ходят в уличной обуви. Для класса PEI V не должно быть следов после 12 ООО оборотов. Плитки данной группы пригодны к применению в помещениях с движением любой интенсивности (бары, магазины, супермаркеты, аэропорты, станции метро и др.).
Помимо описанных характеристик немаловажным параметром любой напольной керамической плитки является ее сопротивление скольжению (измеряется коэффициентом трения). Данная характеристика имеет большое значение для плитки, применяющейся в помещениях, где находятся старые люди или дети.
Разновидности керамической плитки. Майоликовую плитку изготовляют из высокопластичных беложгущихся или мергелистых глин с добавлением мела. Черепок у таких плиток пористый. Поэтому после обжига лицевую поверхность покрывают белой глазурью, наносят роспись и повторно обжигают. Слой глазури обеспечивает плиткам полную водонепроницаемость и высокие декоративные качества. Толщина таких плиток 12 мм и более. Ее также называют глазурованным фаянсом (faenza smaltata) или глазурованной терракотой (terracotta smaltata).
Фаянсовые плитки делают из огнеупорных глин с добавками кварцевого песка и полевого шпата, понижающего температуру плавления. Лицевая сторона тоже покрывается глазурью. Толщина их, как правило, 4...6 мм, что в два и более раз тоньше. До недавнего времени такую плитку коробчатой формы называли кафельной (нем. Kachel) и использовали для облицовки печей. Русское старинное название — изразцы.
Не рекомендуется использовать такую плитку для настилки полов (глазурь легко царапается) и для наружной облицовки (пористый черепок зимой быстро вызовет разрушение).
Бикоттура (ит. bicottura) — плитка двойного обжига. Получают ее одним из древнейших способов производства глазурованных керамических изделий: сначала глиняную смесь прессуют, обжигают, затем на поверхность черепка наносят глазурь и обжигают второй раз. Такие плитки имеют пористое строение и, как следствие, невысокую прочность, используются в основном для облицовки стен.
Плитку одинарного обжига монокоттура (ит. monokottura) — получают по более современной технологии, практически вытесняющей технологию двойного обжига: глиняную смесь прессуют, подсушивают, наносят на поверхность глазурный состав и обжигают все за один раз. Она имеет более плотное строение и соответственно более высокие прочностные характеристики. Однако в процессе производства монокоттура подвергается повышенной усадке, а, следовательно, имеет незначительные расхождения в размерах, поэтому в продажу она поступает разделенной на партии по калибру. Изделия одинарного обжига подходят для облицовки стен, пола, а морозостойкие разновидности — и для фасадов зданий.
Монопороза (ит. monoporosa) — разновидность глазурованной керамической плитки одинарного обжига. Декоративная, многоцветная и достаточно хорошего качества. При ее производстве преимущественно используются глины с высоким содержанием карбонатов, поэтому при обжиге в результате химических процессов образуется высокопористый белый черепок с водопоглощением до 15%. Получают также из смесей красного с оттенками розового цветов глин. Прочность такой плитки естественно ниже, чем традиционной монокоттуры. Толщина составляет 12 мм. Применяется как для внутренних работ, так и внешней облицовки.
Для изготовления плитки, глазурованной под давлением, глазуровка смеси производится одновременно с приготовлением самой смеси, затем слой смеси подвергается прессованию и далее обжигается. Такая плитка имеет низкую пористость и более толстый слой глазури, чем у других видов, что позволяет использовать ее для облицовки полов, подвергаемых высоким нагрузкам при интенсивном движении.
Плитка из фарфоровой керамики выпускается под различными названиями: керамический гранит, гресс, колормасса и др. Как правило, все они имеют общую сырьевую и технологическую базу, но в то же время каждая из фирм-производителей имеет свои «ноу-хау», обеспечивающие им производство продукции с более высокими качественными показателями. Исходными составляющими таких плиток тоже являются каолины, полевой шпат нескольких видов, кварц и другие компоненты. Для получения различных оттенков и эстетических эффектов в массу смеси при изготовлении добавляют окрашивающие вещества (как правило, окислы различных металлов). Плитка из фарфоровой керамики имеет очень плотную, почти стеклянную, поверхность и высокую механическую прочность.
