X lă số thứ tự từ đến 6, có sự tương đương vă trùng khớp hoăn toăn về câc yíu cầu kỹ thuật của TCVN (TCVN chỉ đổi số thứ tự sang chỉ sô" độ bền kĩo ơb với câc
VẬT LIỆU THUỶ TINH XĐYDựNG
11.1. K H Â I NIỆM
Thuỷ tinh lă một dung dịch rắn ở dạng vơ định hình nhận đưỢc bằng câch lăm quâ nguội khối silicat nóng chảy. Chế tạo bằng câch nấu trong lò cho đến nhiệt độ 1500 - 1600“c câc nguyín liệu như: Cât thạch anh, đâ vôi, sô đa (Na2C0 3), vă sunphat natri (Na2S0 4), đơlơmít, trăng thạch vă câc loại phụ gia dùng để lăm trong, chđ١ khử, chất tạo mău, rút ngắn quâ trình nấu, điều chỉnh tính chất như
B2O3, MnO, Sn0 2, CaO...
v ề thănh phần hoâ học, tuỳ thuộc văo dạng vă công dụng thuỷ tinh xđy dựng gồm:
SÌO2 (65 ٠75%), CaO ( 8 - 15%), Na2Ơ (10 - 18%), K2Ơ( 0 - 0,5%) MgO (0 - 4,5%), B2O3 (0 - 5 % ), A I2O3...
Na2Ơ lăm giảm nhiệt độ chảy, rút ngắn thời gian nđu nhưng lại lăm giảm độ bề hoâ, K2O tạo ra mău sâng vă lăm tốt hdn tính xuyín sâng; CaO lăm tăng độ bền hoâ; A I2O3 lăm tăng cường độ, bền nhiệt vă bền hoâ; B2O3 đẩy nhanh tốc độ nđu thuỷ tinh...
11.2. N G U YÍN T Ắ C C H Ế t ạ o k í n h
Nguyín liệu chế tạo kính lă cât thạch anh, đâ vôi, sôđa vă sunphât natri. Nguyín liệu được nấu trong câc lò thuỷ tinh cho đến nhiệt độ 1500.C.
Nhiệt độ 800 - 900.C lă nhiệt độ hình thănh silicât. ở nhiệt độ 1150 - 1200“c
khối thuỷ tinh trở thănh trong suốt nhưng vẫn còn chứa nhiều bọt khí, việc tâch bọt khí kết thúc ở 1400 - 1500.C. Cì giai đoạn năy khối thuỷ tinh hoăn toăn tâch hết khí vă nó trở thănh đồng nhđ١. Để có độ dẻo cần thiết cần phải hạ nhiệt độ xuống
đến 200 - 300.C. Độ dẻo của khôd thuỷ tinh phụ thuộc văo thănh phần hô học của
nó. Câc oxit SÌO2, AI2O3 lăm tăng độ dẻo, còn câc oxit Na2Ơ, CaO thì ngưỢc lại lăm giảm độ dẻo.
việc chuyển từ trạng thâi lỏng sang trạng thâi thuỷ tinh (rắn) lă một quâ trinh thuận nghịch. Khi để trong khOng khi vă ở nhiệt độ cao cấu trúc vô định hliih của một số loại thuỷ tinh có thể chuyển sang kết tinh.
11.3. TÍNH CHẤT CỦA THƯỶ TINH
- Khối lượng riíng: Khối lاfỢng riíng của thuỷ tinh xđy tlựng thường lă 2,5g/om'١. Tuỳ theo hăm lượng câc phụ gia khâc nhau dể tạo cho thuỷ tinh có cơng dụng dặc
biệt mă khối IríỢng riíng có thể từ 2,2 - 6,0 g/cn١2.
- Môđun đăn lĩồi: MOdun dăn hồi của thuỷ tinh xđy dựng dao dộng trong khoảng
48000- 83000 k C/c m 2 .
- Độ bền hoâ học. Thuỷ tinh có độ bền hơ học cao dối với da số câc mơi
trường xđm thực trừ axít HF vă Η٩Ρ θ 4. Câc ơxít klm căng ít thl độ bền hoâ hợc của
thuỷ tinh căng cao.
- Đặc tinh cơ học. Cường độ chịu nĩn của thuỷ tinh cao (600 - 1000кС/сіп2),
cường độ chịu kĩo thấp (30 - 90 kC/cm2), độ cứng của thuỷ tinh từ 5 - 7. Thااỷ tinh giOn nín chịu uốn vă chịu va đập kĩm khoảng 0,2 kC/cm2.
- Tinh chất quang học: lă tinh chđ't quan trọng vă dặc trríng bằng chỉ tiíu: xuyín
sâng (trong suốt), chiết quang, phản quang, phản xạ. Kinh silicât thường cho tất cả phần quang phổ nhln thấy di qua vă thực tế không cho tia tử ngoại vă hồng ngoại di qua. Khi thay đổi thănh phần vă mău sắc của kinh có thể điều chỉnh được mức độ cho ânh sâng xuyín qua.
