Sticla pentru Construcții

Morar AncuțaIMPM II

Universitatea „Babeș-Bolyai”, Cluj-NapocaFacultatea de Chimie și Inginerie Chimică

Ingineria Materialelor și Protecția Mediului

Caracteristicile sticlei de construcții

Toate caracteristicile sticlei de construcții depind de structura, defectele, tensiunile și,respectiv, de procesul de fabricație:

• densitatea sticlei (în funcție de compoziția chimică 2200-6800 kg/m3) – valori în jur de 2500 kg/m3;

• stabilitate chimică și dimensională (pentru sticla de construcții coeficientul de dilatare termică liniară este apropiat de cel al oțelului);

• nu e higroscopică și nici combustibilă;• poate avea caracteristici electro-izolante;• prezintă o transparență ridicată pentru radiații luminoase (60-95 % în funcție de compoziție și calitate) , dar e impermeabilă pentru acțiunea razelor inflaroșii și ultraviolete;

• se caracterizează prin duritate mare și rezistențe mecanice teoretic ridicate (determinate de natura legaturilor chimice – rezistențele mecanice reale sunt mult mai reduse datorită compoziției chimice variabile, defectelor de structură, defectelor de suprafață, tensiunilor interne, tratamentelor termice etc. );

• rezistența la compresiune este importantă (până la 200 N/mm2), însa rezistența la întindere (până la 20 N/mm2) este relativ redusă;

• sticla prezintă deformații predominant elastice la solicitări mecanice (modulul de elasticitate 50.000 – 100.000 N/mm2); este deci casanta si nu rezista la socuri mecanice;

• coeficientul de conductivitate termică, în funcție de compoziția chimică, are valori în limitele 0,33 – 1,34 W/m·K.

Produse din sticlă

În construcții se folosește sticla pentru:

• diverse tipuri de geamuri cu grosimi diferite, pentru ferestre;• geamuri riglate și armate pentru luminatoare și depozite; acestea au

grosimi mari și au fața striată sau respectiv înglobată în masa sa o plasă de sârmă ceea ce îi conferă rezistență la lovituri și foc;

• geamuri triplex și securit; sticla are dezavantajul că la lovire se sparge în așchii tăioase astfel încât pentru evitarea accidentelor se folosesc fie geamuri armate fie triplex sau securit. Geamul triplex este format din două foi de sticlă lipite cu un adeziv iar la spargere cioburile nu se împrăștie;

• dale pentru pereți luminoși, tip Nevada;• geamuri termopan și izolat cu calități termoizolante;• cărămizi din sticlă, țigle de sticlă etc.

Materiile prime și procesul tehnologic

Pentru realizarea de materiale de construcții se utilizează sticla de silicat, care este un amestec de SiO2(sub 80 %) și silicati complecși de Na, K, Ca, Pb, Ba etc. în funcție de natura sticlei.

Sticla obișnuită, din care se fabrică aproape toate materialele de construcție, este silico-calco-sodică, materiile prime fiind nisipul cuarțos, soda calcinată și calcarul, care, macinate fin și omogenizate (pentru a intensifica reacțiile chimice care încep încă din faza solidă), sunt topite în cuptoare vana, la cca. 1450 0C.

Procesul tehnologic de fabricare a geamurilor cuprinde următoarele etape:

• Prepararea materiei prime;• Obţinerea pastei de sticlă;• Obţinerea geamurilor.

Materia primă folosită la obţinerea sticlei pentru geamuri se compune din 71-74% SiO2, 13,8-15,5% Na2O, 6,6-10% CaO, 2,8-4% MgO, 0,6-2% Al2O3, şi până la 0,2% Fe2O3 (nedorit).

Oxidul de sodiu este adus în materia primă de soda calcinată (Na2CO3).

Prepararea materiei prime se realizează prin următoarele operaţii: măcinare, uscare, dozare şi omogenizare.

I. Prepararea materiei prime

Fazele obţinerii pastei de sticlă sunt încărcarea, încălzirea, topirea, afinarea şi omogenizarea.

II. Obţinerea pastei de sticlă

Fazele prin care se obţin geamurile sunt răcirea, fasonarea, recoacerea, tăierea şi sortarea.

Răcirea topiturii până la 1150 ⁰C se realizează prin trecerea sa din camera de topire în camera de lucru.

Fasonarea este procesul prin care din topitură, folosind dispozitive speciale se formează obiectul. Fasonarea se compune din două subfaze: • modelarea obiectului din masa de sticlă topita, aflată în stare plastică; • fixarea formei şi dimensiunilor obiectului.

III. Obţinerea geamurilor

Fasonarea sticlei se poate efectua prin suflare, tragere, laminare, presare, mulare, centrifugare, extrudare.

Recoacerea este aplicată plăcii de geam după fasonare, pentru îndepărtarea tensiunilor interne, ce apar în timpul rigidizării sticlei. Prezenţa acestora determină spargerea geamului în perioada utilizării fără cauze exterioare. Recoacerea constă în încălzirea plăcii de geam la o temperatură cuprinsă între 500-600 ⁰C, urmată de răcire lentă.

Tăierea plăcilor la o anumită dimensiune se realizează cu dispozitive montate în instalaţie şi prevăzute cu diamant sau carburi metalice.

Sortarea geamurilor se desfăşoară conform standardelor, care prevăd caracteristicile fizico-chimice ale sticlei şi indică metodele de măsurare ale acestora (ex.: SR EN 572-4:2012 Sticlă pentru construcţii. Produse de bază. Sticlă silico-calco-sodică. Partea 4: Geam tras ).

Mai mult de 50% din totalul producţiei de sticlă îl ocupă sticla pentru construcţii, ce se consumă pentru geamuri, elemente de zidărie (pereţi, plafoane, pardoseli etc.) automobile şi alte mijloace de transport.

Dintre toate utilizările ponderea cea mai mare o are sticla pentru geamuri, care este o sticlă silico-calco-sodică cu tendinţa redusă la cristalizare şi cu stabilitate chimică mare.

Concluzii