Производство керамического гранита, или керамогранита (от ит. gres porcellanato – каменно-керамическое фарфоровое изделие) представляет собой одну из новейших технологий в керамическом производстве и ее наивысшую стадию развития. Керамогранит получают из смеси двух глин высокого качества с добавлением кварца, полевого шпата и природных пигментов. Смесь прессуют под очень высоким давлением, подсушивают и обжигают при высоких температурах, какие только возможны в производстве керамики. Сырье при этом спекается, образуя монолит. В результате получается витрофицированный, очень плотный и прочный черепок с рисунком на всю глубину.
Производство керамогранита практически повторяет процесс формирования природного камня — гранита, поэтому и является альтернативой природному граниту, но более дешевой и одновременно с более высокими качественными показателями.
Главной отличительной особенностью керамического гранита является его высокая износостойкость и низкое водопоглощение — менее 0,05%, что ниже, чем у любого природного камня. Керамогранит обладает повышенной сопротивляемостью механическим воздействиям и нейтральностью к воздействию едких химических веществ. Он также устойчив к воздействию ультрафиолетовых лучей. Кроме того, в отличие от естественного камня, керамический гранит не имеет радиационного фона.
Размеры изделий из керамогранита могут быть от самых маленьких плиток (5×5 см) до наиболее популярных (20×20, 30×30, 40×40 см) и большеформатных плит (60×60, 60×120 и 120×180 см). Плитка изготовляется с текстурами (много- цветными и пестрыми), а также с полированной поверхностью, используется как при внутренних, так и наружных облицовочных работах.
Выпускается также глазурованный керамический гранит. На плитки, в том числе и большого формата, наносятся различными способами трафаретные рисунки и глазурь. Используется также метод двойной загрузки сырьевой массы во время прессования, что позволяет получать разнообразные эффекты прожилок.
В Республике Беларусь керамический гранит выпускается по классической итальянской технологии, и он получил название — гресс. По типу поверхности он бывает: матовым; полированным; полуполированным; имитирующим поверхность, обработанную воском; с фактурой «старого камня» и др.
В технологии изготовления поверхности керамогранита используют кислотное травление; штампы, изначально имитирующие разные типы поверхностей и т. д.
Сегодня керамогранит может имитировать любой природный камень, его рисунок или фактуру скола. Есть даже «античные» серии, в которых керамограниту придают следы потертостей, образующихся от длительного хождения по камню.
Освоено производство также фарфорового гресса, который состоит из компактной структуры, где нет границы между красящими компонентами и черепком, а есть единая керамическая основа, соединяющая воедино химико-физические свойства двух компонентов. Область применения таких плиток, как и срок службы, не ограничены. По истираемости такие изделия в три раза превышают предельно допустимые нормы PEI V.
Применять керамический гранит можно в любых помещениях независимо от того, какие механические нагрузки будут in пего воздействовать.
Клинкер (ит. clinker) выпускается в виде кирпича, плитки и элементов сложной геометрической формы. Получают, как правило, из тугоплавких глин с добавлением окисей-красителей, флюсов и стекловидного шамота путем экструзии или методом прессования. Обжиг ведут при более высоких температурах (до спекания).
Клинкерный кирпич имеет повышенную морозостойкость (F50 и более), а прочность — не ниже марки М400. Применяется для облицовки цоколей и фасадов зданий, мощения дорог, улиц, дворов и полов промышленных зданий.
Клинкерная плитка выпускается глазурованной и неглазурованной, одинарного обжига и, как правило, без рисунка. В результате она приобретает достаточно высокие механические показатели, а экструзия позволяет получать плитку или конструктивные элементы сложной геометрической формы (уголки, цоколи, ступени, соединительные детали, водостоки и т. п.). Такая плитка имеет низкую пористость, высокую прочность и стойкость к истиранию и химическим агентам, что делает ее особо пригодной для устройства внутренних и наружных полов, лестниц, а также для облицовки наружных стен и плавательных бассейнов.
Котто (ит. JnCotto) представляет собой пористую плитку одинарного обжига. Ее получают путем экструзии смеси из разных видов природной глины без особой сортировки и смешивания. Чаще всего она не глазуруется и имеет разнообразную натуральную окраску в пределах терракотовой гаммы (желтый, розовый, красный, коричневый оттенки). В коллекцию такой плитки может входить набор элементов самой разнообразной формы и размеров. Как правило, ее укладывают с широким швом, а после подвергают мойке и вощению. Такую плитку издавна применяют как при реконструкции старинных зданий, так и при строительстве современных, а также для устройства внутренних и наружных так называемых рустованных полов.
