მინა არის ერთ-ერთი უძველესი და ყველაზე მრავალმხრივი მასალა, რომელიც ცნობილია ადამიანისთვის.

კაცმა დიდი ხანია იცნობს მინას. არქეოლოგების მიერ ნაპოვნი ფაიანსის დეკორაციები, რომლებიც თარიღდება ფარაონების პირველი დინასტიის პერიოდით, მიუთითებს იმაზე, რომ მინა ეგვიპტეში ცნობილი იყო ჯერ კიდევ 5 ათასი წლის წინ. მესოპოტამიაში გათხრების დროს აღმოჩენილი შუშის ცილინდრიანი ბეჭედი თარიღდება აქადის დინასტიის ხანაში, ანუ ის 4000 წელზე მეტია. იაპონიასა და ინდოეთში აღმოჩენილი მინის ჭურჭელი დაახლოებით 2000 წლის წინ იყო დამზადებული. მაგრამ მეცნიერებს არ აქვთ საერთო აზრი შუშის გამოჩენის დროისა და ადგილის შესახებ.

როგორ გაჩნდა მინა?

ერთ-ერთი ლეგენდა ამბობს, რომ ფინიკიელი ვაჭრები ყოფნისას ამზადებდნენ საჭმელს ქვიშიან ნაპირზე. მათ კერა ააგეს არა ქვებისგან, არამედ აფრიკული სოდის ნაჭრებისგან. ჩალა ემსახურებოდა საწვავად. დილით გაღვიძებულმა ნაცარზე მინის ჯოხი იპოვეს.

რუსმა ხელოსნებმა იცოდნენ მინის წარმოების საიდუმლოებები ათასზე მეტი წლის წინ. იმ დღეებში ტუტე, ქვიშა და ცაცხვი იყო ნედლეული მინის წარმოებისთვის. მცენარის ნაცარი ან სოდა გამოიყენებოდა როგორც ტუტე.

შუშის ქიმიური შემადგენლობა

სათვალეები ბუნებრივი და ხელოვნურია. ბუნებრივი მინა შეიძლება წარმოიქმნას, მაგალითად, ვულკანური ამოფრქვევის დროს ან როდესაც ელვა ეცემა კვარცის ქვიშის საბადოებს. მაგრამ ბუნებაში იმდენად მცირეა ბუნებრივი შუშის ფორმირების შესაძლებლობა, რომ კაცობრიობამ დიდი ხანია ისწავლა ხელოვნური მინის მოპოვება მისი საჭიროებისთვის.

შუშა- დნობის ზეგაციებით მიღებული ამორფული სხეული, რომელიც შედგება სხვადასხვა ოქსიდებისგან.

იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ოქსიდია ძირითადი კომპონენტი, განასხვავებენ სილიკატურ მინებს (SiO2), ბორატულ (B203), ფოსფატულ (P205) და კომბინირებულ (ბოროსილიკატურ და სხვ.) მინებს.

სილიკატური მინა

ყველაზე გავრცელებული არის სილიკატური მინა. მისი ძირითადი კომპონენტია სილიციუმის დიოქსიდი (SiO2). 70-75% მინა შედგება მისგან. სილიციუმის დიოქსიდი მიიღება კვარცის ქვიშისგან. კალციუმის ოქსიდი (CaO) არის მინის მეორე კომპონენტი, რაც მას აძლევს ქიმიურ წინააღმდეგობას და ბრწყინვალებას. ძველად ზღვის ჭურვები ან ხის ნაცარი კალციუმის ოქსიდის წყაროს წარმოადგენდა, რადგან ხალხი არ იცნობდა კირქვას. ამ ორი კომპონენტის გარდა, მინა შეიცავს ნატრიუმის ოქსიდს (Na2O) და კალიუმის ოქსიდს (K2O), რომლებიც აუცილებელია მინის დნობისთვის. ოქსიდების წყაროა სოდა (Na2CO3) და კალიუმი (K2CO3). თუ მინა შედგება მხოლოდ მაღალი სისუფთავის სილიციუმისგან, მას კვარცი ეწოდება.

შუშის ფიზიკური თვისებები

შუშის ფიზიკური თვისებების მიხედვით იყოფა ჩვეულებრივ, თბოგამძლე და ფერად.

