MATERIALE CERAMICE (2)

GENERALITĂŢI

Materialele ceramice sunt, în general, materiale oxidice, întărirea lor fiind rezultatul unor reacţii în stare solidă sau în fază lichidă, la temperaturi ridicate, coerenţa sistemului fiind asigurată de forţe de natură fizică sau chimică.

Materialele ceramice pentru construcţii se obţin prin arderea unor corpuri fasonate din mase argiloase sau din amestecuri de silicaţi, oxizi metalici şi alte materiale.

Au rezistenţe mecanice şi chimice bune, durabilitate mare în timp, dar sunt produse energointensive ce trebuiesc utilizate raţional în construcţii.

Materialele ceramice se utilizează pentru zidirea şi finisarea pereţilor, pentru realizarea acoperişurilor, pentru zidirea cuptoarelor, căptuşelilor refractare, coşurilor de fum, pentru executarea canalizării, drenaje, pavaje, protecţii anticorozive etc.

După compoziţia chimică şi structura lor, materialele ceramice utilizate în construcţii, pot fi principial împărţite în produse din ceramică brută (cărămizi, blocuri, ţigle, cahle, teracote), produse din ceramică fină (faianţă, gresie, porţelan) şi produse refractare (pentru căptuşirea cuptoarelor, focarelor etc.).

Ceramica brută de construcţie se caracterizează prin structura poroasă, textură grosieră şi este de regulă colorată.

Produsele din ceramică fină pot avea structura de la poroasă până la compactă, textură de la grosieră la fină şi pot fi albe sau colorate (în ciob).

Materialele ceramice utilizate în construcţii folosesc drept materie primă argila mai mult sau mai puţin pură. Astfel, pentru ceramica brută se utilizează argila comună, impurificată cu nisip, calcar, oxizi de fier, săruri solubile, resturi organice, ceramica fină necesitând o argilă caolinitică cu puritate avansată.

Realizarea produselor ceramice presupune mai multe etape şi anume: dozarea amestecului de materii prime: argilă, degresant - adăugat în scopul

reducerii contracţiiilor la uscare: nisip, rumeguş, zgură de furnal, etc, şi eventual fondanţi - adăugaţi pentru reducerea temperaturii de apariţie a fazei lichide în sistem: oxizi de fier, alcalii;

omogenizarea în prezenţa apei, cu obţinerea unei paste ce poate fi fasonată; fasonarea prin presare, extrudere sau turnare; uscarea în încăperi speciale, însoţită de contracţia la uscare; arderea în cuptoare industriale, la temperaturi de peste 900oC; răcirea lentă a produselor; eventuale tratamente de finisare.

Pe parcursul procesului tehnologic au loc diverse procese: pierderea apei de umiditate şi de higroscopicitate, având drept rezultat

contracţia la uscare; pierderea apei legate chimic la 450oC, cu transformarea caolinitului în

metacaolinit conform reacţiei:

2SiO2⋅Al2O3⋅2H2O→2SiO2⋅Al2O3+2H2O (7.1)

formarea fazei lichide, ce va constitui după solidificare liantul materialului ceramic rezultat, la temperaturi de peste 900oC, fapt ce conduce la o apropiere a granulelor ca urmare a acţiunii forţelor capilare şi apariţia contracţiei la ardere; temperatura de ardere depinde de refractaritatea argilei;

începerea şi desăvârşirea la temperaturi înalte, a unor reacţii chimice, ai căror produşi au bune proprietăţi de rezistenţă mecanică, cum este mulitul:

3(2SiO2⋅Al2O3 )→2SiO2⋅3 Al2O3+4 SiO2 (7.2)Finisarea produselor ceramice se realizează prin angobare sau glazurare.Angobarea constă în imersarea produsului într-o suspensie apoasă de argilă

curată sau colorată cu diverşi pigmenţi anorganici, urmată de ardere.Glazurarea constă în aplicarea unui strat subţire dintr-un amestec de oxizi

divers colorat şi cu punct scăzut de topire. După tratamentul termic se formează la suprafaţă un strat sticlos, frumos colorat.

Materialele refractare se obţin din materii prime alcătuite în funcţie de natura produsului ce urmează a fi obţinut. Materiile prime au temperaturi de topire între 1580…2000°C, iar produsele sunt diferit colorate şi au textură grosieră sau medie. Ele se clasifică după caracterul lor chimic (acide, bazice) şi după refractaritate (temperatura de înmuiere sub greutate proprie – t ref °C).