Тосканская керамика (ит. — cotto Toscano, cotto) — древнейший итальянский традиционный материал, который используется для облицовки пола, в том числе плитами большого формата. Применяется как для наружной, так и внутренней облицовки. Производится из уникальной глины и мергеля, типичных для данной области и давших ей название. Как правило, обжигается при низкой температуре 1000 °С и не глазуруется. Формируется методом экструзии — с предварительной обработкой сырья в пластическом состоянии. Поверхность обрабатывается специальными щетками (шлифовка), благодаря чему на ней образуются твердые бугорки. Иногда наносится рельеф с типичным рисунком. Базовая толщина плитки достигает нескольких сантиметров, поэтому плитка нуждается в особой подгонке. Она всегда укладывается без швов.
Крупноразмерные плитки от 50×50 см и более имеют плотный, полностью спекшийся черепок с очень низким водопоглощением. Они характеризуются высокой морозостойкостью и износостойкостью. К разновидностям таких изделий можно отнести терракоту — изделия в виде плит, частей колонн, наличников и других архитектурных деталей. По свойствам (долговечности и декоративности) терракота незначительно уступает природному камню, но значительно менее трудоемка в производстве.
Для создания красивого и законченного в композиционном плане интерьера используются декоративные керамические материалы (фризовые плитки) — вставки, панно, бордюры и фризы.
Вставки представляют собой плитки размером 10×10 или 20×20 см, которые размещаются на небольшом расстоянии друг от друга по всей площади отделываемой поверхности, оживляя однотонный фон. Выделяют следующие вставки:
барельефные, в которых лепной рисунок немного возвышается над основой плитки. Они применяются только в настенной керамической плитке, на которых обычно изображена старинная европейская живопись, а также фрукты, овощи, цветы;
плоского типа. Они используются как в напольной плитке, так и в настенной. Их рисунок достаточно разнообразен — от геометрических фигур до детальных изображений животных и людей.
Декоративное панно представляет собой керамическую вставку, состоящую из одной большой плитки или нескольких небольших. Главное отличие панно от вставки — наличие уникального сюжета. Многие зарубежные фирмы по производству керамической плитки наряду с относительно недорогими панно создают также настоящие произведения искусства, которые приобретаются для учреждений культуры или крупными бизнесменами.
Самый распространенный тип панно — фрисайз, главной особенностью которого является отсутствие стандартных форм и размеров. В комплекте панно-фрисайз предлагаются несколько плиток, которые владелец размещает по своему вкусу. Самые распространенные формы панно-фрисайз:
- вертикальные (плитка располагается снизу вверх);
- горизонтальные (плитка располагается справа налево);
- крестообразные (одна плитка в центре и четыре по бокам).
Простой рисунок этих панно позволяет создавать и иные
композиции (шахматы, лиану, солнце и др.).
Бордюры могут быть нескольких типов и отличаться размерами и формами. Традиционный бордюр — небольшой длины прямоугольник толщиной до 8 см. Чаще всего он используется в горизонтальной укладке, играя роль разделителя между двумя типами настенных плиток (например, между темной бикот- турой и яркой майоликой). При вертикальной укладке бордюр создает иллюзию разделенного пространства. Это очень эффективный прием в современном дизайне интерьера, когда необходимо выделить какой-либо предмет из общего фона.
Другой тип — бордюры-карандаши. Они укладываются в местах стыка настенной и напольной плитки или настенной и потолочной. Выполненные в виде барельефа изящные бордюры- карандаши вносят в интерьер композиционное единство и законченность.
Фризы — это полосы, выделяющиеся цветом или рисунком, которые ограничивают основную площадь облицовки сверху. Самый распространенный размер фриза — 20×7,5 и 20×5 см.
Кроме плиток выпускаются так называемые функциональные вставки (встроенное оборудование), которые изготавливают в виде крючка или небольшой полочки. Вставки подобного типа чаще всего находят свое место на кухне или в ванной комнате.
Лицевые керамические кирпич и камни (СТБ 1160). Они должны иметь однородный цвет, строго правильную форму и ровные гладкие либо фактурные лицевые поверхности (тычок и ложок). Кроме того, они должны сочетать в себе свойства не только отделочных, но и конструкционных материалов. К ним предъявляются повышенные требования по прочности, плотности, водопоглощению, водо- и морозостойкости. Например, марка лицевого кирпича по прочности и морозостойкости должна быть, как правило, на одну ступень выше марки изделий основной кладки. В номенклатуру таких изделий входят фактурный, рельефный, фасонный, фигурный, профильный и др.
