Изготовление стекла
Стекло — это неорганический хрупкий материал, используемый в различных сферах повседневной жизни. Изготавливается из разных материалов, от которых зависят его свойства. Разберем подробнее, как именно устроено производство.
Состав стекла
Стекло выполняется чаще всего из сырья, которое проходит плавление при высоких температурах. Основным компонентом выступает песок, хотя в техническом плане это все-таки кварц или диоксид кремния. К нему добавляют прочие составляющие, например:
- кальцинированная сода;
- доломит;
- известняк;
- стеклобой;
- прочие химикаты.
Для производства стекла осуществляется охлаждение компонентов, которые вначале были расплавлены при температуре от +300 до +2500 градусов. Скорость такая, что не допускается формирования заметных кристаллов. Интересно, что для работы бывает достаточно исключительно и песка, но тогда приходится повышать температуру. Именно по этой причине для модификации используется сода. Например, известняк повышает прочность. Оптимальный состав такой: 75% кремнезема, 10% извести и 15% соды.
Какими могут быть изделия из стекла
Изделия из стекла бывают разными. Условно они делятся на такие группы:
- прозрачные и непрозрачные;
- цветные и бесцветные;
- люминесцированные;
- поглощающие или отталкивающие ультрафиолет.
Неорганическое стекло отличается высокими механическими, химическими и тепловыми характеристиками. Стоит отметить, что, хоть материал и очень чувствителен к повреждениям, сопротивление сжатия у него аналогично таковому у чугуна. Повысить прочность можно при помощи закалки, химической или термической обработок. Благодаря этому устраняются микротрещины, которые возникают под воздействием окружающей среды.
В России производство стекла основывается на следующих процессах:
- подготовка сырья;
- формирование шихты;
- варка;
- охлаждение;
- отжиг и обработка.
Все процессы тщательно отработаны, за счет чего готовые изделия получаются высокого качества.
Этапы производства
Чаще всего стекло изготавливается из таких веществ, как кремнезем, SiO2 и Na2CO3. При производственной необходимости составы могут обогащать дополнительными модификаторами. Для осветления, например, берут сульфаты, хлорид натрия, нитрат аммония и так далее. Перед началом изготовления все компоненты просеивают и сушат. Затем их смешивают, пока масса не станет однородной. При необходимости осуществляется дополнительное измельчение.
Далее шихта отправляется в печь, которая применяется специально для варки стекла. Нагревание позволяет испарить остаточные частички воды. В это время происходит разложение абсолютно всех компонентов. По мере увеличения температуры наступает плавление силикатов. В процессе они формируют непрозрачную массу. Заканчивается этот этап сразу после того, как температура доходит до 1200 градусов. В этот момент стекло приобретает прозрачность.
Далее идет стеклообразование. В ходе этого процесса зерна кварца растворяются в силикатном расплаве, в результате чего возникает однородная масса. Идет это несколько медленно, занимает до 90% времени провара шихты. Когда масса достигает температуры 1500-1600 градусов, происходит удаление газов.
Еще один этап производственного процесса — осветление. Для этого добавляются специальные компоненты, которые способствуют уменьшению поверхностного натяжения стекломассы. Расплав хорошо перемешивают специализированным оборудованием. Вместе с этим процессом проводится гомогенезация.
Завершающий этап — охлаждение. Необходимо соблюдать вязкость массы, которая позволит в дальнейшем сформировать требуемую продукцию. Температура в процессе держится на уровне 700-1000 градусов. Тут очень важно медленно и аккуратно ее уменьшать. Создание различных изделий из стекломассы осуществляется механическим способом на специальном оборудовании.
Что такое шихта
Производство стекла стартует уже в карьере. Кварцевый песок необходимо тщательно очистить, чтобы готовое изделие получилось качественным и надежным. Для очистки сырья от посторонних примесей осуществляется промывка с использованием специализированного оборудования. По завершении этого процесса песок сушат и перемещают в вибрационное сито для просеивания. Отбираются те крупинки, диаметр которых не превышает миллиметра.