După refractaritate (t ref) argilele se împart în uşor fuzibile cu tref <1350oC, greu fuzibile cu 1350oC<tref <1580oC, refractare cu 1580oC<tref <2000oC şi superrefractare cu tref >2000oC.

Rezistenţele mecanice ale produselor ceramice sunt determinate în principal de structura componenţilor cristalini şi de porozitate; produsele ceramice pot fi poroase (absorbţie de apă 8 – 20 %), clincherizate (porozitate sub 8 %) şi vitrificate (porozitate sub 2 %).

Porozitatea produsului ceramic este determinată de compoziţia chimică şi refractaritatea argilei, precum şi de temperatura de ardere. Prezenţa unor compuşi uşor fuzibili (fondanţi: oxizi metalici etc.) duce la reducerea porozităţii prin formarea de topitură în timpul arderii, ce colmatează porii materialului ceramic (clincherizare, vitrificare).

Prin ardere la temperaturi sub 1000° C argilele fuzibile dau produse poroase, iar prin ardere la peste 1000° C dau produse clincherizate sau vitrificate.

Argilele refractare pure (fără fondanţi) dau produse refractare prin ardere la temperaturi mai mari de 1300° C.

PRODUSE DIN CERAMICĂ (3)

Produse din ceramică brută

Datorită proprietăţilor lor produsele ceramice pot fi considerate pietre artificiale de construcţie.

Principalele etape tehnologice de obţinere a ceramicii brute sunt pregătirea materiei prime (a masei argiloase), fasonarea, uscarea şi arderea. Atunci când este nevoie, produsele se pot finisa prin diferite procedee.

Produsele din ceramică brută utilizate în construcţii se clasifică după utilizări în materiale pentru zidărie, pentru învelitori şi alte materiale.

Materiale ceramice pentru zidărie

Se utilizează pentru executarea zidurilor interioare şi exterioare, portante sau neportante în construcţiile civile, industriale etc, prin îmbinare cu mortar.

Materialele ceramice pentru zidărie au densităţi aparente (r) de până la 1800 kg/m3 şi rezistenţe la compresiune de 50-150 daN/cm2 (determinate după criterii şi cu metode diferite în funcţie de material şi în baza standardelor în vigoare).

După dimensiunile lor, materialele de zidărie se împart în cărămizi, blocuri şi corpuri ceramice.

Cărămizile pline, presate pe cale umedă se fabrică în baza modulului octometric (de 12,5 cm, cu dimensiuni normale de 25x12.5x6.3 considerat format normal (FN) sau 25x12.5x8.8 cm (1.40 FN).

Sunt produse poroase, de formă paralelipipedică, la care se permite practicarea de găuri (pentru uşurarea uscării şi arderii), a căror suprafaţă totală nu trebuie să depăşească 15 % din secţiunea cărămizii . Ele se livrează cu caracteristici declarate de producator, cele mai importante fiind rezistenta la compresiune si absorbtia de apa.

Cărămizile pline se utilizează pentru zidării de rezistenţă, asigurând şi izolarea termică şi fonică a construcţiei.Figura 1. Cărămizi ceramice pline şi cu goluri verticale

a b c d

Cărămizile şi blocurile ceramice cu goluri verticale au o densitatea aparentă mai redusă decât cele pline, încarcă mai puţin construcţia şi asigură o mai bună termo şi fonoizolare.

Deosebirea dintre cărămizi şi blocuri ceramice este că cele din urmă au înălţimea mai mare de 88mm.

Cărămizile cu goluri verticale se utilizează pentru pereţi interiori şi exteriori portanţi şi neportanţi şi pentru zidărie aparentă (pot avea feţele văzute special prelucrate).

Cărămizile şi blocurile ceramice cu goluri orizontale se fabrică respectând condiţia ca grosimea pereţilor lor exteriori să fie de min. 15 mm, iar a celor interiori de minim 8 mm Se utilizează pentru zidărie la pereţi despărţitori, portanţi şi neportanţi.

Cărămizile găurite cu lambă şi uluc se fabrică în mai multe forme şi dimensiuni. Se utilizează pentru pereţi despărţitori neportanţi, realizând şi izolarea termică şi fonică.

Figura 2. Cărămizi cu lambă şi uluc (nut si feder)

Corpurile ceramice pentru pereţi de clădiri, planşee şi acoperişuri sunt produse ceramice cu goluri, de dimensiuni, forme şi secţiuni variate utilizate pentru realizarea panourilor semifabricate de pereţi de clădiri, planşee şi acoperişuri .