У фактурного кирпича ложковая и тычковая поверхности имеют рисунок. Это может быть просто повторяющийся вдавленный рельеф, обработка под мрамор, дерево, «антик» или специально потертые неровные грани (по выбору заказчика). По виду отделки лицевой поверхности они могут быть также торкретированные, ангобированные, глазурованные, двухслойные и др.
Торкретированные кирпич и камни получают нанесением на ложковую и тычковую поверхности выходящего из ленточного пресса бруса, минеральной крошки из стекла, песка, фарфора, шамота и других видов измельченных материалов. Нанесение их осуществляется пескоструйным аппаратом под давлением, после чего крошка вдавливается еще в лицевую поверхность обрезиненными валиками. В результате образуется оригинальная зернистая фактура и цвет.
Двухслойные кирпичи и камни состоят из основной части (местных красно-жгущихся глин) и лицевого слоя толщиной 3...5 мм из светло-жгущихся окрашенных или неокрашенных глин. Определяющим фактором качества такого кирпича является монолитность слоев. К недостаткам в ряде случаев следует отнести пониженную морозостойкость.
Для получения рельефной поверхности влажные сырцовые изделия дополнительно обрабатывают механическим способом (специальными механическими ершами, гребенками, рифлеными валиками и т. п.).
Фасонный кирпич имеет скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные грани. Он может быть угловой и полукруглый или П-образный. Применяется для кладки сложных форм (арок, колонн).
При реставрации кирпичных зданий следует учитывать, что старый «кустарный» кирпич производили более высокого качества, чем современный индустриального изготовления. В старину глину для изготовления кирпича подвергали длительному вылеживанию и вымораживанию под открытым небом. В результате из глины вымывались растворимые соли и происходили полезные окислительно-восстановительные процессы, способствующие получению высококачественного кирпича. В зависимости от типоразмеров и форм кирпича, которые на протяжении столетий претерпели существенные изменения, различают плинфу (28×23×4,5 см), болыиемерный (29×14×8,5; 28×13×7,5 и 27×13×7 см), маломерный (толщиной 4,4...5,5 см) и стандартный.
Старые (древние) кирпичи всегда имели клеймо производителя, которое устанавливалось на тычковой стороне. По установленным клеймам представляется возможным определить место изготовления кирпича и время постройки сооружения. Современные кирпичные заводы не всегда следуют этому правилу. Тем не менее, в реставрируемых сооружениях при наличии клейма требуется укладывать кирпичи клеймом наружу, чтобы реставраторы последующих десятилетий имели возможность определить место и время замены реставрируемого фрагмента.
Вопросы и задания для самоконтроля
Какие материалы и изделия называют керамическими?
Приведите основные характеристики глин как сырья для производства керамических изделий.
Какие добавки вводят в глины при производстве керамики и как они влияют на свойства изделий?
Кратко изложите общую технологическую схему производства керамических материалов и изделий.
Какими процессами сопровождается сушка и обжиг глин?
Перечислите способы придания декоративной поверхности керамическим изделиям.
В чем заключается процесс глазурования и ангобирования керамических изделий?
Перечислите основные разновидности стеновых керамических изделий.
Что служит сырьем для производства фарфора, полуфарфора и фаянса?
ГЛАВА 5 СТЕКЛЯННЫЕ И СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Общие сведения
Стекло известно человечеству с доисторических времен либо как природный материал вулканического (обсидиан) и метеоритного (тектиты) происхождения, либо как искусственный (силикатное, боратное, боросиликатное и др.). Обсидиан и тектиты еще в каменном веке использовались людьми для изготовления примитивных орудий труда. Искусственное стекло было изобретено за несколько тысяч лет до нашей эры. Оно стало вторым после керамики обрабатываемым неметаллом из известных на тот период материалов.
В настоящее время материалы из стекла имеют, как правило, искусственную аморфную или стеклообразную и реже стеклокристаллическую структуру. Получают их путем переохлаждения из минеральных расплавов, содержащих стеклообразующие компоненты (оксиды кремния, бора, алюминия) или других — каменных, шлаковых и т. д. Переход из жидкого расплава в твердое состояние для таких материалов всегда обратим. В строительстве наибольшее применение получило силикатное стекло (называемое далее по тексту «стекло»). Сырьем для изготовления стекла служат кварцевые пески, известняк (мел, доломит), сода и другие компоненты. Большое влияние на свойства строительных стекол оказывают вспомогательные составляющие: осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители.