Полученное сырье направляют уже на производство — в специальное хранилище. Это главный компонент шихты, но, конечно, не единственный. Сейчас при изготовлении стекла нельзя обойтись без добавок, которые укрепят его и придадут некоторые дополнительные свойства. В состав шихты обычно входят следующие компоненты:
- кремнеземное сырье;
- сода;
- доломит;
- кокс, сульфат соды;
- силикат натрия, лития или калия;
- известняк;
- полевой шпат и так далее.
Естественно, перед использованием компоненты тщательно подготавливают и смешивают при определенных условиях. Еще в шихту могут добавлять иногда измельченное битое стекло. Такое сырье не требует никаких дополнительных обработок, что делает производство лишенным отходов.
О стекломассе
Как только смесь будет готова, ее отправляют в печь для варки стекла. Там температура поддерживается на уровне 1600 градусов. По достижении шихтой жидкого состояния, она перемещается в другую часть печи, а на ее место устанавливают новую партию. Интересно, что данный процесс не останавливается. Каждую минуту может подаваться до полутора тонн материала.
На следующем участке температура снижается до 1000 градусов. Материал становится более однородным, из него удаляют газы. По готовности стекломассу оставляют остывать, за счет чего она становится вязкой. Далее можно переходить к формированию.
Силикатное стекло
Силикатное стекло встречается нам каждый день. Из него изготавливают самые разные вещи: посуду, предметы декора, очки, лампы накаливания, окна и многое другое. Производится оно путем плавки двуокиси кремния при температуре 1700 градусов. В итоге получается материал, который характеризуется прекрасной светопропускаемостью, стойкостью к низким температурам и отсутствием взаимодействия с химикатами. Надо отметить, что он еще и хорошо сверлится, полируется или шлифуется.
Силикатное стекло, помимо уже упомянутых сфер, используется в авиации и судостроении. С его использованием изготавливают кабины, делают фонари и устройства, отвечающие за визуальный контроль. Указанный материал прекрасно подходит для изоляции.
Листовое стекло
Для изготовления листового стекла берут два основных компонента — карбонат натрия и кварцевый песок. Масса размещается в специализированной ванне, в которой также находится расплавленное олово. При этом сам материал может быть нескольких типов:
- термостойкий;
- огнестойкий;
- защищенный от воздействия тепла;
- закаленный;
- стойкий к механическим воздействиям;
- ламирированный.
Из этого следует, что листовое стекло можно использовать в разных сферах, но чаще всего — в строительстве или для обустройства автомобилей. В последней отрасли без него обойтись вообще невозможно.
Лобовые стекла
Лобовое стекло необходимо для качественной защиты салона автомобиля от внешних воздействий, проникновения внутрь осадков и пыли. Оно обеспечивает находящимся внутри людям достаточный уровень безопасности. Каждый день технология производство совершенствуется. Чаще всего стекло изготавливают из материала «Триплекс». В таком случае оно будет иметь трехслойную структуру, благодаря которой не разлетится от удара. Осколки будут удержаны армирующей пленкой.
Еще один вариант — «Сталинит». Тут в основе лежит специализированная процедура закаливания, за счет которой прочность стекла значительно повышается. При ударе оно разлетается на мелкие осколки, которые тоже не вредят людям. Но к такому материалу прибегают довольно редко.
Сама технология производства начинается с разметки по конфигурации и геометрическим размерам. Но проводится только надрез, по которому затем продвигается специализированная горелка, согревающая стекло до необходимой температуры. Это приводит к тому, что оно лопается вдоль линии. Затем кромки обрабатываются специализированными абразивными лентами, а материал промывают мыльным раствором для избавления от остатков грязи и пыли. После покрывают раствором, защищающим от слипания.
Как только эти этапы будут пройдены, специалисты проверяют, насколько качественный и крепкий получился материал. Потом два стекла соединяют друг с другом, и им придается необходимая форма, специфическая для конкретной марки автомобиля. Конструкцию кладут в печь, прогреваемую до температуры 760 градусов, что придает стеклу пластичность. Охлаждение проводится аккуратно и медленно, а после затвердевания между заготовками вставляют прозрачную пленку. Все эти процессы, естественно, автоматизированы, так что можно получить несколько идентичных изделий.