Se utilizează pentru asigurarea termoizolaţiilor în panouri mari de beton, planşee, acoperişuri.

Cărămizile radiale pentru coşurile industriale se fabrică în forme şi dimensiuni diferite din argile fuzibile cu adaos de nisip sau alt degresant.

Cărămizi pentru placări (plăci ceramice din argilă) se fabrică smălţuite sau cu culori diferite (roşu, galben-pai) în funcţie de materia primă utilizată. Au două feţe

finisate, iar pe de alte două pot avea şanţuri longitudinale pe care se despică la punerea în lucrare. Se utilizează ca material de finisare a pereţilor, prin aplicare pe mortar.

 Materiale ceramice pentru învelitori

Servesc pentru realizarea acoperişurilor necesare protejării suprafeţelor construite împotriva agenţilor atmosferici.

Materialele ceramice pentru învelitori se împart în ţigle, olane şi coame.

Ţigle

Se prezintă ca plăci subţiri (8–10 mm), de culoare roşie şi se pot smălţui sau impregna. Spărtura ţiglelor trebuie să fie compactă, omogenă cu granulaţie fină.

Ţiglele se fabrică prin procedee diferite (presare, tragere prin filieră) şi de forme şi dimensiuni diferite şi anume:

ţigle solz trase prin filiere cu unul sau două ciocuri pentru montaj. Suprafaţa utilă sub 50 % din cea fizică;

ţigle cu jgheab presate cu două sau patru ciocuri şi cu jgheaburi pentru montaj numai laterale sau şi la capete. Suprafaţa utilă circa 75 % din cea fizică;

ţiglele cu jgheab trase prin filieră (fig. VII.7.b), cu un cioc de montaj şi cu masa de 2.400 kg/buc.

Ţiglele trebuie să reziste la îngheţ-dezgheţ, să fie puţin permeabile şi să aibă o capacitate portantă de 70 – 100 daN, în funcţie de tip.

Olane

Olanele se fabrică prin presare umedă. Au forma unor jumătăţi de con şi se montează prin suprapunere şi îmbinare cu mortar de ciment. Dau acoperişuri impermeabile, dar foarte grele.

Figura 3. Olane

Coame

Coamele sunt materiale ceramice destinate închiderii muchiilor acoperişurilor cu învelitori din ţigle şi olane. Se fabrică prin presare şi pot fi mici (pentru ţigle solzi) şi mari (pentru ţigle cu jgheaburi).

Materialele ceramice pentru învelitori sunt rezistente, durabile, cu aspect plăcut, rezistă la foc, dar au şi o serie de dezavantaje (dau acoperişuri grele, necesită pantă mare pentru scurgere rapidă a apei, sunt fragile, necesită material lemnos sau beton pentru montaj) ce limitează utilizarea lor în construcţii.

Alte materiale din ceramică brută

Tuburile de drenaj sunt materiale cilindrice, fără mufe, utilizate pentru drenarea şi captarea apelor subterane la adâncimi mici şi solicitări mecanice slabe, precum şi la lucrări de irigaţii.

Rezistenţa la compresiune pe generatoare trebuie să fie de minim 3000 - 5000 N, iar rezistenţa la îngheţ - dezgheţ de minimum 15 cicluri.

Piesele ceramice pentru sobe sunt produsele fasonate din argile fuzibile sau caolinuri albe, glazurate pe faţa aparentă (netedă sau cu ornamente) şi cu faţa de montaj profilată. Se fabrică cu forme şi profile variate şi servesc la finisarea sobelor.

Granulitul este un material ceramic granular, uşor, obţinut prin expandarea unor argile uşor fuzibile în cuptoare rotative.

Se utilizează ca agregat artificial uşor pentru realizarea de betoane uşoare şi foarte uşoare (a = 650 - 1700 kg/m3, cu rezistenţe la compresiune de 5 - 50 N/mm2), betoane de rezistenţă şi betoane termo şi fonoizolatoare.

Granulitul se livrează pe sorturi granulare (0-7, 7-15, 15-30 mm) sau nesortat (densitate în grămadă afânat 600-680 kg/m3).

Produse din ceramică fină

Materialele din ceramică fină sunt produse cu ciob alb sau colorat, de porozitate variabilă, ce se fabrică simple sau glazurate. Au utilizări diferite (obiecte sanitare, materiale de finisaj, de pardoseli, anticorozive etc). Ele se deosebesc prin compoziţie, structură, proprietăţi şi utilizări.