Сырьем для производства других стеклообразных минеральных расплавов (каменных, шлаковых) служат, соответственно, базальты, диабазы, базальто-доломиты, доменные металлургические и другие шлаки.
Стеклокристаллические материалы получают путем направленной частичной кристаллизации. Общим признаком для них является наличие в структуре как стекловидной, так и кристаллической (50...95%) фаз. Благодаря особенностям строения стеклокристаллические материалы обладают более высокими физико-механическими характеристиками.
По структуре материалы и изделия из стекла могут быть плотного, пористого, ячеистого, волокнистого, зернистого и других строений.
Листовое стекло
Технические характеристики. Листовое бесцветное прозрачное стекло(ГОСТ 111 иСТБ ЕН 572-1) является основным видом продукции стекольных заводов и применяется для остекления светопрозрачных строительных конструкций, мебели, а также изготовления стекол с покрытиями, зеркал, закаленного, многослойного и других видов изделий. Номенклатура такого стекла насчитывает десятки разновидностей: толщина листов 0,6...32 мм, длина и ширина — 0,5×0,4...6,0×3,2 м. Коэффициент направленного пропускания света стекла зависит в основном от толщины листа и составляет 0,67...0,90.
Качество прозрачного стекла определяется оптическими искажениями и другими допускаемыми пороками (отклонениями в размерах, от плоскостности, прямолинейности кромок и прямоугольное™ углов и др.) и зависит, прежде всего, от технологии его получения. В соответствии с оптическими искажениями и допускаемыми пороками стекло подразделяют на марки МО, М1... М7. Чем ниже цифра в марке стекла, тем выше его качество.
Листовое стекло выпускается полированным и неполированным. Неполированное листовое стекло формуют на машинах вертикального или горизонтального вытягивания ленты из вязкой стекломассы (СТБ ЕН 572-4). Однако качество стекла при таких способах производства получается недостаточно высоким. Для устранения имеющихся дефектов и повышения его качества стекло приходиться подвергать дополнительной обработке (шлифовке, полировке), что сильно усложняет и удорожает процесс производства.
Стекло с более высокими качественными показателями получают флоат<пособом (от англ. float — плавать). Формование ленты стекла при этом способе происходит на поверхности расплавленного металла (олова), находящегося в специальной ванне (рис. 5.1). В результате плоскость стекла, соприкасающаяся с поверхностью расплавленного металла, получается ровной и идеально гладкой, т. е. полированной без дополнительных механических операций. В Республике Беларусь единственным производителем флоат-стекла (СТБ ЕН 572-2) является ОАО «Гомельстекло».
Разновидности листового стекла. Оконное стекло — листовой прозрачный материал толщиной 2...6 мм и размерами от 400×400 до 2000×2200 мм. Масса 1 м2 стекла составляет 2...5 кг. Оно может быть неполированным и полированным. Светопропускаемость, как правило, от 84 до 90%. Однако в настоящее время оконное стекло выпускается и других более крупных размеров и достаточно высокого качества.
Витринное стекло является более крупногабаритным изделием. Оно имеет значительно большую прочность, толщину от 6,5 мм и более и размеры от 1250×1700 до 3500×6000 мм. Тоже выпускается неполированным и полированным. Светопропускаемость — 75...83%.
Стекло узорчатое (ГОСТ 5533) имеет по всей поверхности на одной или обеих сторонах четкий рельефный повторяющийся рисунок (рис. 5.2). Может быть как бесцветным, так и цветным. Цветное стекло получают из окрашенного в массе или нанесением на одну из поверхностей окиснометаллических покрытий. Предназначается для заполнения световых проемов и устройства внутренних ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.
Армированное стекло (ГОСТ 7481) изготовляют по способу непрерывного горизонтального проката с одновременным закатыванием внутрь листа сварной сетки из стальной проволоки диаметром 0,35...0,45 мм с защитным алюминиевым покрытием. Сторона квадратной ячейки составляет 12,5 или 25 мм. Сетка должна быть расположена по всей площади листа на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхности стекла (рис. 5.3). В результате получается светопропускающий материал, обладающий повышенной безопасностью и огнестойкостью при пожаре. При этом армирование стекла не увеличивает его механическую прочность, а в какой-то степени даже снижает, но зато при разрушении от механических и тепловых воздействий металлическая сетка удерживает осколки стекла и не позволяет им разлетаться и выпадать из переплетов.
