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.
Как делают каменную вату ROCKWOOL
Каменная вата – один из самых востребованных утеплителей как среди крупных строительных компаний, так и среди частных потребителей. Вместе тем, многие даже не подозревают, как изготавливается данный материал. Компания ROCKWOOL рассказала о производстве каменной ваты и особенностях её переработки в коротких, ярких и понятных видеороликах.
Производство каменной ваты – многоступенчатый процесс, позаимствованный у самой природы: по своей сути он похож на извержение вулкана, когда твёрдый и устойчивый ко всему камень под воздействием высочайших температур превращается в текучую лаву, которая постепенно остывает и твердеет. На производстве измельченный камень базальтовых пород плавят в доменных печах при температуре 1500 °С, получившаяся лавоподобная масса при помощи центрифуги и потоков воздуха выдувается в каменные волокна. Будущую теплоизоляцию формуют, обжигают и уже затем нарезают под размер и упаковывают в термоусадочную плёнку.
Посмотреть видео процесса производства и оценить оборудование в действии можно на примере видеороликов компании ROCKWOOL о работе заводов в Выборге (Ленинградская область) и Троицке (Челябинская область).
Производственная площадка компании ROCKWOOL в Выборге появилась 15 лет назад. Сегодня она обеспечивает продукцией из каменной ваты весь Северо-Западный регион, часть материалов поставляется в Центральный Федеральный округ и экспортируется в Финляндию. Продукция выборгского завода использовалась при строительстве и реконструкции таких знаковых объектов, как небоскрёб Лахта-Центр. Мариинский театр, музей Эрмитаж. Завод в Выборге стал первой российской площадкой, на которой запустили масштабный проект по переработке каменной ваты: производственных обрезков, а также остатков плит после монтажа и уже отслужившего материала, который привозят с региональных строек.
Предприятие ROCKWOOL в Троицке также пошло по пути рециклинга, запустив брикетный участок: благодаря ему все производственные отходы отправляются обратно на линии. Сейчас на заводе выпускают самые востребованные решения из каменной ваты ROCKWOOL: от цилиндров, без которых не обходится промышленность и сфера ЖКХ, до ноу-хау компании – плит двойной плотности для лёгкого и эффективного утепления кровель и фасадов. Продукция отправляется на Урал, в Сибирь и Казахстан. Каменной ватой из Троицка утеплены стадион «Екатеринбург Арена», Казахский драматический театр в Нур-Султане и другие масштабные объекты.
Эксперты компании ROCKWOOL создают надёжные и экологичные продукты. Материалы, произведенные из камня – по сути, неисчерпаемого и неиссякаемого ресурса, – долговечны, их можно перерабатывать в продукт того же качества бесчисленное количество раз, создавая возможности для развития модели циркулярной экономики и заботясь об экологии.
Ролик о работе завода в Выборге
Ролик о работе завода в Троицке
Ещё больше интересных видео о жизни компании, свойствах её продукции и нюансах монтажа – на YouTube-канале ROCKWOOLRussia. Подписывайтесь, чтобы не пропустить самое интересное!
Ускоряя сроки. Применение опалубочных систем в мостостроении
При строительстве мостовых сооружений активно задействуются различные опалубочные системы. Они помогают ускорить возведение объектов и оптимизировать финансовые затраты на стройку. Данный фактор, в том числе как репутационный, особо важен для строительных организаций, так как работы в данном сегменте чаще всего выполняются по госконтрактам.
К основным видам опалубочных систем, применяемым в мостовом строительстве, можно отнести: опалубки пролетного строения, опалубки мостовых опор, опалубки ростверков или ригелей, специализированные опалубки. При этом, отмечают эксперты, очень часто сечение опор мостов и их архитектурные решения не имеют типовых характеристик, таким образом требуются разные комплекты опалубки мостовых опор для решения данных задач.
Индивидуальный подход
По словам исполнительного директора ООО «Техноком-БМ» (производителя опалубочных системы «Гамма»), доцента кафедры ТОСП МГСУ Андрея Бунта, с развитием дорожной инфраструктуры перед мостостроителями ставятся новые сложные задачи: повышение технологичности при поддержании высокого темпа работ, c учетом соблюдением всех требований безопасности. «Так одним из направлений в мостостроении является применение самоподъёмных опалубок для возведения пилонов. Использование данной технологии целесообразно, например, для опор вантовых мостов. Технология обеспечивает непрерывный процесс возведения монолитных конструкций в сложных строительных условиях, повышает качество готовых конструкций, сокращает крановое время»,- отмечает он.
Мостовая опалубка сейчас востребована в России как никогда, считает директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубен Чинарьян. Можно сказать, что наша страна вышла на уровень строительства мостов, которого не было более ста лет, с тех пор как построили Транссиб. «Мостов за последние 20 лет возведено больше, чем за всю послевоенную историю СССР, но главное их стали строить намного быстрее. Если ранее срок сооружения моста мог достигать 8-9 и более лет (в советское время), то сейчас мосты, которые строятся больше 3-4 лет считаются долгостроями, в среднем мостостроители справляются за 30-35 месяцев в зависимости от сложности. Огромное число мостов разных типов – это огромное число задач. Поэтому, - добавил он,- можно сказать о том, что все виды опалубки мостов – от индивидуальной до основанной на стандартах линейных щитах распространены».
Если мы говорим о крупных проектах, где есть высокие пилоны, массивные опоры и длинные пролетные строения, то они, в большинстве своем, требуют индивидуального подхода к проектированию опалубочных систем, полагает руководитель проектов Doka Россия Сергей Грундуль. По его словам, каждый подобный проект уникален по своим геометрическим характеристикам и испытываемым ветровым нагрузкам. Даже регион расположения объекта может повлиять на выбор опалубочной системы, а также методологию строительства.
