CHƯƠNG 1VẬT LIỆU KÍNH XÂY DỰNG1.1.Khái niệm Thuỷ tinh thường ở thể rắn dạng vô định hình sản xuất bằng cách làm nguội khối silicát nóng chảy. Quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn là quá trình thuận nghịch. Chính vì vậy mà việc tái chế lại thuỷ tinh đã qua sử dụng rất kinh tế và có ý nghĩa môi trường cao.
CHƯƠNG VẬT LIỆU KÍNH XÂY DỰNG 1.1.Khái niệm Thuỷ tinh thường thể rắn dạng vô định hình sản xuất cách làm nguội khối silicát nóng chảy Quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn trình thuận nghịch Chính mà việc tái chế lại thuỷ tinh qua sử dụng kinh tế có ý nghĩa môi trường cao Chế tạo thuỷ tinh cách nấu lò đến nhiệt độ 1500- 1600 oC hỗn hợp nguyên liệu như: cát thạch anh, đá vôi, sôđa (Na 2CO3) sunphat natri (Na2SO4), đôlômít, tràng thạch phụ gia dùng để làm trong, chất khử, chất tạo màu, chất rút ngắn thời gian nấu, điều chỉnh tính chất B 2O3, MnO, SnO2, CaO Chất Na2O làm giảm nhiệt độ chảy, K 2O tạo màu sáng tăng tính xuyên sáng, Al2O3 làm tăng cường độ Thuỷ tinh xây dựng có thành phần oxit sau: Si0 2: 64-73,4%; Na20: 10-15,5%; Ca0: 2,5-2,6% oxit khác: K20, Mg0, Al203, Fe203, B203… Nhiều công trình tiếng giới xây dựng sử dụng kính làm tường, sổ, mái nhà () Kính dùng làm hàng rào dùng làm chất liệu trang trí cửa sổ () Với nghệ thuật trang trí kiến trúc, kính từ xưa sử dụng làm chất liệu tranh mái vòm nhà thờ, tranh tường () Tại Việt Nam, việc sử dụng kính vào công trình xây dựng lại có ý nghĩa cao điều kiện nhiệt đới nóng ẩm bề mặt vật liệu bao che công trình hay bị nấm mốc, màu sắc phai dần Kính xây dựng trang trí suốt, màu sắc không bị phai giữ cho bề mặt công trình không thay đổi, cần lau chùi vệ sinh Nhưng kính hấp thụ lượng xạ mặt trời lớn nên việc sử dụng lớn kính vào công trình xây dựng cần ý tới màu sắc, độ dày, lớp không khí kính, lớp phủ bề mặt v.v Để sản xuất kính người ta dùng cát thạch anh hạt nhỏ, tinh khiết, xôđa (Na2CO3), Na2SO4, K2CO3, đôlômit, đá phấn loại phụ gia B 2O3, MnO, SnO2, CaO Kính phẳng Toà nhà kính mang tên Pei-Bau Mái vòm kính nhà phần mở rộng Bảo tàng lịch sử Đức Quốc hội Đức (Reichstag) Hình 1.1.Công trình sử dụng chất liệu kính Kính ứng dụng làm tường ngăn Cửa sổ sử dụng kính trang trí (hàng rào) Hình 1.2 Chất liệu kính làm hàng rào, trang trí cửa sổ Tranh kính mái vòm Tranh kính tường Hình 1.3.Nghệ thuật tranh kính Kính ốp tường Blôc kính màu Kính cán vân hoa Kính cắt mài Kính kéo ngang Gương Kính màu Kính bảo ôn Kính sử dụng làm bàn trà Gần gũi thiên nhiên nhờ sử dụng kính Hình 1.4.Các sản phẩm kính Viglacera 1.2.