Ударные нагрузки на стекло возникают вследствие механического воздействия на него. Их можно разделить на два типа: под влиянием ударной волны и, собственно, обычные удары ("бытовые").
Результатом нагрузок под влиянием ударной волны могут быть случайные и преднамеренные взрывы, использование зажигательных бомб, природные катастрофы. В любом случае, последствием всех этих действий является возникновение взрывной волны, давление которой возрастает до 5-50 кН/м2 за 0,01-0,1 секунды.
Растягивающие краевые напряжения могут быть вызваны разностью температур в разных частях стекла. Когда на улице стоят типичные для нашей страны зимние морозы, теплый воздух, идущий наружу изнутри помещений, нагревает поверхности стекла. При этом температура краевой зоны стекла, закрытой оконным профилем, как правило, ниже температуры в его центре.
Сырые материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и вспомогательные. Последние служат для улучшения качества стекла и получения стекла с особыми свойствами.
Главные сырые материалы содержат кремнезём, борный и фосфорный гидриды, амфотерную окись алюминия, оксиды елочных и щёлочноземельных металлов, окись свинца, цинка и др. Кремнезём, являющийся главной частью стекла, вводится в виде молотого кварца. Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и гранулометрическим (зерновым) составом. Вредными примесями являются прежде всего соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный зеленый цвета.
Карбонат кальция, подобно соде, при сплавлении с песком взаимодействует с ним, образуя силикат кальция и двуокись углерода. При сплавлении с избытком песка смеси карбонатов натрия и кальция получают переохлажденный взаимный раствор полисиликатов кальция и натрия; это и есть обыкновенное оконное стекло. Главное свойство всякого стекла заключается в том, что оно переходит из жидкого в твердое состояние не скачком, а загустевает по мере остывания постепенно вплоть до полного затвердевания.
Стекловарение ведётся при температурах порядка 1400°—1600°. В нём .различают три стадии. Первая стадия — провар, или варка в собственном смысле слова, когда происходит химическое взаимодействие между составными частями шихты и образование вязкой массы. Так как при нагревании из шихты обильно выделяются газы, то в вязкой массе оказывается огромное количество пузырьков.
Стекло для зеркал содержит преимущественно дешевые компоненты, снижающие температуру плавления. В больших ваннах (как называют их стекловары), вмещающих более 1000 т стекла, сначала расплавляют легкоплавкие вещества. Расплавленная сода и другие химические вещества растворяют кварц (как вода поваренную соль). Таким простым средством удается перевести диоксид кремния в жидкое состояние уже при температуре около 1000° С (хотя в чистом виде он начинает плавиться лишь при гораздо более высоких температурах). К большой досаде стекловаров из стекломассы выделяются газы.
Стекло (1Кор 13:12). Изобретение стекла обыкновенно приписывают Финикиянам; но стекло могло быть изобретено и раньше, в самой глубокой древности в разных местах. Китайцы за 2000 лет до Р.Х. умели приготовлять стекло; около этого же времени и Египтяне показывали удивительное искусство в выделывании стеклянной посуды, как видно из картин на стенах и в склепах времен Моисея. В это вероятно время и Израильтяне познакомились с стеклом. Зеркала (Иов 37:18) вероятно делались из полированного металла, как то видно из 1Кор 13:12, где они называются тусклым стеклом.
Перепады температур. Разрушающие нагрузки на стекла особенно "болезненно" ощущаются в период зимних холодов, когда возникает существенная разница температур на улице и внутри помещения. Если эта разница составляет 20 °C, то риск разрушения отсутствует. Как показали исследования, при достижении разницы температур в 40 °C вероятность разрушения составляет уже 20 %, в 55 °C - 50 %, в 90 °C - все обычные прозрачные строительные стекла разрушаются.
Флоат-метод был разработан и запатентован в 1959 году английским изобретателем Аластером Пилкингтоном. При этом процессе стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшие охлаждение и отжиг. Огромным преимуществом флоат-метода, кроме всего прочего, более высокая производительность, стабильная толщина и качество поверхности. По качеству поверхности такое стекло не уступает полированному: флоат-процесс вытесняет технику шлифовки и полировки стекла.
Массовое производство стекла началось в конце 19 века благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XIX в. появились первые машины-автоматы для изготовления изделий из полого стекла. И только в XX в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла: методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко, Питтсбурга.