Obiecte sanitare ceramice

Se pot fabrica din mase ceramice ce ard alb, cu ciob poros şi din porţelan sanitar semivitros sau vitros, acoperite cu glazuri opace sau colorate.

Porţelanul sanitar semi-vitros are ciob compact, cu absorbţie de apă sub 4 %, cu rezistenţe mecanice bune, dar prezintă dificultăţi la fasonarea şi uscarea obiectelor mari.

Porţelanul sanitar vitros, cu ciob impermeabil (absorbţie de apă sub 1 %) este un material foarte rezistent, rezultat din mase ceramice superioare, ce se pot fasona în forme mari, complexe şi de mare diversitate.

Ceramică fină pentru placare

Plăcile de faianţă se fabrică dintr-un amestec bine dozat de caolin, feldspat, nisip şi alte adaosuri. Faţa de montaj este poroasă, faţa vazută fiind acoperită cu glazură pentru impermeabilizare. Plăcile pot fi decorate prin serigravare. Absorbţia de apă este 15 – 18 %.

Se utilizează pentru finisarea pereţilor interiori în încăperi cu umiditate ridicată. Plăcile se montează prin intermediul mortarelor de ciment, de ciment-polimeri,

sau a adezivilor pe bază de polimeri organici.

Plăcuţele ceramice se utilizează pentru finisarea exterioară şi interioară a construcţiilor prin realizarea de placaje rezistente, durabile, cu aspect variat şi plăcut.

Se fabrică plăcuţe ceramice de forme, culori şi dimensiuni diferite. Cele mici (sub 50 mm) se lipesc cu faţa văzută pe hârtie, iar cele mari se livrează şi montează individual.

Plăcuţele ceramice au rezistenţă bună la îngheţ-dezgheţ, la variaţii bruşte de temperatură (între + 150 şi + 20° C) şi la acţiunea vaporilor de apă. Absorbţia de apă de 9 -16 % permite o aderenţă foarte bună la mortarul pe care se montează.

Gresia ceramică se fabrică ca material clincherizat sau vitrifiat, din amestecuri de argile, degresanţi (nisip, şamotă etc) şi diferiţi fondanţi, faţa văzută putând fi glazurată.

Produsele tip gresie au ciob alb sau colorat, compact, au rezistenţe mecanice şi chimice bune, sunt impermeabile şi au durabilitate mare de exploatare.

Plăcile de gresie, de forme, dimensiuni şi cu proprietăţi diferite se utilizează pentru pardoseli, placări, pavaje, căptuşeli antiacide etc.

Tuburile din gresie ceramică şi piesele de legătură pentru canalizări se fabrică prin extruderea unei mase ceramice de calitate selecţionată. Au rezistenţe mecanice bune, au rezistenţa chimică bună, rezistă la şocuri termice etc. Sunt singurele materiale de construcţii ce se pot folosi vreme îndelungată pentru transportul apelor agresive (acide, bazice etc.) reci sau fierbinţi (tuburile de beton sau fontă, chiar protejate cu materiale anticorozive au o durabilitate mult mai mică în condiţii similare).

Produsele mineral-ceramice (metalo-ceramice, CERMET)

Cermeţii sunt produse moderne cu proprietăti remarcabile, fabricate pe bază de oxizi metalici şi argile. Ele îmbină proprietăţile specifice aliajelor metalice dure pe bază de carburi metalice (duritate, rezistenţă la uzură, rezistenţe mecanice foarte mari etc.) cu cele specifice materialelor ceramice (rezistenţă la coroziune, refractaritate, rezistenţă la variaţii bruşte de temperatură etc).

Produsele metalo-ceramice îşi păstrează proprietăţile specifice şi la 1200–1300° C, pe când aliajele din carburi metalice şi le pierd la 700–800° C.

Din aceste materiale se fabrică diferite piese şi dispozitive necesare industriei materialelor de construcţie (miezuri pentru fabricarea cărămizilor cu goluri, placarea filierelor pentru extruderea blocurilor ceramice, pentru fasonarea ţiglelor, duzelor etc.).

Produse refractare

Produsele refractare sunt materiale care nu se înmoaie sub greutate proprie la temperaturi sub 1580° C.

Materialele refractare se utilizează în căptuşirea focarelor, cuptoarelor, reactoarelor din industria chimică etc.

