Общие свойства стекла

Наиболее характерными можно считать светопропускания и хрупкость, именно этим стекло резко отличается от других строительных материалов.

Механические свойства зависят от большого количества факторов: состава, режима термообработки, состояния поверхности и размеров образца. R_СЖ = 700-1000 МПа, R_РАСТ = 30-60 МПа. В строительных конструкциях стекло подвергается изгибу, растяжению и удару. Поэтому главным показателем, определяющим механические свойства стекла является R_РАСТ.

R_РАСТ в значительной степени зависит от размера образца. Рассчитанная теоретически прочность стекла при растяжении составляет 1200 МПа, практически эта величина ниже в 200-300 раз. Это объясняется тем, что внутри стекла и на поверхности имеются ослабленные участки (микронеоднородности, внутренние напряжения), которые являются причиной начала разрушения. Чем больше размер образца, тем вероятнее присутствие этих дефектов на участке максимальных напряжений.

Зависимость прочности стекла от состояния его поверхности хорошо иллюстрируется резаньем стекла алмазом. Достаточно слабого надреза на поверхности стекла, чтобы оно сломалось по линии надреза. Любые повреждения на поверхности резко понижают его прочность. Но это вредное влияние царапин и надрезов на поверхности стекла со временем уменьшается, царапины как бы залечиваются и надрезанное алмазом стекло на следующий день уже трудно сломать. Этот процесс называется старением и ускоряется во влажной среде.

В стекле, как и в других материалах, наблюдается явление усталости. При длительной нагрузке стекло показывает меньшую прочность, чем при кратковременной.

Основным недостатком стекла является хрупкость. Хрупкость материала определяется рядом факторов. Главный из них – отношение модуля упругости материала к прочности при растяжении, чем больше это отношение, тем при меньшей деформации напряжения в материале достигают прочность.

Оптические свойства. Светопропускание (прозрачность), светопреломление, отражение, рассеивание и т.д.

Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолет и инфракрасные лучи. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла.

Термические и акустические свойства. По сравнению с металлом стекло обладает невысоким коэффициентом линейного термического расширения: в интервале t = -20…40⁰С для обычного стекла он составляет (8, 9…9)*10^-6 1/град. Но из-за высокого модуля упругости напряжения, развивающиеся в стекле при термических деформациях, могут достигать опасных величин. С этим коэффициентом связана и термостойкость (способность выдерживать резкие перепады температур).

По звукоизоляционной способности стекло толщиной 10 мм приблизительно соответствует кирпичной стене толщиной 120 мм.

Химическая стойкость. Силикатное стекло обладает высокой стойкостью к большинству агрессивных сред, за исключением плавиковой кислоты. Химическая стойкость объясняется особенностями его состава и строения. При действии воды на свежую поверхность стекла в первую очередь в раствор переходят щелочные компоненты стекла (Na⁺, K⁺), а кремнекислородный каркас, остающийся после выхода щелочных ионов, обогащается нерастворимыми продуктами коррозии (гелем кремневой кислоты и силикатами Са и Mg). Это образование на поверхности стекла (слой) становится преградой для развития коррозии.