Подготовка сырых материалов заключается в сушке, измельчении в дробилках, бегунах или дезинтеграторах, просеивании и смешивании в определённых весовых отношениях. Однородная смесь сырых материалов составляет шихту.
Однородность шихты, от которой в значительной мере зависит качество стекломассы, определяется гранулометрическим, составом сырых материалов, степенью их увлажнения, постоянством их химического состава, способом и продолжительностью перемешивания шихты и др.
Отжиг отформованных, еще горячих изделий служит для предотвращения возникновения в них внутренних неравномерных напряжении, появляющихся при быстром охлаждении на воздухе и вызывающих самопроизвольное растрескивание стекла. Отжиг сводится к выдерживанию изделий в течение некоторого времени при температуре, близкой к температуре размягчения стекла, и к последующему медленному охлаждению их по определённому режиму.
Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов. Цикл технологии стекломассы включает операции:
а) подготовки сырых материалов;
б) смешивания их в определённых соотношениях, в соответствии с заданным химическим составом стекла в однородную шихту;
в) варки шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой стекломассы.
Окрашенное в массе стекло изготавливается из сырьевых материалов, в которые добавляются различные вещества для получения желаемого цвета. Наиболее распространенными являются цвета - промежуточный между бронзовым и коричневым, серый и зеленый. При этом можно изготавливать стекла и других цветов. Окрашенные в массе стекла известны также как солнцезащитные или абсорбирующие стекла, поскольку такие стекла поглощают (абсорбируют), сами по себе, больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычные прозрачные.
Обработка (иначе —отделка) отформованных стеклянных изделий может быть разделена на горячую (огневую), холодную (механическую) и химическую, которые применяются в отдельности либо во взаимном сочетании.
Горячая обработка стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и другие операции, требующие нагревания изделий.
вручную.
Взрыв массы или газа рождает взрывную волну, давление которой вырастает за 0,01-0,1 секунды, как правило, до значений порядка 5-50 кН/м2. На величину и продвижение взрывной волны оказывают влияние удаленность и расположение места взрыва по отношению к рассматриваемому объекту, а также характер поверхностного слоя материалов, на которые воздействует волна. При этом величина избыточного давления, возникающего в результате взрыва, не является величиной постоянной, а изменяется с течением времени (в долях секунды).
История применения стекла в строительстве сравнительно молода и берет свой отсчет с конца 19 столетия, несмотря на то, что стекло, как конструкционный материал, известно человечеству с древнейших времен.
Самые древние образцы стеклянных изделий обнаружены в Египте. Речь идет о зеленой глазури, возраст которой оценивается приблизительно в 12 тыс. лет; из нее был изготовлен (приблизительно в 7000 г. до н. э.) голубой амулет - древнейшее из найденных до сих пор стекол.
Современная стекловаренная печь — это печь непрерывного действия. С одной стороны в нее подаются исходные вещества, которые благодаря легкому наклону пода движутся, постепенно превращаясь в расплавленное стекло, к противоположной стороне (расстояние между стенками печи около 50 м). Там точно отмеренная порция готового стекла поступает на охлаждаемые валки. На всю длину стометрового участка охлаждения тянется стеклянная лента шириной в несколько метров. В конце этого участка машины режут ее на листы нужного формата и размера для зеркал или оконного стекла.
Главная составляющая стекол — диоксид кремния, или кремнезем, —SiO2. В наиболее чистом виде он представлен в природе белым кварцевым песком. Диоксид кремния кристаллизуется при переходе от расплава к твердому состоянию сравнительно постепенно. Кварцевый расплав можно охладить ниже его температуры затвердения, и он при этом не станет твердым. Существует немало и других жидкостей и растворов, которые также можно переохладить. Но только кварц поддается переохлаждению настолько, что теряет способность к образованию кристаллов. Диоксид кремния остается тогда «свободным от кристаллов», то есть «жидкообразным».
Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого, стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями.
Так, при производстве оптического стекла, к которому предъявляются особо жёсткие требования в отношении постоянства оптических свойств, однородности, прозрачности и прочее, требуется на всех стадиях варки длительное размешивание массы. В связи с очень большой её вязкостью и применением высоких температур своеобразна техника варки кварцевого стекла.
