Известково-натриевое (силикатное) стекло

Существует много видов стекла, но только известково-натриевое применяется в строительстве в виде оконного и листового стекла. В его состав входят (%): окись кремния — 74, окись алюминия — 1, сода (Na2C03) — 15, известь — 10. Эти пропорции могут быть слегка изменены1. Стекловолокно, например, имеет в своем составе 10% и более окиси алюминия при уменьшенном количестве окиси кремния.

Основной компонент стекла — кремнистый песок, практически являющийся чистым кремнеземом, состоящий из мелких зерен размером 0,15-0,25 мм, сцементированных каолином. При производстве стекла допускается присутствие окиси железа лишь в количестве до 0,25%, так как она окрашивает материал в коричневатый цвет.

Кремнезем и углекислый натрий химически соединяются и образуют стекловидное вещество, называемое силикатом натрия (растворимое стекло), который растворяется в воде и применяется в больших количествах в качестве клея для бумаги. Если во время этой химической реакции добавлять известь, то растворимость вещества в воде снижается. Добавление достаточного количества извести приводит к образованию относительно нерастворимой стеклянной массы, на которую при определенных условиях может воздействовать вода.

Силикатное стекло, подобно многим видам стекла, не является технически твердым веществом и представляет собой переохлажденную жидкость. Твердым считается материал, который при переходе из жидкого состояния кристаллизуется при определенной температуре плавления. Когда расплавленное стекло охлаждается, оно стремится к кристаллизации, но его высокая вязкость не дает возможности атомам сформировать кристаллы. В таком состоянии стекло как бы «застывает», становится аморфным (некристаллическим).

Стекло — хрупкий материал, полностью упругий, непрочный на растяжение при сравнительно низких уровнях напряжения, равных примерно 70 МПа, из-за наличия многочисленных сверхмикроскопических поверхностных трещин. Тем не менее только что вытянутые стеклянные нити весьма малого диаметра могут иметь пределы прочности при растяжении, достигающие 70 000 МПа.