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Nguyên liệu thạch anh Si02, sô đa Na2C03, đá vôi, Na2S04… Công đoạn nấu thuỷ tinh tới nhiệt độ 1500-1600 oC tạo đồng nhất, độ - Trong khoảng 800 - 900oC, hình thành khối silicát - Trong khoảng 1150 - 1200oC khối thuỷ tinh trở thành suốt, nhiều bọt khí - T = 1400- 1500oC, gần không bọt khí, tạo thành khối lỏng đồng Để tăng độ dẻo, hạ nhiệt độ xuống 200- 300 oC Công đoạn tạo hình phương pháp: kéo tạo dày 2,6 mm, rót, cán, ép, thổi Hình 1.3.Chế tạo sợi thuỷ tinh phương pháp ly tâm (a) phương pháp thổi (b) Bể chứa dụng dịch chảy lỏng Tia chất chảy lỏng 3.Bộ phận tăng nhiệt 4.Ống nối để chuyển không khí nén nén Bộ phận ly tâm Sợi thuỷ tinh Nhiệt độ 800-9000C nhiệt độ hình thành silicat Vào cuối thời kì hình thành silicat nhiệt độ 1150-12000C, khối thuỷ tinh trở lên suốt chứa nhiều bọt khí, việc tách bọt khí kết thúc 1400-1500 0C Cuối giai đoạn khối thuỷ tinh hoàn toàn tách hết khí trở thành đồng Để có độ dẻo tạo hình cần thiết phải hạ nhiệt độ xuống đến 200-300 0C Độ dẻo khối thuỷ tinh phụ thuộc vào thành phần hoá học Các oxyt SiO 2, Al2O3 làm tăng độ dẻo oxyt Na2O, CaO ngược lại, làm giảm độ dẻo Việc chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái thuỷ tinh (rắn) trình thuận nghịch Khi để không khí nhiệt độ cao cấu trúc vô định hình số loại thuỷ tinh chuyển sang kết tinh Về thành phần hoá học kính xây dựng gồm 75-80%SiO2 1.3.Các tính chất kính 1.3.1.Khối lượng riêng, khối lượng thể tích Khối lượng riêng thuỷ tinh xây dựng 2,5 g/cm Các loại thuỷ tinh đặc biệt từ 2,2-6,0g/cm3 Khối lượng thể tích 2400-2600kg/m3 (loại đặc); loại rỗng có khối lượng thể tích nhiều nhỏ nước 1.3.2.Tính chất học Cường độ chịu nén thuỷ tinh tương đối cao 600- 1000kG/cm Cường độ chịu kéo thuỷ tinh thấp 30-90 kG/cm Sợi thuỷ tinh có cường độ chịu kéo đến 1000-4000kG/cm2 Ròn dễ vỡ, chịu uốn − Môđun đàn hồi Môđun đàn hồi kính dao động khoảng 48000-83000kG/cm (đối với kính thạch anh: 71400kG/cm 2) Sự có mặt oxýt CaO B 2O3 (có thể đến 12%) làm môđun đàn hồi tăng lên - Khả gia công học Kính có khả gia công học, cắt dao có đầu kim cương; mài nhẵn đánh bóng Ở trạng thái dẻo (khi nhiệt độ 800-1000 0C) tạo hình, thổi, kéo thành tấm, ống, sợi 1.3.3.Độ dẫn nhiệt Độ dẫn nhiệt kính thường nhiệt độ nhỏ 100 0C 0,340,71kCal/m.0C.h Kính thạch anh có độ dẫn nhiệt lớn (1,16kCal/m 0C.h) Kính chứa nhiều oxyt kiềm có độ dẫn nhiệt nhỏ 1.3.4.Độ bền hoá học Thuỷ tinh có độ bền hoá học cao đa số môi trường xâm thực, loại trừ axít HF H3PO4 Các ôxít kiềm độ bền hoá học thuỷ tinh cao 1.3.5.Tính chất quang học Tính chất quang học, tính chất quan trọng đặc trưng tiêu xuyên sáng (tính suốt, chiết quang, phản quang, tản xạ) Kính xây dựng sản phẩm silicat thường cho tất phổ quang phổ nhìn thấy qua Hệ số xuyên sáng thuỷ tinh đạt 0,89 Nếu thuỷ tình có thành phần thay đổi hay màu sắc hệ số xuyên sáng giảm 1.3.6.