Способы производства стекла
Стекло — это твердое вещество, которое активно используется в различных строительных работах. Оно способно пропускать солнечный свет, не давая при этом теплу выйти изнутри. Чаще всего из него изготавливают окна, витрины, перегородки и зеркала. Листовые стекла обрабатывают в специализированных печах, что закаляет его, то есть придает ему увеличенную прочность. Укрепленные варианты нередко применяются для остекления лоджий и балконов. Если вдруг они повредятся, то от них не будет опасных острых осколков.
Современное производство стекла предлагает потребителям различные модели. Существуют даже энергосберегающие, солнцезащитные и армированные. В первом случае применяется тонкое прозрачное покрытие с высокой проводимостью тепла. Свет оно пропускает очень хорошо, что идеально для отопительного сезона.
Солнцезащитные стекла многократно тонируются для достижения идеального результата. Их применяют для фасадов, включают в состав стеклопакетов. Они способствуют повышению комфортности проживания в доме. Иногда встречаются при производстве аквариумов и витражей.
Армированные стекла хороши для обустройства окон или перегородок. Они отличаются высокой стойкостью к огню благодаря наличию специальной сетки из металла.
Изготовление цветного стекла
Цветное стекло может быть изготовлено различными способами, от которых зависит окончательный оттенок. Первая технология предполагает окрашивание в массе. Она довольно проста и практически ничем не отличается от производства обычного материала. В сырье добавляют разные красители, а также обязательно устанавливается строго заданная температура. Минус — высокий расход средств для придания желаемого оттенка.
Вторая технология уже сложнее, зато краситель уходит более экономно. Стекло изготавливается из двух слоев: первый — простой прозрачный лист, второй — либо тонкий крашеный, либо цветная оксидная пленка. Очень важно следить за линейным коэффициентом, он должен быть абсолютно одинаковым.
Особые виды стекла
Существуют особые виды стекла, которые могут использоваться в разных сферах и для разных целей. Разберемся подробнее в этом вопросе:
- Плоское стекло. Чаще всего его используют в окнах, дверях, автомобильных стеклах и так далее. Для изготовления жидкий материл доводится до желаемой толщины, а потом охлаждается и сгибается при необходимости. Стеклопакеты соединяют сразу несколько панелей в одну систему.
- Стеновые стеклоблоки. Для изготовления берут две разных половинки, которые спрессовывают и отжигают вместе. Их используют в архитектурной сфере для обустройства стен, люков и так далее. Стоит отметить, что такие изделия отличаются эстетичностью.
- Бронированное стекло. Оно является пуленепробиваемым и применяется в различных сферах промышленности. Выполняется из многослойного стекла, для изготовления которого прибегают к реализации специальных технологий. Подобный материал идеален для повышения безопасности: например, в ювелирных магазинах, банках.
- Кварцевое стекло. Считается одним из самых ценных. Выполняется из природного кристалла, который измельчают до гранулята и расплавляют. Чаще всего используется для изготовления деталей точной механики — например, кварцевых часов, контейнеров химических реагентов, лабораторного оборудования и так далее.
- Стеклокерамика. Сначала применялась для создания зеркал и креплений телескопов. Сейчас же из нее также изготавливают варочные панели и посуду. Производится путем «контролируемой кристаллизации».
- Светочувствительные стекла. Они позволяют получить картинку через образование микроскопических частиц из металла после воздействия электромагнитного излучения. Считается перспективным для выполнения всевозможных сложных микросхем.
- Стекловолокно. Расправленный материал пропускают через очень тонкие отверстия, в результате чего формируются нити, которые потом сплетаются друг с другом или остаются в пухлом веществе, применяемом для изоляции тепла или звука. Из стекловолокна делают различное спортивное оборудование, корпуса лодок и прочее.
- Жидкое стекло. Используется для заполнения пор и различных недостатков. Оберегает поверхности от воздействия влаги и солнца, а также прочих потенциально опасных факторов.
- Хрусталь. Из этого вида стекла выполняются элементы декора, имеющие красивый блеск.
- Богемское стекло. Производство ведется в Чехии и Силезии. Резка и гравировка производятся вручную.