Funcţie de compoziţia chimică se clasifică în: Produse refractare argiloase - se obţin din argilă refractară prin ardere

primară la 1300° C cu transformare în şamotă (lipsită de plasticitate), măcinare, fasonare (cu cantitate strict necesară de argilă plastică) în cărămizi şi o reardere la cel puţin 1450°C. Cărămizile refractare astfel obţinute se utilizează în căptuşirea focarelor şi cuptoarelor industriale.

Produse refractare silica - se fabrică din cuarţit (min. 95 % SiO2), măcinat cu granulaţie optimă şi amestecat cu o cantitate strict necesară de lapte de var (liant şi fondant). Masa astfel obţinută se presează în forme ce se usucă şi se ard la 1500°C. Arderea are loc cu mărire de volum din cauza polimorfismului cuarţului. Au caracter acid (prin conţinutul mare în SiO2) şi se folosesc la căptuşirea cuptoarelor mai ales în industria metalurgică.

Produsele refractare magneziene - se fabrică din roci cu conţinut mare în oxid de magneziu (magnezie, dolomit, forsterit). Tehnologia de fabricare presupune două arderi: prima de transformare a materiilor prime în produşi inerţi faţă de apă şi a doua de obţinere a produsului refractar finit.

Produsele refractare magneziene au caracter bazic (MgO), se utilizează în căptuşirea cuptoarelor în care se prelucrează materiale bazice (în industria cimentului).

STICLA (2)

GENERALITĂŢI. PRINCIPII DE FABRICARE

Sticlele sunt materiale rezultate din răcirea rapidă a unor topituri vâscoase, având aceleaşi elemente de structură ca şi cristalele, dar cu aşezare în spaţiu neordonată, ceea ce le imprimă anumite proprietăţi specifice,

Astfel, starea sticloasă, faţă de starea cristalină a aceleiaşi substanţe, se caracterizează prin densitate mai redusă, conţinut mai ridicat de energie internă (este deci mai reactivă), nu are punct fix de topire ci prezintă la încălzire un domeniu de înmuiere (favorizează tehnologii de prelucrare), iar prin răcirea bruscă a topiturii apar tensiuni interne care determină rezistenţe scăzute la şoc şi zgâriere.

Datorită instabilităţii energetice, prezintă tendinţa ca, în timp, să treacă în forma cristalină (mai săracă în energie), proces numit devitrificare, ceea ce poate determina opacizarea sau pulverizarea.

Pentru realizarea de materiale de construcţii se utilizează sticla de silicat, care este un amestec de SiO2 (sub 80 %) şi silicaţi complecşi de Na, K, Ca, Pb, Ba etc. în funcţie de natura sticlei.

Sticla se fabrică din nisip cuarţos curat (mai ales fără oxid de fier care dă sticlei culori închise) la care se adaugă fondanţi (Na2CO3 sau K2CO3) pentru micşorarea temperaturii de obţinere a topiturii şi stabilizanţi (CaCO3, Pb3O4 etc) care măresc rezistenţa la acţiunea apei. Pentru a îmbunătăţii calitatea sticlei sau procesul tehnologic, se mai adaugă după caz: substanţe colorante, decolorante, opalizante sau substanţe care reglează vâscozitatea topituri.

Sticla obişnuită, din care se fabrică aproape toate materialele de construcţie, este silico-calco-sodică, materiile prime fiind nisipul cuarţos, soda calcinată şi calcarul, care, măcinate fin şi omogenizate (pentru a intensifica reacţiile chimice care încep încă din faza solidă), sunt topite în cuptoare vană, la circa 1450° C.

Topitura omogenizată şi afânată se fasonează, după caz, prin tragere, laminare, suflare, presare etc. Deoarece în timpul fasonării, răcirea topiturii de sticlă se face brusc şi neuniform în secţiunea produselor, apar tensiuni interne care măresc fragilitatea, astfel încât la zgâriere sau lovire se sparg cu uşurinţă.

Pentru anularea tensiunilor interne, majoritatea produselor fasonate sunt supuse recoacerii, prin încălzire la circa 500 – 600° C urmată de răcire lentă.

Procesul tehnologic se încheie prin finisarea şi decorarea produselor din sticlă. Materialele de construcţie din sticlă se finisează în general prin şlefuire sau polizare.

CARACTERISTICILE TEHNICE ALE STICLEI DE CONSTRUCŢIE

Proprietăţile chimice şi fizico-mecanice ale sticlei depind de compoziţia chimică, structură, starea de defecte, tensiuni interne etc.