Đặc tính trang trí Chất liệu thuỷ tinh hay kính có bề mặt phẳng, suốt nên thường dùng làm cửa sổ lấy ánh sáng Kính trắng kính màu bền vững môi trường, không bị rêu mốc, chịu ẩm chống thấm cao, phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam Kính làm cửa, cửa sổ hay tường bao che có khả để ánh sáng xuyên qua, giảm tiêu thụ lượng góp phần tạo nên kiến trúc bền vững Để trang trí ngoại thất kính màu khung hợp kim nhôm, chất dẻo chất liệu trang trí thiếu kiến trúc đại Mảng tường kính lớn tạo nên ấn tượng mạnh hay vẻ đẹp quý tộc, giàu sang Kính ốp tường Blôc kính màu Kính cán vân hoa Kính cắt mài Kính kéo ngang Gương Kính màu Kính bảo ôn Kính sử dụng làm bàn trà Gần gũi thiên nhiên nhờ sử dụng kính Hình 1.4.Các sản phẩm kính Viglacera 1.4.CÁC SẢN PHẨM KÍNH Các sản phẩm kính đa dạng (Hình 1.4), kính Viglacera chất liệu sử dụng rộng rãi sinh hoạt trang trí kiến trúc Các loại kính có kích thước độ xuyên sáng nêu bảng 1.1 Bảng 1.1.Các loại kính kích thước Độ Loại kính Dày, mm Rộng, mm Dài, mm xuyên sáng,% Kính cửa 2-6 300-200 500-2200 84-87 Kính nhẵn bóng 4-7 250-1400 300-2200 84 Kính tủ trưng bày, kính bề mặt - Nhẵn bóng 6,5-8 2000-3000 2500-6000 84 - Không nhẵn bóng 6-10 1700-3500 2300-4500 84 Kính có cốt - Nhẵn bóng 700 1800 60 - Không nhẵn bóng 5,5 300-1400 600-1800 60 Kính 4,5-6 600-1200 1200-2000 84 Kính giữ nhiệt 2-6 250-2000 250-2200 65-75 Kính phủ màng 2-6 250-300 250-1200 10-80 Kính hoa văn, trang trí 3,0-6,5 400-1200 400-1800 40 Kính mờ đục 3-6 250-1000 250-1800 60 Kính luợn sóng 5,5 600-1400 1000-1200 60-75 Kính màu 3-6 250-1200 250-1600 10-80 Chất liệu kính phẳng Chất liệu kính phẳng sản phẩm nhà máy kính Kính phẳng dùng làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính quầy hàng, trang trí nội ngoại thất Kính cửa có chiều dày từ 2-6mm lớn 6mm Chiều dày kính tăng khả xuyên sáng giảm Các dạng kính phẳng, công dụng kích thước kính phẳng nêu Error: Reference source not found - Kính cửa sổ, loại suốt, không gia công bề mặt có độ dày từ 2-6mm Kính cửa sổ có tính chất lý - Kính tôi, (Hình 1.5.) nhận cách kính đến nhiệt độ 540-650 oC làm nguội nhanh khí lạnh Loại có tính chất học tăng, chịu nhiệt tốt, cứng gấp 4-6 lần kính bình thưòng Khi vỡ vụn nhỏ, không gây nguy hiểm Có loại kính tôi: kính phẳng (GLACO-F) kính cong (GLACO-C) Kính dùng che chắn bên ngoài, để làm quầy trang trí, che chắn cầu thang Có thể uốn cong theo thiết kế, làm cabin, tủ bày đồ, tường Hình 1.5 Kính nhiệt an toàn:Tường tranh tường 3D gạch kính Hình 1.6.Kính có cốt: a- kính mắt lưới to; b- kính mắt lưới nhỏ - Kính có cốt có lưới thép mạ crom, niken làm kính cho mái nhà để lấy ánh sáng vỡ lưới thép giữ lại Trong trình cán, bên kính, đặt lưới kim loại đường kính 0,4-0,5mm (Error: Reference source not found1.6) - Chất liệu kính hoa loại kính phẳng cán hay hai mặt tạo hình vẽ hoa văn, nhờ vào trục cán đắp đá hoa cương, nhờ mà kính hoa có độ phản