- Tinh dẫn nhiệt: tuỳ thuộc văo thănh phần mă kinh thiíờng có hệ số dẫn
nhiệt từ 0.34 - 0.71 kcal/m."C.h. Kinh thạch anh có hệ số dẫn nhiệt lớn nhất (1,16 kcal/m."C.h). Kinh chứa nhiều ơxít kiềm có hệ số dẫn nhiệt nhỏ.
- Tinh câch đm: Khả năng câch đm của thuỷ tinh tương đối Cíio. Theo chỉ tiíu năy kinh dăy lcnr tương diíơng với tường gạch dăy 12cm.
- Khả năng gia cơng cơ học: cắt diíỢc bằng dao có đầu kim cương, măi nhẩn đânh bOng dưỢc, ở trạng thâi dẻo (khi nhiệt độ 800 - 1000"C) có thể tạo hlnh, thổi, đânh bOng dưỢc, ở trạng thâi dẻo (khi nhiệt độ 800 - 1000"C) có thể tạo hlnh, thổi, kĩo thănh tấm, ống, sỢi.
11.4. CÂC LOẠI KÍNH PHẲNG
Kinh phẳng dUng để lăm kinh cửa sổ, cửa di, mặt kinh câc quầy triíng băy, d ể hoăn thiện bín trong vă bín ngoăi nhă. Ngoăi kinh thường, cịn có câc loại kinh dặc biệt như kinh hút nhiệt, kinh có cốt, kinh tơi, kinh trang tri nghệ thuật...
Trong xđy dựng còn dUng cả kinh cường độ cao như kinh tơi vă kinh có cốt. Dể chế tạo những loại kinh có câc tinh chất dặc biệt như khả năng phản quang..
câc tính chat trang trí, cường độ cao... trong quâ trình sản xuđt có thể cho thím câc oxít kim loại hoặc phủ trín mặt kính những măng kim loại, măng oxít, hoặc măng bột mău.
Kính phản quang dùng để giảm sự đốt nóng của ânh sâng mặt trời hoặc để điều
hoă ânh sâng.
Kính dùng đ ể bưng quầy trưng băy: ĐưỢc chế tạo bằng câc đânh bóng hoặc
khơng đânh bóng với kích thước 3,4 X 4,5m chiều dăy 5 - 12mm.
Kính tơi: ĐưỢc chế tạo bằng câch nung kính thường đến nhiệt độ sôi
(540 - 650'١C) rồi lăm nguội nhanh vă đều. Lăm như vậy thì nội ứng suđ١ sẽ phđn bố đều đặn trong kính, đồng thời cường độ va đập vă chịu uốn của kính tăng lín khâ nhiều so với kính thường. Kính tơi được sử dụng rộng rêi để lắp cho câc quầy trưng băy, quầy hăng, để chế tạo cửa kính, để che chắn cầu thang, ban cơng...
Kính có cốr. Lă loại kính đưỢc gia cường bằng lưới kim loại chế tạo từ những sỢi
thĩp đê được ủ nhiệt vă mạ crôm hoặc niken. Do bị ĩp chặt trong kính nín lưới kim loại sẽ đóng vai trị lă bộ khung có tâc dụng giữ chặt những mảnh kính vụn khi nó vỡ nín trânh được nguy hiểm. Kính có cốt được dùng lăm câc kết cđu mâi lđy ânh sâng.
Kính hút nhiệt (giữ nhiệt): v ề thănh phần khâc với kính thường ở chỗ có chứa
câc oxít sắt, coban vă niken, nhờ đó mă có mău xanh nhạt. Kính hút nhiệt giữ đưỢc 70 -· 75% tia hồng ngoại ( 2 - 3 lần lớn hOn kính thường). Do sự hút nhiệt lớn nín nhiệt độ vă biến dạng nhiệt của kính tăng lín đâng kể. Vì vậy, khi lắp kính cần phải chừa khe hở cần thiết giữa khung vă kính.
Kinh bền nhiệt: Lă tđm borosilicat (hệ cơ sở SÌO2 - B2O3 - Na2Ơ) có chứa câc ơxit chì vă oxit liti, ... Hệ số nở nhiệt khoảng (2 - 4). 10 ٠٠١/‘١c , có nghĩa lă nhỏ hơn kính thường 2 - 3 lần. Loại kính năy có thể chịu đưỢc độ chính lệch nhiệt độ đến 20'١c vă đưỢc sử dụng để chế tạo câc chi tiết bền nhiệt của mây móc.