Армированное стекло может иметь гладкую, кованую или рифленую узорчатую поверхность, быть плоским и волнистым, бесцветным или цветным. Толщина армированного стекла 5...1 мм, светопропускаемость (бесцветного) — 65...75%.
Стекло закаленное строительное (сталинит) (ГОСТ 30698) изготовляют из листов полированного, неполированного или узорчатого стекла на специальных закалочных установках. Для этого исходные листы стекла предварительно нагревают выше температуры размягчения (630...650 °С), а затем резко, но равномерно охлаждают в потоке воздуха или жидкости. При таком охлаждении сначала затвердевают наружные слои стекла и в них при последующем остывании внутренних слоев возникают остаточные напряжения сжатия. Внутренние же слои после остывания испытывают напряжения растяжения. В результате в стекле образуется система напряжений, обеспечивающая ему высокую механическую и термическую прочность.
Прочность закаленного стекла при изгибе и ударе повышается в 5...6 раз, термостойкость — в 2 раза. Изменяется также и характер разрушения стекла: оно распадается на мелкие осколки (размером 1...10 мм) с округленными гранями. Поэтому резать или сверлить такое стекло нельзя. Оно поставляется потребителю только готовым к употреблению. Все виды механической обработки (нарезка, сверление) должны производиться до его закалки.
К недостаткам закаленного стекла следует отнести недопустимость длительного абразивного воздействия на поверхностные слои, процессов выщелачивания и коррозии, поскольку может нарушиться баланс напряжений, что и приведет к его разрушению.
Закаленное стекло предназначается для безопасного остекления светопрозрачных строительных конструкций — оконных и дверных блоков; витрин; элементов ограждения лоджий, балконов; структурного остекления фасадов и т. д.
Многослойное стекло (ламинированное) состоит из двух или более листов стекла, склеенных вместе с помощью полимерной пленки или ламинирующей жидкости (ГОСТ 30826). В качестве стекол используются листовое, узорчатое, армированное, окрашенное в массе, упрочненное, солнцезащитное, энергосберегающее и др. Процесс получения такого стекла довольно сложный, выполняется в несколько стадий и заканчивается, как правило, обработкой в автоклаве под воздействием тепла и давления, где происходит полимеризация пленки или жидкости.
Ламинирование тоже не меняет свойства листового стекла, но делает такое изделие более прочным при ударе и безопасным. Полимерная пленка при этом исполняет только роль клея, скрепляющего стекла. Поэтому основным достоинством многослойного стекла является безопасность при разрушении. Разрушение каждого из листовых стекол происходит так же, как и одинарных, но осколки не разлетаются во все стороны, а удерживаются на полимерной пленке. В результате прочность на удар для отдельных видов многослойных стекол в 12 раз превышает прочность одинарного стекла.
В зависимости от назначения многослойные стекла подразделяют на безопасное (стойкое к ударам мягким и твердым предметами), пулестойкое, взрывобезопасное, огнезащитное, шумозащитное, морозостойкое и со специальными свойствами (например, с защитой от радиопомех, с биологической или информационной защитой, повышенной несущей способностью и др.). Разновидностью ламинированного стекла является триплекс — конструкция из двух стекол и промежуточного ламинирующего слоя.
Выпускается два вида низкоэмиссионных стекол — с твердым и мягким покрытиями. Стекла с твердым покрытием (ГОСТ 30733) более стойки к воздействиям абразивов, коррозии и моющим средствам, не разрушаются с течением времени, но менее эффективны и дороже.
Тонированное стекло может быть с легким оттенком коричневого, зеленого и других цветов. Для его получения обычное стекло нагревают до температуры 600...700 °С, затем пульверизатором наносят раствор специальной пленкообразующей соли. В результате химических реакций на поверхности стекла образуется тонкая, толщиной до 1 мкм прозрачная пленка из оксидов металла. Основные функции тонированных стекол — декоративность, эстетическая выразительность и защита от солнечного излучения. Кроме того, такая пленка может быть токопроводящей, радиозащитной, теплопоглощающей (голубая), теплоотражающей (синяя), поглощающей ультрафиолетовые лучи (желтая), декоративной (зеленая), зеркальной и др.