- Оптическое стекло. Встречается в разных сферах: медицине, астрономии, фотоаппаратуре и так далее. Производство считается довольно сложным процессом, поскольку важна скрупулезная точность и чистота. Обработка осуществляется с помощью алмазных пил. Стандарты должны строго соблюдаться, в противном случае будет брак.
- Гнутое стекло. Зачастую применяется для витрин, необычных полок и мебели. Материал получают посредством медленного нагрева полотна до 650 градусов. Он смягчается и под собственным весом сгибается. Сам процесс занимает от двух до двадцати часов.
Технология производства стекла не стоит на месте и регулярно совершенствуется. Благодаря этому готовые изделия приобретают все более высокое качество. Знание особенностей создания стекла поможет выбрать самый качественный и подходящий для конкретной ситуации вариант.
Алексей Емельянов: «Востребованность добавок в бетон растет»
Рынок химических добавок в бетон продолжает расти. Такие выводы делает генеральный директор ООО «Полипласт Северо-Запад» Алексей Емельянов. В интервью «Строительному Еженедельнику» он рассказал о текущей деятельности предприятия, входящего в крупный российский химический концерн, и сложившейся ситуации на рынке производства и потребления добавок в бетон.
– Алексей Валерьевич, какие предварительные итоги работы ООО «Полипласт Северо-Запад» за первое полугодие можно подвести?
– В целом итоги можно назвать удовлетворительными. Программу-минимум мы смогли выполнить. В начале I квартала наблюдалась просадка, но она была отыграна во II квартале. На предприятии развиваем новые направления, вошли в ряд крупных федеральных проектов, вырос объем продаж. Поэтому прошедшее полугодие считаю положительным, но нам есть куда еще расти.
– Отражаются ли на рынке добавок в бетон нынешние объемы строительства зданий и сооружений в стране?
– Конечно, да. Производство строительной химии коррелируется под ситуацию в отрасли, в целом же востребованность данной продукции растет. В том числе именно потому, что добавки в бетон помогают повысить эффективность строительства, а именно ускорить сроки возведения объектов, снизить трудозатраты и финансовые расходы при реализации проекта. Согласитесь, это очень важно, когда девелопер пытается оптимизировать весь процесс строительства.
Сами добавки, в зависимости от вида, позволяют улучшить качество бетона, сделать его более прочным, водонепроницаемым, морозоустойчивым и т. д. При этом область применения строительной химии постоянно расширяется. Сейчас данная продукция используется как застройщиками, так и гражданами в индивидуальном строительстве. Понимание важности использования добавок в бетон у большинства потенциальных потребителей уже есть.
– А какие добавки в бетон в настоящее время наиболее востребованы?
– Стабильно работающие универсальные добавки и при этом по более низкой цене. Они сейчас вытесняют из ассортимента другие виды продукции, которые можно отнести к среднему и премиальному сегменту. Такие запросы рынка понятны, все хотят сэкономить. Но иногда целесообразнее использовать не универсальные, а специализированные добавки. Кроме того, не всегда дешевое бывает качественным. Потребитель должен об этом всегда помнить. Тем не менее, добросовестные производители, к которым мы относим и себя, выпускают качественную продукцию и в бюджетном формате.
– Какой объем продукции в настоящее время вы производите?
– Завод «Полипласт Северо-Запад» ежемесячно выпускает около 4 тыс. т продукции по стопроцентному весу. Сюда входят сухие добавки в бетон и в виде раствора, а также другие виды продукции, в том числе сопутствующие к основному. Заказчики, особенно крупные, чаще всего выбирают жидкие добавки. Они более практичны в использовании, транспортировке. Большая часть нашей продукции сейчас идет на экспорт.
– И какова международная география?
– Очень широка. Продукция, в основном нафталинсульфонатная, поставляется в Южную Америку, страны Персидского залива, Юго-Восточную Азию, где наш конкурент Китай. Также сейчас пробуем отправлять на международный рынок поликарбоксилатные добавки. Сейчас нашу продукцию, кроме непосредственно потребителей, закупают и иностранные производители добавок, а затем используют их в выпуске своей продукции. В рамках сотрудничества с каждым контрагентом отправляем на экспорт 100–500 т продукции.
