Поняття про будівельні матеріали: скло, цемент, бетон

Скло є штучним матеріалом, який люди багато віків добувають і використовують.

Римський письменник Пліній Старший, який жив у І столітті нашої ери розповідає в своєму творі:

«... Третю добу гнівалось море. Високо здіймало сиві хвилі. Мов оскаженілі дикі коні, налітали вони на корабель. Добре, що фінікійські купці везли на ньому важкі брили соди. Якби трюми були порожні - вже давно б перевернувся корабель. Багато разів прощалися з життям фінікійці. Нарешті змучені морем плавці побачили берег. Вони зійшли на нього біля гирла річки Бели. Подякували, як годилося, за порятунок богам. Трохи відпочили. І тільки тоді згадали, що вже кілька днів не їли варева.

Назбирали сухих водоростей, розклали багаття. Але вітер, який все ще гуляв над сердитим морем, гасив вогонь. А каміння, щоб ним захистити багаття, годі було шукати на цьому голому березі, вкритому піском та морськими черепашками. Замість каміння довелося взяти кілька великих брил соди. На них поставили глиняні казани і взялися варити собі вечерю.

А наступного ранку серед попелу фінікійські купці знайшли дивний, прозорий камінчик. Твердий і блискучий. Це сода сплавилась з піском та черепашками і утворила скло...»

Так розповідає Пліній. Правда це чи легенда? Сказати важко. В усякому разі сировину, потрібну для виготовлення скла, Пліній визначив точно.

Зараз звичайне або віконне скло виробляють, здійснюючи, при високій температурі, реакцію між содою, кварцевим піском і вапняком. А вапняк, як і черепашки, що про них говорив Пліній, містить кальцій карбонат СаСО3:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O · CaO · 6SiO2 + 2CO2↑

Скло є твердим розчином силікатів натрію, кальцію й силіцій (IV) оксиду.

Понад тисячу років тому почали варити скло в Києві. Особливо високої майстерності київські скловари досягли в XI віці, за часів Ярослава Мудрого. Серед тодішніх ремісників були талановиті художники. Київ уже й тоді славився своєю красою. Дивували чужоземців розкішні князівські палати та пишний Софійський собор. Стіни собору і князівських покоїв прикрашали надзвичайні картини. Не намальовані, а викладені з малесеньких різнокольорових шматочків скла. Такі картини називаються мозаїкою, а скельця для мозаїки - смальтами. Смальти також виготовляли київські скловари.

Але в подальші століття на Україні про смальти забувають. Натомість у Західній Європі нею дедалі прикрашають стіни храмів та палаців. У добу Відродження у Венеції були створені мозаїчні картини надзвичайної краси.

Звичайне скло легко б'ється, а від незначного перепаду температури тріскається.

Нині все більше виробляють кварцового скла, яке є майже чистим силіцій (IV) оксидом SiO2. Для цього плавлять кварц (звичайно гірський кришталь). Порівняно із звичайним кварцове скло має в 15 разів менший коефіцієнт термічного розширення. Завдяки цьому кварцеві вироби переносять різкі термоудари: можна наприклад, нагріти кварцову пробірку до червоного жару, а потім опустити її в холодну воду. Навіть після цього на склі не буде жодної тріщини. Кварц вільно пропускає ультрафіолетові промені; з нього виготовляють лампи для медицини.

Ниточка із кварцового скла, товщиною в кілька тисячних часточок міліметра, набагато міцніша за металеву, таку саму завтовшки. Натягнута, вона не стає довшою. Тому такі ниточки використовують у вимірювальних приладах.

Щоб змінити якість скла, його не тільки по різному варять, а й додають до нього різні домішки.

Скло, виплавлене з плюмбум (ІІ) оксиду оксиду PbO, поташу K2CO3 і кремнезему SiO2 називається кришталем. Воно доволі м'яке, але важке. Це скло відрізняється сильним блиском і сильно заломлює світло, розкладаючи промені на всі кольори райдуги.

Скляна маса, яку виплавляють із звичайних матеріалів, безбарвна. Забарвлюють скло, додаючи ті чи інші оксиди металів до, або під час виплавлення.

Сполуки Феруму забарвлюють скло в блакитно-зелений, жовтий, червоно-бурий кольори, оксид кобальту - в синій (кобальтове скло), калоїдне срібло - в жовтий, калоїдне золото - в червоний (рубінове скло), оксид купруму - в темно-червоний (мідний рубін), оксид мангану (IV) - в жовтий та коричневий (до фіолетового), оксид хрому (ІІІ) - в трав'янисто зелений колір.