quang khác tạo tính trang trí cao Nhờ tính chất quang học mà kính tạo nên sản phẩm pha lê (Error: Reference source not found1.7) Kính hoa Kính “băng tuyết” Hình 1.7.Kính hoa kính mờ Bảng 1.2.Các tính chất lý kính cửa sổ Các đặc tính lý Khối lượng thể tích, kg/m3 Giới hạn cường độ, kG/cm2 (MPa): - Chịu nén - Chịu kéo - Chịu uốn Độ xuyên sáng, %, không nhỏ Độ cứng theo bậc thang Các thông số 2420-2590 600-1200 700-1000 400-600 84-87 4,5-7,5 Mô đun đàn hồi, kG/cm2 634600 Hệ số dẫn nhiệt, kCal/(m.oC.h) 0,83 Hệ số giãn nở 90x10-7 -Chất liệu kính mờ, kính hoa mờ nhận từ kính cửa sổ qua gia công học phun tia cát Kính mờ nhận phun nhanh hai lần Kính hoa văn mờ nhận từ kính màu qua phun cát lần theo hoạ tiết Kính phẳng màu, tạo loại lớp màu lớp Kính lớp màu nhận cách cho thêm bột màu, loại màu xanh cách cho thêm cobal, màu tím cho 10-20% Mg0 nikel màu vàng, màu xanh cho 20-50% Cr0, Cu0, Fe203 - Kính Low- E, loại kính sản xuất theo công nghệ Anh, phủ lớp màu phản quang, không hấp thụ lượng mặt trời vào mùa hè giữ nhiệt ấm phòng chịu khí hậu lạnh mùa đông Có nhiều màu sắc đẹp để trang trí mặt công trình mang phong cách kiến trúc xanh, đại Cấu kiện kính - Kính paket, kính cấu kiện, giống kính blôck kính paket dùng ốp tường, blôc xây tường, lợp mái để lấy ánh sáng (Error: Reference source not found1.8) Hình 1.8 Mái nhà paket kính Hình 1.9 Chất liệu kính mozaic Hình 1.10 Tác phẩm nghệ thuật(nàngMona Lisa) chất liệu kính mosaic Chất liệu kính mozaic Với viên kính nhỏ, thường hình khối chữ nhật đa dạng màu sắc (Hình 1.9) nên chúng thường sử dụng làm chất liệu để ghép tạo tác phẩm nghệ thuật (Hình 5.14) tranh tường, tranh trần, quầy trang trí, vv 5.3.5 Kính an toàn Kính an toàn, kính cường lực, bán cường lực, hộp kính, kính hoa văn (hình 1.8)…đang ngày ưa chuộng thị trường Kính an toàn sản xuất Vinaconex, Viglacera , Eurowindow Từ nguyên liệu kính thường, sản xuất sản phẩm kính an toàn, kính cường lực - bán cường lực, hộp kính kính hoa văn Kính cường lực bán cường lực Eurowindow có độ cứng cao nên chịu lực va đập mạnh gấp 4-5 lần so với kính thông thường loại, độ dày kích thước, chống rung, chịu sốc nhiệt lên đến 200oC Kính hoa văn sản xuất công nghệ gia công khắc chìm CNC nên đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ cao khách hàng Hiện nay, Eurowindow sản xuất hộp kính hộp kính khổ lớn với kích thước 2,7 x 3,5m Hộp kính Eurowindow nạp khí Argon (khí trơ) làm giảm tối đa tiếng ồn từ môi trường xung quanh, đồng thời làm tăng khả cách nhiệt 10 Kính qua bể cảnh Eurowindow Kính sàn Gia công kính an toàn Kính vách nhà cao tầng Hình 1.11 5.3.6.Chất liệu kính điêu khắc Chất liệu kính điêu khắc thu từ việc sử dụng kính với nghệ thuật khắc kính phối màu hay dán đê can theo hoạ tiết nghệ thuật sử dụng rộng rãi làm chất