– Чем можно объяснить закупки вашей продукции другими, западными игроками рынка?
– Ну, наверное, экономической конъюнктурой. Многим зарубежным производителям более выгодно приобретать материалы в нашей стране, чем закупать их у себя.
– В целом какова цена добавок бетон по отношению ко всему строительству?
– Очень незначительная. Так же, как по отношению к самому бетону, который в общестроительных работах занимает долю в 10–15%. Проектные, изыскательские работы, установка монолитного каркаса, отделка в совокупности требуют гораздо больших расходов. Тем не менее, повторюсь, использование добавок в бетон позволяет существенно экономить в строительстве, при этом улучшая его качество.
– Высока ли на рынке производителей конкуренция? Встречается ли контрафакт?
– Производителей на российском рынке достаточно много, в том числе из зарубежных стран. Соответственно, и конкуренция очень высока. Компании стараются конкурировать не только в цене, но и в качестве материала, области его применения. По моим наблюдениям, как мелкие, так и крупные игроки рынка могут производить продукцию как высококачественную, так и не очень.
Также, конечно, в нашем сегменте встречается и контрафакт, подделка под известные бренды. Кроме того, есть и так называемые «гаражные» производители, которые мешают ранее приобретенные компоненты чуть ли не в тазике.
Добавлю, что «Полипласт Северо-Запад» старается выстраивать со своими клиентами долгосрочные партнерские отношения. Наши специалисты постоянно информируют потребителей о новых добавках, рассказывают о том, как и где ту или иную добавку наиболее эффективно применять.
– А где и как происходит разработка новых добавок?
– При заводе у нас действует свой научно-технический центр. Он сотрудничает с глобальным НТЦ всего нашего холдинга. Наши специалисты постоянно ведут разработки новых материалов, относящихся как к основам, так и композитам. Регулярно улучшая потребительские свойства нашей продукции, выпуская новую, мы уверены что она будет востребована на рынке.
– Сколько человек работает в настоящее время в ООО «Полипласт Северо-Запад»?
– На нашем заводе в Кингисеппе с учетом торгового подразделения в Петербурге сейчас работает чуть более 200 человек. При существенном росте производства и потребления продукции мы, конечно, готовы будем расширяться, увеличивать свой штат специалистов.
– В преддверии Дня строителя что можете пожелать всем тем, кто имеет отношение к данной отрасли?
– Строительство сопровождало человечество всегда. Издревле профессия строителя была важна, почетна и уважаема. Такой же она осталась. От всей души поздравляю всех людей, имеющих отношение к строительной отрасли, с праздником, желаю хороших строек, заказов, крепкого здоровья и всего самого наилучшего!
На пути к BIM
По мнению экспертов, внедрение технологий информационного моделирования пока тормозят пробелы и коллизии в отраслевом нормативном законодательстве.
В России с 1 июля 2019 года в Градостроительном кодексе закреплено понятие информационного моделирования. Также несколько дней назад Технический комитет по стандартизации при Минстрое РФ принял для внедрения BIM-технологий в отрасль стандарты ТК 465 «Строительство», а проектный технический комитет по стандартизации – ПТК 705 «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости».
Тем не менее, по мнению некоторых экспертов, говорить о том, что в ближайшее время все участники рынка начнут активно использовать в работе информационное моделирование, не стоит. Есть препятствия в виде необходимости бумажного документооборота с органами власти, слабо развита «цифровая культура» в отрасли. Схожие выводы прозвучали и на круглом столе Экспертного клуба Петербурга, который собрал проектировщиков, строителей, представителей отраслевых вузов.
Всё упорядочить
По словам вице-президента Национальной палаты инженеров, директора проекта «А4» Елены Колосовой, информационное моделирование несет колоссальную экономию везде: в проектировании, стройке, эксплуатации зданий. Однако пока есть опасения, что быстрого внедрения не произойдет. Тормозиться процесс будет отсутствием множества подзаконных нормативных документов, несостыковкой новых с уже действующими.
«Чиновники говорят: еще немного, еще чуть-чуть – и BIMу быть. Все в преддверии каких-то перемен. Но понятно, что предварительно необходимо решить множество вопросов, в частности, по требованиям к рабочей и проектной документации, ведь появляется большой электронный информационный массив, с которым, в том числе надзорным органам, как-то надо работать», – отмечает она.
