¿Qué es la vitrocerámica?
1. ¿Qué es la vitrocerámica?
El vidrio cristalino (CRYSTOE y NEOPARIES) también se llama jade microcristalino o vidrio cerámico. Es un nuevo tipo de material de construcción desarrollado combinando la tecnología del vidrio y la piedra. Debido a que puede utilizar minerales, relaves industriales, escorias metalúrgicas, cenizas volantes, ganga de carbón, etc. como principales materias primas de producción, no hay contaminación durante el proceso de producción y el producto en sí no tiene contaminación radiactiva, también se le llama producto ecológico o material ecológico.
El vidrio cristalizado combina las triples ventajas del vidrio, la cerámica y la piedra natural. Es superior a la piedra natural y la cerámica. También se puede utilizar para la construcción de muros cortina y decoración de interiores. como materiales estructurales en maquinaria, electrónica y electricistas, materiales aislantes para aplicaciones industriales, materiales de placa base para circuitos integrados a gran escala, utensilios para hornos microondas resistentes al calor, materiales químicos y anticorrosivos, y materiales resistentes al desgaste en minas, etc. Es un material nuevo con perspectivas de desarrollo en el siglo XXI.
2. La composición de la vitrocerámica
El vidrio de una composición específica con o sin agente nucleante del cristal se somete a un tratamiento térmico de cristalización en condiciones controladas para convertirlo en el original único. La fase vítrea forma un material compuesto con distribución uniforme de la fase microcristalina y la fase vítrea. La diferencia entre la vitrocerámica y el vidrio ordinario es que la primera es parcialmente cristalina, mientras que el segundo es completamente amorfo. La superficie del vidrio cristalizado puede presentar cuerpos opacos con franjas y colores de piedra natural, mientras que el vidrio es transparente en diversos colores y procedimientos.
El rendimiento integral de la vitrocerámica determina principalmente tres factores principales: la composición original, el tamaño y cantidad de los microcristales, y la naturaleza y cantidad de la fase vítrea residual.
Estos dos últimos factores están determinados por la tecnología de tratamiento térmico de cristalización de la vitrocerámica. La composición original de las vitrocerámicas es diferente, y los tipos de fases cristalinas también son diferentes, como β-wollastonita, β-cuarzo, fluorflogopita, disilicato de litio, etc. Varias fases cristalinas confieren a las vitrocerámicas diferentes propiedades como se mencionó anteriormente. Entre las fases cristalinas, la fase cristalina de β-wollastonita tiene las propiedades requeridas para las vitrocerámicas arquitectónicas. Por esta razón, el sistema CaO-Al2O3-SiO2 a menudo se selecciona como el sistema de composición original de las vitrocerámicas arquitectónicas. se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1: Composición vitrocerámica CaO-Al2O3-SiO2
Color\Composición SiO2 Al2O3 B2O3 CaO ZnO BaO Na2O K2O Fe2O3 Sb2O3
Blanco 59,0 7,0 1,0 17,0 6,5 4,0 3,0 2,0 0,5
Negro 59,0 6,0 0,5 13,0 6,0 4,0 3,0 2,0 6,0 0,5
La principal fase cristalina precipitada por los componentes de vidrio anteriores después del tratamiento térmico de cristalización es: β—— Wollastonita (β-CaO, SiO2).
3. Prestaciones de vitrocerámica arquitectónica
Lista de prestaciones 2 de paneles decorativos de vitrocerámica arquitectónica y mármoles y granitos naturales (ver página siguiente).
Materiales Cerámica vidrio mármol granito
Características
Propiedades mecánicas Resistencia a la flexión ① (Mpa) 40~50 5.7~15 8~15
Resistencia a la compresión (Mpa) 341,3 67~100 100~200
Resistencia al impacto (Pa) 2452 2059 1961
Módulo elástico (×104MPa) 5 2,7~8,2 4,2~6,0
Dureza Mohs 6, 5 3~5 ~5.5
Dureza Vickers (100g) 600 130 130~570
Peso específico 2.7 2.7 2.7
Propiedades químicas Resistencia a los ácidos ② (1H2SO4) 0,08 10,0 0,10
Resistencia a los álcalis ② (1NaOH) 0,05 0,30 0,10
Resistencia al agua de mar ③ (mg/cm2 ) 0,08 0,19 0,17
Absorción de agua ④ () 0 0,3 0,35
Resistencia al congelamiento () ⑤ 0,028 0,23 0,25
Coeficiente de expansión de propiedades térmicas
（10-7/30 ℃ -380℃) 62 80~260 80~150
Conductividad térmica (w/m.k) 1,6 2,2~2,3 2,1~2,4
Calor específico (Cal/q°.C) 0,19 0,18 0,18
Propiedades ópticas Blancura (grado L) 89 59 66
Reflectancia difusa () 80 42 64
Reflectancia regular () 4 4 4
Como se puede ver en la Tabla 2, la vitrocerámica arquitectónica tiene diferencias significativas en la estabilidad dimensional del material (la influencia del coeficiente de expansión térmica, etc.) y la resistencia al desgaste (la influencia de la dureza), la resistencia a las heladas y la durabilidad del brillo. (resistencia a ácidos y álcalis), resistencia (resistencia a la flexión, resistencia al impacto), etc., son mejores que el mármol y el granito naturales. El vidrio cristalizado tiene la misma composición que el vidrio y tiene buena compatibilidad con pegamento estructural de silicona y pegamento resistente a la intemperie.