Sticla obişnuită prezintă o transparenţă ridicată pentru radiaţii luminoase (60 – 95 % în funcţie de compoziţie şi calitate) şi este puţin permeabilă pentru razele ultraviolete şi infraroşii.

Sticla prezintă o remarcabilă stabilitate dimensională (pentru sticla de construcţii coeficientul de dilatare termică liniară este apropiat de al oţelului), nu este higroscopică, nu este combustibilă şi are proprietăţi electroizolante.

Sticla rezistă bine la acţiunea agenţilor atmosferici, la acţiunea acizilor, excepţie făcând soluţiile acidului fluorhidric. Soluţiile bazice, chiar şi apa curată, mai ales cea fierbinte, acţionând timp îndelungat asupra sticlei, o distrug la suprafaţă.

Sticla se caracterizează prin duritate şi rezistenţe mecanice teoretice ridicate (determinate de natura legăturilor chimice). Rezistenţele mecanice reale sunt mult mai reduse datorită compoziţiei chimice variabile, defectelor de structură, defectelor de suprafaţă, tensiunilor interne, tratamentelor termice etc. Rezistenţa la compresiune este importantă (până la 200 N/mm2), însă rezistenţa la întindere (până la 20 N/mm2) este relativ redusă.

Sticla prezintă deformaţii predominant elastice la solicitări mecanice (modulul de elasticitate 50.000 – 100.000 N/mm2); este deci casantă şi nu rezistă la şocuri mecanice. De aceea, la contactul cu materiale dure, pot apare local forţe ce depăşesc limita de rupere, apare fisurarea şi apoi spargerea.

Densitatea sticlei, în funcţie de compoziţie, este cuprinsă în limitele 2200 – 6000/m3, sticla utilizată în construcţii având densitate de 2500 – 2600 kg/m3.

Coeficientul de conductivitate termică, în funcţie de compoziţia chimică, are valori în limitele 0,33 – 1,34 W/mK.

MATERIALE DE CONSTRUCŢIE DIN STICLĂ (3)

Geamuri

Geamurile sunt materiale de construcţii din sticlă de cea mai largă utilizare. Pentru obţinerea lor, topitura de sticlă se prelucrează prin tragere (geamuri trase) sau prin laminare între valţuri (geamuri laminate).

Geamurile trase, plane transparente, de întrebuinţare curentă, se folosesc ca elemente de închidere a tâmplăriei exterioare şi interioare. Sortarea pe calităţi a geamurilor se face prin verificarea condiţiilor tehnice de calitate referitoare la: culoare, planeitatea şi paralelismul feţelor, stabilitate chimică, mărimea şi numărul defectelor sub formă de zgârieturi, incluziuni de gaze, incluziuni de corpuri străine sau de sticlă cristalizată, prezenţa ştirbiturilor etc.

Geamurile laminate, finisate prin şlefuire şi polizare pe ambele feţe, sunt geamuri de calitate superioară, destinate în principal confecţionării oglinzilor, vitrinelor şi geamurilor securizate.

Geamurile securit se caracterizează prin rezistenţe superioare la încovoiere şi şoc, iar prin spargere nu dau bucăţi tăioase. Aceste proprietăţi se datoresc unor tensiuni interne mari, echilibrate şi astfel distribuite încât îmbunătăţesc comportarea la solicitări dinamice, măresc duritatea şi elasticitatea sticlei.

Aceste geamuri se obţin prin tăierea prealabilă la dimensiunile necesare şi supunerea la un tratament termic de călire (încălzire până la înmuiere şi răcire bruscă cu aer pe ambele feţe). Datorită solidificării rapide a straturilor exterioare şi mai lente a stratului exterior, vor apare spre exterior eforturi de compresiune şi în interior de intindere. Astfel, la solicitarea de încovoiere vor trebui depăşite în primul rând eforturile de compresiune ale straturilor exterioare şi rezistenţele de rupere vor fi mult mai mari.

Geamurile de protecţie tip securit se folosesc la ferestre, uşi, glasvanduri, la clădiri cu public numeros (spitale, şcoli, hoteluri, muzee, magazine), care trebuie să fie protejat în cazul spargerii unor geamuri de dimensiuni mai mari.

Geamurile emailate securizate sunt geamuri colorate, netransparente, utilizate în special pentru realizări de faţade sau interioare decorative, la placarea pereţilor etc.