Эксперт добавила, что масштабное внедрение BIM потребует упорядочивания и самой среды информационного моделирования. В настоящее время работы в данном сегменте ведут на разных платформах. При передаче информации с одного продукта на другой нередко возникают потери. Елена Колосова считает, что необходимо внедрять единые стандарты и синхронность IT-приложений без какой либо монополии определенных игроков рынка, занимающихся информационным моделированием.
Образовательный компонент
По мнению директора Инженерно-строительного института Политехнического университета Николая Ватина, не нужно зацикливаться на нормативных документах, они только тормозят процесс развития цифровизации. В большей степени нужно уделить внимание образовательной и кадровой подготовке. «Есть такой миф, что BIM-технологиями сейчас овладевают все. Это далеко не так. Даже в профильных вузах дают только основы, причем только на определенных платформах», – сообщил он.
По словам эксперта, многие недавние студенты профильных вузов имеют слабое представление о BIM. Старшее поколение специалистов его совсем не знает. На образовательных курсах пользуются спросом только знания BIM-технологии нижнего уровня. Этого недостаточно, так как информационное моделирование – коллективная технология. Определенным хорошим набором знаний о системе должны обладать все участники проекта, чтобы получился достойный продукт.
Директор института цифровой экономики СПбГЭУ Денис Горулев считает, что многие проектные, строительные организации экономят на BIM-технологиях, считая, что они несут дополнительные расходы. «Руководители компаний не готовы к переменам. Поэтому важна даже не цифровизация, а трансформация самой идеологии бизнеса. Мы хотим, чтобы нога выросла раньше человека, но так не бывает», – говорит он.
Эксперт подытожил, что глубокое внедрение BIM произойдет только при нормализации состояния строительной отрасли, которое оставляет желать лучшего и зависит от общеэкономического положения в стране.
Коммерческий подход
Эксперты полагают, что внедрение BIM в полном жизненном цикле необходимо начинать не с государственных объектов, строительство которых жестко зарегулировано, а с коммерческих.
По словам генерального директора Rocket Group Бориса Латкина, цифровая стройка – это точный расчет, прогноз, который дает возможность улучшить эффективность строительных работ и сэкономить, уменьшить цену проекта. «Конечно, для Петербурга это особо важно, потому что есть общая программа, которую федеральное правительство поставило перед всеми регионами: к 2024 году увеличить объемы ввода и качество городских объектов. Это колоссальная и фактически невозможная для выполнения за такой срок задача, если мы не используем новые технологии», – подчеркнул он.
Мнение
Павел Мурзакаев, руководитель компании Schneider Electric по работе со стратегическими проектными компаниями гражданского строительства:
– Еще в 2014 году была принята первая «дорожная карта» внедрения BIM в России. В марте 2018 года создан проектный технический комитет по стандартизации «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости», ведется разработка стандартов в области BIM. Это позволяет думать, что использование цифрового моделирования станет обычной практикой уже в ближайшие 10–15 лет. Значит, здания будут строиться быстрее и качественней. Благодаря четко просчитанным сметам и устранению непредвиденных расходов, связанных с неточностями в планировании и проектировании, стоимость строительства уменьшится.
Сейчас BIM активно внедряется на этапах проектирования и строительства. Цифровая модель объекта на ранних этапах проектирования серьезно повышает точность проектирования и бюджетирования – до 90–95%. На этапе строительства применение BIM-технологий сокращает издержки в среднем на 15–30%. Применение BIM-технологий на этапе пусконаладочных работ и эксплуатации инженерного оборудования начинает пользоваться активным спросом среди заказчиков. Ведь именно обслуживание инженерного оборудования составляет основную долю операционных расходов, которые могут превышать капитальные затраты на строительство в три-четыре раза. Подобное применение позволяет значительно ускорить ввод объекта в эксплуатацию и повысить эффективность обслуживания. Существующие примеры подобных зданий экономят в среднем 20% на энергоресурсах за счет синергии систем автоматизации объекта и эксплуатационной цифровой модели.