Dado que la vitrocerámica es un material compuesto con componentes multifásicos uniformemente distribuidos, como transparente, translúcido y opaco, la luz que entra en la vitrocerámica no solo se refleja desde la superficie, sino también desde la superficie. Interior del material, dándole un aspecto suave y profundo, produciendo un efecto óptico cristalino, brillante y brillante similar al de los diamantes.
El vidrio isocristalino no tiene absorción de agua, anticongelante, antioxidante, aceite antisilicona, etc., es insoluble y se adhiere fácilmente al polvo. Incluso si se le adhiere polvo, es fácil de limpiar. y tiene propiedades de autopurificación.
El vidrio cristalino tiene alta resistencia y resistencia estable, y no es tan dispersivo como el granito natural. La estructura es uniforme, la resistencia es isotrópica y no existe anisotropía (racionalidad de capa y racionalidad angular) como el granito.
El arco o la superficie curva de la vitrocerámica se puede calentar a aproximadamente 760 ℃ ~ 800 ℃. Por lo tanto, en comparación con la piedra natural, tiene las ventajas de una resistencia uniforme, un proceso simple y un costo menor.
Cuando se produce vidrio cristalizado blanco o de colores brillantes, generalmente se utilizan materias primas minerales y materias primas químicas. No puede haber diferencia de color y también se puede simular en varios colores de piedra natural. Estos colores se forman calentando a altas temperaturas utilizando óxidos metálicos que no cambian de color. Tienen buena resistencia a la intemperie y no cambian de color ni se desvanecen.
Debido a su excelente rendimiento, el vidrio cristalocerámico se ha utilizado ampliamente en las paredes exteriores y decoración interior de hoteles, restaurantes, tiendas, aeropuertos, estaciones, teatros y otros edificios de alta gama en el país y en el extranjero. Es la clave de la arquitectura del siglo XXI.
4. Proceso de producción de vitrocerámica
Hay dos procesos de producción de vitrocerámica arquitectónica, a saber, calandrado y sinterización. El flujo del proceso se muestra en la figura:
Actualmente, el vidrio cristalizado utilizado en la construcción adopta el método de sinterización y no se agrega ningún agente nucleante de cristal.
Su principio básico es que el vidrio es un sólido amorfo. Desde el punto de vista termodinámico, se encuentra en un estado metaestable y tiene mayor energía interna que los cristales, por lo que puede convertirse en estado cristalino bajo ciertas condiciones. Desde un punto de vista cinético, la viscosidad del vidrio fundido aumenta bruscamente durante el proceso de enfriamiento, inhibiendo la formación de núcleos cristalinos y el crecimiento de cristales, e impidiendo el crecimiento de cristales. La vitrocerámica arquitectónica utiliza el mecanismo de cristalización heterogéneo sin la adición de agentes nucleantes y aprovecha al máximo las posibilidades termodinámicas y la inhibición cinética. Bajo ciertas condiciones, este proceso físico opuesto crea un nuevo equilibrio y obtiene un nuevo material.
El proceso de sinterización de vitrocerámica presenta los siguientes puntos críticos y dificultades:
En primer lugar, la fusión del vidrio: además del uso de vitrocerámica del color del sol, se necesita un crisol con Generalmente se utiliza un buen sellado. Además de fundirse en el recipiente, también se funden otros colores de vitrocerámica en un horno de piscina. Su costo de producción y calidad son superiores a las calderas de crisol. Sin embargo, la construcción de un horno de tanque de vidrio y cerámica no puede copiar el horno de tanque de vidrio general. Debe ser conveniente para descargar, cambiar materiales y detener el horno.
El segundo es el tratamiento térmico de cristalización: el vidrio puede formar vitrocerámica sólo después del tratamiento térmico de cristalización. Los parámetros del proceso y las especificaciones del proceso de tratamiento térmico tienen un impacto importante en el tipo, tamaño y cantidad de la fase cristalina principal, el craqueo, la planitud, el tamaño y cantidad de las burbujas, la producción, el consumo de gas y el costo del producto. El horno de cristalización también se diferencia de los hornos de tratamiento térmico general y de los hornos de barbacoa de cerámica. Su campo de temperatura y estructura deben ser adecuados para las características y el proceso del tratamiento térmico de cristalización de la vitrocerámica.
El tercero es cómo preparar de manera conveniente y realista varios colores de vitrocerámica de acuerdo con los requisitos estéticos de los arquitectos para evitar la autoexplosión y los poros, aumentar las especificaciones y variedades, mejorar la planitud de placas de gran superficie. y reducir costes. Esto se debe promover aún más.