«Чтобы выбрать опалубочную систему для строительства подобных сооружений, как правило, необходимо точно определить две ключевые характеристики: фактор сложности проекта и высоту конструктива. Чем выше опора моста и сложнее ее геометрия, тем экономически более выгодно будет применение гидравлических самоподъемных систем Doka типа SKE. Сегодня все более явно прослеживается тенденция применения комплексных решений в самоподъемных гидравлических системах. Эти решения включают в себя не только минимальный набор платформ, но и, к примеру, подмости для армирования последующих захваток, подмости для ухода за бетоном, полностью закрытый контур и крышу. Вся получившаяся конструкция поднимается на последующие захватки без использования крановой техники. Всё это говорит в пользу повышения технологичности строительства»,- отмечает Сергей Грундуль.
По мнению заместителя генерального директора компании ООО PERI и руководителя направления инфраструктуры Алексея Грунчина, в мире мостостроения как никогда требуются индивидуальные технические решения, позволяющие достигать основных показателей: экономическая эффективность, высокое качество, соблюдение сроков и безопасность. Но далеко не все современные технологии применяются для строительства мостов. Как показывает практика, на сегодняшний день большинство подрядчиков смотрит на первоначальное коммерческое предложение и не рассматривает работу оборудования в течение всего периода строительства. Но дешевле не значит лучше и быстрее.
«Наша философия – предложить клиенту оптимальное техническое решение. Например, чтобы возвести пилон моста, наиболее эффективна самоподъемная система ACS. Она удовлетворяет требованиям заказчика: позволяет освободить время башенного крана, добиться высокого качества бетонной поверхности и повысить безопасность строительства. Технология самодвижущейся опалубки для бетонирования монолитных конструкций не является универсальной и целесообразность ее применения должна быть рассмотрена в каждом конкретном случае. Что касается, консольно-переставной системы, то технология отработана годами и широко используется во всем мире. В линейке PERI есть такое оборудование, которое можно приобрести или взять в аренду», - добавил он.
Меняя стандарты
Эксперты отмечают, что, безусловно, важна и правильная технология использования опалубки. В частности, по словам Рубена Чинарьяна, при строительстве мостов необходим правильный расчет опалубки, для максимальной точности системы при сборке. Также важна и точность сборки, это поможет минимизировать число доборов и обеспечить максимально гладкий стык щитов. Кроме того, необходимо обеспечить и условия для зимнего бетонирования – это оказывает максимально влияние на будущее качество бетона. Поэтому сейчас наблюдается спрос, сообщил он, не только на традиционные тенты, осветительные мачты типа Atlas Copco и пушки «Мастер», но и на каркасные жёсткие тепляки, которые позволяют, например, значительно ускорить работы по преднапряжению.
Стоит добавить, что с 1 июля 2021 года вступили в силу актуализированные изменения требования для проектирования мостов (СП 35 "Мосты и трубы") и тоннелей (СП 122 "Тоннели железнодорожные и автодорожные"). «ГК «ПромСтройКонтракт» позитивно относится к новшествам. Все предложенные в них технологии мы давно практикуем, и наши клиенты де-факто раньше законодателей сделали их обязательными элементами качественного строительства. Это относится и к муфтам для арматуры и к описанным в СП 35 деформационным швам, которые ПСК производит уже более 5 лет на заводе в Липецке. Наши швы использовались на строительстве подъездных путей к космодрому «Восточный», а сейчас монтируются на гигантской развязке в Алма-Ате. Это не какие-то новшества, а общепризнанный инструмент повышения качества дорог и мостов. Аналогично с барьерными ограждениями. Уже несколько лет мы активно предлагаем опалубку для формирования ограждений мостов, сходную с мостовой мелкощитовой опалубкой. Этот продукт естественным образом вытеснял менее качественные решения и новый норматив только ускорит и унифицирует процесс роста качества российских мостов»,- уверен Рубен Чинарьян.
Рыночный фактор
Участники рынка опалубочных систем отмечают, что наблюдавшийся в последние месяцы рост цен на строительные материалы, отразился и на их отрасли. По словам Андрея Бунта, с конца 2020 -го года произошел резкий рост, а в конце лета 2021 года небольшая коррекция цен на металл и фанеру. Данная турбулентность цен, вызванная в первую очередь внешними рыночными факторами, очень негативно сказалась на составе структуры себестоимости опалубочных систем для мостового строительства, так как многие контракты являются долгосрочными, коммерческие предложение рассчитываются с фиксированными ценами.
«Например, в первой половине 2021 года некоторые производители столкнулись с ситуацией, когда стоимость контрактной цены продукции по договорам, заключенным в конце 2020-го, стала ровна стоимости материалов, при условии поставки данной по продукции по госконтрактам, корректировка цен была невозможна. Данная ситуация привела к последующему повышению стоимости опалубочных систем в целом, тем самым в целом повлияв на удорожание строительства. Наблюдался и наблюдается высокий спрос на аренду типовых систем опалубок, что в свою очередь вызвало рост арендных ставок в среднем на 20-30%. При этом предложение на опалубку, которую можно использовать для мостового строительства, достаточно ограничено. Компании, предоставляющие опалубочные системы в аренду, не могут полностью удовлетворить спрос, что соответственно ведет к увеличению спроса на новые опалубки»,- делает выводы Андрей Бунт.