liệu trang trí Kết hiệu ứng ánh sáng hiệu ứng màu sắc tạo chất liệu trang trí có không hai Tạo sản phẩm vách ngăn kính, trần kính lung linh với mảng kích thước rộng lớn lên tới hàng trăm mét, gây ấn tượng điểm nhấn nhà Kính phẳng dùng để làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính quầy trưng bày, để hoàn thiện bên nhà Bên cạnh kính thường người ta chế tạo loại kính phẳng đặc biệt kính hút nhiệt, kính có cốt, kính tôi, kính trang trí nghệ thuật, v.v Kính làm cửa, có loại với chiều dày khác nhau: 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 10mm Khi chiều dày kính tăng, khả xuyên sáng kính giảm 11 a Kính dùng để bưng quầy trưng bày Kính dùng để bưng quầy trưng bày chế tạo cách đánh bóng không đánh bóng với kích thước 3,4 x 4,5m chiều dày - 12mm, xây dựng dùng kính cường độ cao kính kính có cốt Để chế tạo loại kính có tính chất đặc biệt trình sản xuất người ta cho thêm oxit kim loại phủ mặt kính màng kim loại, màng oxit màng bột màu Để lớp phủ đồng nhất, trình phải thực môi trường chân không Bằng biện pháp tạo cho kính khả phản quang tính chất trang trí thích hợp Kính phản quang dùng để giảm đốt nóng ánh sáng mặt trời để điều hòa ánh sáng 1.6.GIA CÔNG CHẾ TẠO KÍNH NGHỆ THUẬT Phương pháp phun tia cát Trên bề mặt kính phun cát áp lực 5-6atm có khuôn trổ không Tia cát cắt bào mòn bề mặt kính tạo cho kính có hình thức bề mặt đặc biệt, có độ mờ, hoa mờ dạng hoa băng tuyết Phương pháp cắt Cắt sâu vào bề mặt kính tạo rãnh hình ba mặt Sau phủ lớp polime phương pháp hoá học, sau nhúng vào hỗn hợp nóng chảy H 2S04 nước Kết tạo cho kính óng ánh pha lê hay giống kim cương Kính qua bể cảnh Eurowindow Kính sàn Gia công kính an toàn Kính vách nhà cao tầng Hình 1.12 Kính an toàn Vẽ màu Trên bề mặt kính vẽ, chép hoạ tiết bột màu silíc dễ chảy, đặc biệt 12 sau vẽ xong mang vào nung, bột màu chảy bám chặt lên mặt kính Có loại vẽ màu kính mà không nung Gia công hoá học Đây phương pháp khắc mặt kính axit nóng chảy Bột màu axit đun nóng vẽ mặt kính theo hoạ tiết thiết kế Phương pháp sử dụng để vẽ tường, trần nhà Trang trí kính, tường cắt dán đê can Chất liệu đê can cắt dán theo mẫu hoạ tiết thiết kế kính Phương pháp thông dụng trang trí nhanh ấn tượng màu sắc độ bóng đề can Đề can (viết tắt từ Decalcomania có gốc từ tiếng Pháp décalcomanie), viết đềcan, decal, đềcal loại nhãn tự dính Đê can có cấu tạo số đê can dán kính, dán tường có in sẵn hoạ tiết đẹp (Hình 5.16) Đê can có cấu tạo lớp: Lớp mặt giấy, màng nhựa tổng hợp vải, tráng không tráng chất vô cao lanh kim loại Lớp mặt thường có khả in, viết Hình 1.13 Đê can trang trí Lớp mặt phủ lớp màng trong, ngăn ẩm bụi Lớp keo thường acrylic phủ vào đáy lớp bề mặt Lớp ngăn cách chống dính silicon phủ lên lớp đế Lớp đế giấy kraft hay glassine nhằm bảo vệ keo 13