De la introducción anterior se desprende que el vidrio cristalizado también es un producto nuevo con alto contenido tecnológico. En el extranjero, Estados Unidos y Rusia tomaron la iniciativa en el desarrollo y uso de vitrocerámicas, y algunos países de Japón, Europa occidental y la región de Asia y el Pacífico también están desarrollando nuevos tipos de productos vitrocerámicos. Actualmente existen en mi país tres empresas que producen en masa vitrocerámica arquitectónica. Se entiende que la capacidad de producción es de unos 500.000 metros cuadrados, sin embargo, por especificaciones de producto, variedades, colores y precios, no pueden cumplir con los requisitos de la construcción. Además, en el mercado chino se necesita vidrio microcristalino. La promoción y publicidad de este nuevo material de construcción, el vidrio, no es suficiente. Sólo unos pocos proyectos en China, como el Gran Salón del Pueblo, la Nueva Terminal del Aeropuerto de Beijing, y el Centro Internacional de Dalian, utilizan vidrio microcristalino. Cada año, nuestro país importa una gran cantidad de piedra de alta gama del exterior para satisfacer las necesidades del mercado interno. La sustitución de la piedra natural por vitrocerámica, especialmente la sustitución de la piedra natural importada de alta gama, es una potencial urgencia. Requerimiento en el mercado de la construcción. El vidrio cerámico no sólo será ampliamente utilizado en la decoración interior de edificios, sino que también merece un vigoroso desarrollo y promoción en la construcción de muros cortina de piedra.
5. Puntos clave del muro cortina de vidrio cerámico
1. El vidrio cerámico es un material frágil que es fácil de romper después de la construcción en la abertura. Muro cortina de piedra natural. En términos generales, no se deben utilizar las estructuras de canal corto y de canal pasante de los muros cortina de piedra natural.
2. Las láminas de vidrio cerámico se utilizan como paneles de muro cortina y deben resistir un enfriamiento y un calentamiento rápidos. El método de prueba es: la especificación es 100 mm × 80 mm × espesor de la placa, cada grupo tiene cinco muestras y las muestras se colocan en agua por debajo de la temperatura ambiente para que se enfríen. Luego use un martillo para golpear suavemente cada parte de la muestra. Si el sonido se vuelve silencioso o hay grietas, bordes, esquinas, etc. en la superficie, se considerará no calificado.
3. Aunque se requiere que la placa de vidrio cristalizado resista un enfriamiento rápido y un calentamiento rápido, para evitar que los fragmentos pongan en peligro a las personas si el panel del muro cortina se rompe, se utiliza sebo multicomponente en la parte posterior de A la placa vitrocerámica se le aplica una capa de fibra de vidrio (FRP) por seguridad.
4. Los requisitos para los paneles de vidrio vitrocerámico ordinarios utilizados en muros cortina son los siguientes:
(1) El valor estándar de resistencia a la flexión no es inferior a 40 MPa. El método de prueba se lleva a cabo de acuerdo con las disposiciones de GB 9966.2.
(2) Resistente al frío rápido y al calor rápido sin grietas.
(3) La tolerancia de longitud es ±0,5 mm, la planitud es 1/1000 y la tolerancia de espesor es ±1 mm.
(4) No faltan bordes, esquinas ni poros. No hay impurezas visualmente observables en la superficie.
(5) El brillo de la placa del espejo no deberá ser superior a 85 unidades de selección de luz.
(6) La diferencia de color entre placas del mismo color y el mismo número de lote no deberá ser superior a 2,0 unidades de diferencia de color CIE1AB.
(7) El fabricante de paneles de vidrio cristalizado utilizados para paneles de muro cortina debe proporcionar: informe de prueba de tipo; informe de inspección de fábrica del lote de paneles. El informe debe indicar al menos la resistencia a la flexión, la longitud y el espesor. y se proporcionan resultados de pruebas de tolerancia, enfriamiento rápido y calentamiento rápido, diferencia de color y brillo y una garantía de calidad de 10 años, etc.
5. Los muros cortina de vidrio cerámico deben someterse a 4 pruebas de rendimiento a escala real (resistencia a la presión del viento, estanqueidad al agua, estanqueidad al aire y deformación en el plano). La construcción sólo podrá llevarse a cabo después de pasar la prueba.
En definitiva, el uso de vidrio microcristalino en muros cortina no es muy común en China. En el futuro proceso de promoción, además de los puntos calientes y las dificultades en la promoción y aplicación de materiales microcristalinos antes mencionados, el uso de muros cortina de vidrio microcristalino En otras palabras, es particularmente urgente e importante fortalecer el desarrollo y la investigación de sus nodos, estructura, tecnología de procesamiento y propiedades mecánicas. Además de medir su curvatura, es mejor medir su tenacidad a la fractura para aumentar la resistencia del muro cortina de vitrocerámica y sentar las bases para el diseño de la mecánica de fractura.