Geamurile armate sunt obţinute prin laminare din sticlă incoloră sau colorată, în care se introduce în timpul fabricării o plasă de oţel, care în caz de spargere reţine cioburile. Se folosesc la luminatoarele din acoperişurile halelor industriale, la peroane de gări, la parapetele pentru terase, balcoane, scări etc.

Geamurile ornament se fabrică prin laminare, din sticlă incoloră, valţurile imprimând un model pe una din feţe. Aceste geamuri se folosesc ca element de închidere în cadrul tâmplăriei, în scopuri decorative, pentru locuri unde este necesar geam translucid.

Geamul termoizolant (termopan), este un produs prefabricat, confecţionat din două sau mai multe foi de geam, cu spaţiu de aer uscat între ele, închis ermetic, fixate prin intermediul unui distanţier şi bine etanşeizat pe contur . Se utilizează în construcţii civile şi industriale unde este indicat ca suprafeţele vitrate să asigure şi o bună izolare termică.

Geamul termoabsorbant este un geam tras, colorat în masă, cu o compoziţie specială (un conţinut controlat în oxid feros) care absoarbe radiaţiile infraroşii şi o parte a radiaţiilor luminoase. Se foloseşte la construcţii civile şi industriale unde este necesară o protejare faţă de efectul termic al razelor solare.

Geamul triplex este alcătuit din foi subţiri de geam lipite între ele cu adezivi transparenţi. Are rezistenţă la şoc mai bună şi avantajul că în cazul spargerii cioburile rămân lipite.

Geamul profilit (cu profil U) poate fi armat sau nearmat şi se caracterizează printr-o mare rigiditate. Se utilizează pentru realizarea de pereţi translucizi la hale industriale, clădiri publice, garaje etc.

Produse din sticlă pentru pereţi şi planşee luminoase

Aceste produse se fabrică prin turnare sau presare şi servesc pentru realizarea de pereţi sau planşee care să îmbunătăţească iluminatul natural al construcţiilor.

Dale din sticlă pentru pereţi - au forma pătrată cu concavitate pe o faţă sau pe ambele feţe pentru reducerea greutăţii, iar pe canturi au şanţuri striate. Executarea pereţilor luminoşi se face prin aşezarea dalelor pe cant cu resturile orizontale şi verticale în prelungire. Rigidizarea se realizează prin introducerea în rosturi a unor bare din oţel beton fixate în pastă de ciment (fig. 1.).

Figura 1. Dale de sticlă pentru pereţi - detaliu de montare

Pavelele rotalit se utilizează pentru execuţia de planşee luminoase la diferite construcţi subterane. Ele au faţa superioară striată pentru a fi antiderapante, părţile laterale adâncite şi striate pentru a le asigura o bună aderenţă cu betonul, iar faţa inferioară este scobită pentru reducerea greutăţii (fig 2.). La executarea planşeelor luminoase se aşază întâi corpurile rotalit pe cofraj, cu scobitura în jos, iar în spaţiul dintre ele se montează pe ambele direcţii bare din oţel beton şi apoi se umplu golurile cu un beton plastic confecţionat cu un agregat mărunt.

Figura 2. Dale rotalit - detaliu de montare

Produse din sticlă pentru placare

Plăci de sticlă opaxit sunt plăci groase de sticlă opalizată, albe sau colorate, cu faţa văzută netedă, iar cea opusă cu striuri paralele pentru a asigura o mai bună aderenţă la suport.

Se folosesc pentru placarea pereţilor interiori ai încăperilor cu umiditate mare, înlocuind faianţa.

Plăcile din sticlă cristalizată, se obţin printr-o tratare termică specială a unei sticle de o compoziţie adecvată şi se caracterizează prin proprietăţi fizico-mecanice superioare. Plăcile din sticlă cristalizată pot fi albe sau colorate, mate sau lucioase şi se utilizează pentru placarea pereţilor sau pentru pardoseli în mediu umed, înlocuind plăcile de gresie ceramică.

Plăcuţele de sticlă-mozaic se obţin din sticlă colorată, au suprafeţe mate sau lucioase, formă pătrată şi se caracterizează printr-o durabilitate mare şi stabilitate a culorii. Se folosesc pentru finisări decorative prin placarea pereţilor exteriori sau interiori.

Fire şi fibre din sticlă

Se fabrică din sticle speciale, a căror compoziţie permite tragerea în fire sau fibrilizarea.

Fibrele continui se obţin din baghete, bile sau direct din topitură, prin tragere prin filiere, urmată de tratamente de antistatare, acoperire etc. şi bobinate sub formă de mănunchi răsucit denumit roving.