11.5. CÂC SẢN PHẨM THUỶ TINH DÙNG TRONG XĐY DựNG
Blốc thuỷ tinh rỗng■. Blốc thủy tính rỗng có khả năng tân xạ ânh sâng lớn, cịn
những ơ cửa sổ, vâch ngăn chế tạo từ block có tính chđ١ câch nhiệt vă câch đm tốt. Block Ihuỷ tinh thường gồm hai nửa gắn lại với nhau, ở giữa rỗng. Dạng phổ biến nhất của block thuỷ tinh lă dạng có vđn khía ở bín ưong. Tính chđ١ của block thuỷ tinh rỗng: Độ xun sâng khơng nhỏ hơn 65%, độ tân xạ 25%, hệ số dẫn nhiệt 0,34 kcal/m.'١C.h
Ngoăi block thơng thường người ta cịn sản xuđ١ câc block mău, block hai ngăn câch nhiệt vă block hướng ânh sâng.
Thuy tinh xếp lớp: Bao gồm hai hoặc ba tấm thủy tinh xen giữa lă lOp đệm
không khi bị bịt kin. Vì vậy, kinh lắp bằng sản phẩm năy có năng câch nhiệt vă câch đm tốt, khOng bị đọng sương, không phải lau chùi lớp bín trong. Tuỳ theo công dụng mă sản phẩm thuỷ tinh xếp lớp có thể dưỢc chế tạo từ kinh cửa, kinh tỏi, kinh phản quang hoặc câc loại kinh khâc.
Ông thuy tinh: ố n g thuỷ tinh dưỢc sử dụng rộng rêi trong công nghiệp thực
phẩm vă công nghiệp hơ học. ChUng có tinh ổn định hô học cao, bề mặt nhẵn, trong suốt vă vệ sinh. NhưỢc điểm chinh của ống lă giOn, chịu uốn vă va dập kĩm vă tinh ổn dỊnh nhiệt không cao (khoảng 40"c). Hiện nay người ta da sản xuất dưỢc câc loại ống bền nhiệt, với hệ số nở nhiệt thấp, từ thuỷ tinh borosilicat.
Sợi thuỷ tinh: DUng trong sản xuất vật liệu tổ hỢp ở dạng chỉ, vải, cuộn xơ, sỢi
ngắn vă bông thuỷ tinh. Dương kinh sỢi 5 - 1 5 micromet, cường độ chịu kĩo dạt tới 4000 kG/cm^. Sợi dăi dưỢc chế tạo từ dung dịch chảy lỏng bằng phương phâp kĩo từ khuôn kĩo của bể nấu chảy hoặc bằng câch quấn. Loại sỢi ngắn đưỢc sản xủt bằng phương phâp li tđm hoặc phương phâp thổi.
Loại sỢi dăi dUng dể sản xuất chỉ vă vải thuỷ tinh. Chỉ thuỷ tinh dưỢc sử dụng trong sản xuất ống chất dẻo - thuỷ tinh vă câc bể chứa bằng câch quấn xung quanh những trục tương ứng.
Cuộn xơ sỢi thuỷ tinh lă vật liệu tấm mỏng từ những sỢi dăi dưỢc dan chĩ() vă dưỢc dân bằng chất kết tinh tổng hỢp. ChUng dưỢc dUng như lă bân sản phẩm dể sản xuất vật liệu câch nước vă vật liệu lỢp, trong dó có giấy dầu thuỷ tinh.
Vải thuỷ tinh dUng để chế tạo tectolit thuỷ tinh với chất kết dinh polime, trong xđy dựng dể bảo vệ nhiệt cho dường ống dẫn. Sợi thUy tinh ngắn dược chế tạo bằng câch cắt từ những sỢi dăi vă dung để nđng cao cường độ cho câc sản phẩm với chất kết dinh vô cơ cQng như dể sản xuất câc tấm chất dẻo - thuỷ tinh trong, dUng cho mâi vă panen ba lớp.
Một số loại khdc:
- Borosilicat: hệ cơ sở S102 - ВгО^ - Na2Ơ Ί nx . ﺀ ,/ ,.ج
' ạ ή ί DUng lăm dụng cụ thi nghiện.
- Alumosihcat: hệ cơ sở SÌO2 - АІгО^ - Nâ20 ل
- Chl silicat: SÌO2 - PbO - Νη2٥ -> lăm thuỷ tinh quang học vă pha lí (cO cli' số khUc xạ cao).
- Thạch anh: SÌO2 trong suốt lă vật liệu kỹ thuật có nhiều tinh năng qui nhu hệ số giên nở nhiệt rất nhỏ, bền hoâ vă bền xung nhiệt cao dUng dể chế tạo dụngcụ, thiết bị chịu nhiệt cao, bền hoâ. Thuỷ tinh thạch anh có độ tinh khiết cao, có ciứa thím Β2Ο3 được dùng lăm câp (sỢi) quang nhờ có phản ứng phản xạ toăn phần của sOng ânh sâng truyền lan trong sỢi vă năng lượng ânh sâng dưỢc bảo toăn.
Chương 12