水泥
水泥是一種水硬性膠凝材料,加水后成為塑性膠體,可將各種集料(砂、石)黏結(jié)硬化成為整體,并具有高的機械強度。它不僅能在空氣中凝結(jié)硬化,而且能在水中繼續(xù)硬化并增長強度。水泥的品種極多,其中使用量最大的是硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥,是用黏土和石灰石(有時加入少量氧化鐵粉)作為原料,經(jīng)煅燒成熟料。將熟料磨細,再加一定量石膏而成。其主要成分為:CaO(約占總質(zhì)量的62%~67%)、SiO2(20%~24%)、Al2O3(4%~7%)、Fe2O3(2%~5%)。這些氧化物組成了硅酸鹽水泥的四種基本礦物成分。
根據(jù)我國標準,將水泥按規(guī)定方法制成試樣,在一定溫度、濕度下,經(jīng)28天后所達到的抗壓強度(Pa)數(shù)值,表示為水泥的標號數(shù)。
除硅酸鹽水泥外,還有耐熱性好的礬土水泥(以鋁礬土Al2O3·nH2O和石灰石為原料),快凝快硬的“雙快水泥”,防裂防滲的低溫水泥泥,能耐1250℃高溫的耐火水泥及用于化工生產(chǎn)的耐酸水泥等。
玻璃
玻璃是由熔融物急冷硬化制得的非晶態(tài)固體,其結(jié)構(gòu)為短程有序、長程無序,具有各向同性及亞穩(wěn)性,向晶態(tài)轉(zhuǎn)變時放出能量。廣義來講,玻璃包括單質(zhì)玻璃、無機玻璃和有機玻璃。通常所說的玻璃是指無機玻璃。玻璃材料具有良好的光學性能和較好的化學穩(wěn)定性,是現(xiàn)代建筑、交通、化工、醫(yī)藥、光通信技術(shù)、激光技術(shù)、光集成電路、新型太陽能電池等領(lǐng)域不可缺少的材料。工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的是以[SiO4]四面體為網(wǎng)絡(luò)骨架的硅酸鹽玻璃。將沙子(SiO2)與碳酸鈉、石灰石混合加熱反應(yīng),后兩者分解放出CO2而形成極黏稠的液體,冷卻固化就得到玻璃。
新型玻璃是指采用精致、高純或新型的原料,或采用新工藝在特殊條件下,或嚴格控制形成過程制成的、具有特殊性能和功能的玻璃或無機非晶態(tài)材料。如光學玻璃、紅外玻璃、激光玻璃、光導纖維、電子玻璃等。
(1)光導纖維。光導纖維是一種能夠?qū)Ч?、傳像,具有特殊光學性能的玻璃纖維,又稱光纖。光在光導纖維中傳播的基本原理是:使光在高、低折射率界面上,通過全內(nèi)反射而獨立、高效的傳導。為了使實際應(yīng)用中所傳的光有足夠的亮度,必須把許多纖維集合起來,制成包皮型纖維,加上光學絕緣層,以避免纖維間互相接觸而漏光。其結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。
光導纖維具有傳光效率高、集光能力強、信息處理傳遞量大、速度快、分辨率高、抗干擾、耐腐蝕、可彎曲、保密性好、資源豐富、成本低等一系列優(yōu)良性能,發(fā)展十分迅速,因而被廣泛應(yīng)用于通信、計算機、交通、電力、廣播電視、微光夜視及光電子技術(shù)等許多領(lǐng)域。
(2)新型建筑玻璃。隨著人民生活水平的日益提高,建筑玻璃的功能不再是僅僅滿足采光要求,還開發(fā)了能調(diào)制光線,保溫隔熱,節(jié)能,安全(防盜、防彈、防火、防輻射、防靜電和電磁波干擾)及藝術(shù)裝飾等特性。在玻璃的成型和加工工藝等方面也有了新的發(fā)展,使玻璃成為繼水泥、鋼材之后的第三大建筑材料。
吸熱玻璃:吸熱玻璃是一種能透過可見光,吸收紅外線輻射并阻止一定量熱輻射透過的玻璃。通常采用向玻璃原料中添加Fe、Co、Ni、Cu及Se等元素的氧化物,控制熔煉氣氛等方法,可制得呈現(xiàn)藍、灰或茶色等色調(diào)的玻璃,這種玻璃除具有吸熱功能外,還有改善采光色調(diào)、節(jié)約能源和裝飾的效果。
防靜電和抗電磁波干擾玻璃:這種玻璃的表面涂敷具有不同導電性能或屏蔽電磁波功能的金屬或金屬氧化物薄膜。如果在微波和無線電通信、電子計算機操作、戰(zhàn)爭指揮部、中央控制室等場所配備這種玻璃,可以有效地防止靜電或外部信息的干擾、也可以有效防止內(nèi)部信息的泄漏。
中空玻璃:中空玻璃是一種由兩塊或兩塊以上的平板玻璃周邊密封,層間保持一定距離,腔體內(nèi)充以干燥空氣或惰性氣體,并防止吸潮的空腹玻璃制品。這種玻璃的最大特點是節(jié)能,特別是在寒冷的北方或炎熱的南方,節(jié)能效果達20%~25%。若原片玻璃采用吸熱或熱反射玻璃,其節(jié)能效果更佳。