Ele se pot utiliza ca atare la obţinerea de ţesături sau pot fi supuse unui proces de tocare obţinându-se fibre cu dimensiuni controlate.

Fibrele se pot transforma în împâslituri prin procedee tehnologice speciale sau pot fi utilizate pentru obţinerea de materiale compozite armate dispers (polimer armaţi, beton armat cu fibre de sticlă, ipsos armat cu fibre de sticlă etc.).

Proprietăţile fibrelor de sticlă sunt determinate de compoziţie şi tehnologia de obţinere.

Rezistenţa la întindere a fibrelor este mult mai mare decât a produselor turnate din aceeaşi sticlă. De exemplu, dacă pentru fibră Rt = 1900 – 3900 N/mm2, pentru sticla masivă Rt = 40 – 100 N/mm2. Rezistenţa la întindere a fibrelor variază invers proporţional cu diametrul (fig. VIII.4).

Figura 4. Variaţia rezistenţei la tracţiune a fibrelor de sticlă cu diametrul

Fibrele de sticlă îşi păstrează proprietăţile într-un interval limitat de temperatură. Pentru obţinerea fibrelor de sticlă se utilizează în principal următoarele tipuri de

sticle:

Borosilicatică (denumită sticla E) cu următoarea compoziţie oxidică: SiO2 50 – 56 %; Al2O3 12 – 16 %; CaO 16 – 25 %; B2O3 8 – 13 %; MgO 0 – 6 %; Na2O +K2O 0 – 3 %; TiO2 0 – 0,4 %.

Fibrele din sticlă E au următoarele caracteristici: Rt = (30 – 40).103 daN/cm2; la 760° C îşi pierde proprietăţile mecanice (începe înmuierea la 846° C); nu rezistă la alcalii, drept care se pot utiliza pentru armarea polimerilor

(PAS), ipsosului (IAFS) sau a altor matrici cu pH neutru slab acid.Sub formă de împâslitură se utilizează ca atare sau sub formă asociată (cu

bitum ş.a.) pentru fabricarea de materiale electro sau hidroizolatoare. Împâsliturile se realizează prin ancolarea fibrelor cu substanţe polimerice.

Zirconică, rezistentă la alcalii (RA), se produce sub formă de fire, rovinguri şi fibre şi are următoarea compoziţie chimică: SiO2 71 %; ZrO2 16 %; Na2O 11 %; Al2O3 1 %; LiO2 1 %.

Se utilizează pentru armarea dispersă de matrici bazice (din ciment-nisip; ciment-cenuşă de termocentrală), pentru fabricarea betoanelor armate cu fibre de sticlă (BAFS).

În tabelul VIII-1. se prezintă proprietăţi ale fibrelor din sticlă R4 comparativ cu alte tipuri de fibre utilizate pentru obţinerea de betoane (sau alte compozite) armate dispers.

Tabelul 1. Caracteristicile fizico-mecanice ale unor fibre Tip fibră diametrul

ma

kg/m3Rt

daN/cm2103 E=σε

GPa

Alungire specifică%

Sticlă RA 9 – 15 2500 10 – 40 70 – 80 1,5 – 3,5Oţel 5 – 800 7850 10 – 30 210 3 – 4Asbest 0,02 – 20 3200 5 – 30 80 – 150 0,5 – 2Carbon 8 – 9 1900 18 – 26 200 – 300 0,5 – 1Polipropenă 20 – 200 900 5 – 8 3,5 – 5 20 – 25Poliesteri 20 – 200 950 7 – 9 8,4 11 – 13

Vata de sticlă

Se obţine prin fibrilizarea sticlei obişnuite. Este un material uşor (densitate în vrac 70 – 100 kg/m3) cu proprietăţi termoizolatoare.

Vata de sticlă se utilizează ca atare sau sub formă de saltele, fâşii (cusute pe carton sau plase din sârmă zincată) pentru izolaţii la temperaturi între 0 – 500° C, izolată de umiditate.

Sticla poroasă

Se obţine din deşeuri de sticlă la care se adaugă calcar, sulfat de sodiu cocs, substanţe care în timpul încălzirii formează gaze care difuzează în masa sticlei, conferindu-i la solidificare o structură poroasă (70 – 90 %) şi o densitate aparentă mică (100 – 500 kg/m3).

Este un material termoizolator utilizat sub formă de blocuri, cărămizi, plăci sau ca material de umplutură.