ჩვეულებრივი სათვალე

ცნობილია ჩვეულებრივი ჭიქების სამი ჯგუფი: ცაცხვი-ნატრიუმი, ცაცხვი-კალიუმი და ცაცხვი-ნატრიუმ-კალიუმი.

ცაცხვი-ნატრიუმი, ან სოდა, მინა გამოიყენება ფანჯრის შუშის, ჭურჭლის დასამზადებლად.

მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა ცაცხვი-კალიუმი,ან კალიუმის, მინა იძლევა საშუალებას მისი გამოყენება აღჭურვილობისა და მაღალი ხარისხის კერძების წარმოებაში.

ცაცხვი-ნატრიუმ-კალიუმიშუშას აქვს მაღალი ქიმიური წინააღმდეგობა. ყველაზე ხშირად გამოიყენება კერძების წარმოებაში.

სისუსტე ჩვეულებრივი მინის მთავარი მინუსია. ჩვეულებრივი შუშის ფარგლების გასაფართოვებლად მას ადუღებენ და იღებენ თერმულ მინას, რომელსაც სტალინიტს უწოდებენ. ჩვეულებრივი მინა ასევე გამოიყენება ტრიპლექსის - ლამინირებული მინის შესაქმნელად.

სითბოს მდგრადი სათვალეები

სითბოს მდგრად სათვალეებს უწოდებენ ცეცხლგამძლე, სითბოს მდგრადი. ისინი გამოიყენება პროდუქტებში, რომლებიც მუშაობენ სპეციალურ პირობებში. სითბოს მდგრადი სათვალეები მოიცავს ბოროსილიკატურ მინას, ლაბორატორიულ მინას და კერამიკულ მინას.

ბოროსილიკატური მინის მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა და მისი სითბოს წინააღმდეგობა შესაძლებელს ხდის ამ მინის გამოყენებას ქიმიურ ინჟინერიაში სპეციალური დანადგარების შესაქმნელად. ეს მინა ასევე ამზადებს შესანიშნავ სითბოს მდგრად ჭურჭელს. იგივე მაღალი ხარისხის ჭურჭლის დამზადება შესაძლებელია ლაბორატორიული მინისგან. და სიტალები წარმატებით გამოიყენება მექანიკურ ინჟინერიაში.

ფერადი სათვალეები

გამკვრივების შემდეგ მინის მასას აქვს მოლურჯო-მომწვანო ან მოყვითალო-მომწვანო ელფერი. მაგრამ თუ ნარევში შეჰყავთ სხვადასხვა ლითონის ოქსიდები, რომლებიც ცვლის მის სტრუქტურას შუშის დნობის დროს, მაშინ გაციების შემდეგ მინა შეძლებს გარკვეული ფერების ხაზგასმას მასში გამავალი სინათლის სპექტრიდან.

ასეთი სათვალე გამოიყენება ხელოვნების პროდუქტების, ვიტრაჟების, ჭურჭლის დასამზადებლად.

მინა აერთიანებს ორ ელემენტს: ცეცხლს და ყინულს. ცეცხლი შუშის გაჩენას უწყობს ხელს. მინა ყინულივით ხდება, როცა პროდუქტის სახით მყარდება.

თანამედროვე ადამიანებისთვის შეუძლებელია წარმოიდგინონ თავიანთი ცხოვრება შუშის გარეშე. ის ყველგან გვახვევს: სახლში, ტრანსპორტში, სამსახურში და შვებულებაში. შეუძლებელია მინიმუმ ერთი ინდუსტრიის დასახელება, რომელშიც მინა არ იქნება გამოყენებული.

ყველა მყარი იყოფა კრისტალურად და ამორფულად. ამორფებს აქვთ მოუწესრიგებელი სტრუქტურა და შეუძლიათ დნება საკმარისად მაღალ ტემპერატურაზე. მეცნიერებაში ყველაფერს მინა ჰქვია. ამორფული სხეულები, რომლებიც წარმოიქმნება დნობის სუპერგაციების შედეგად.

შუშას ყოველდღიურ ცხოვრებაში ეწოდება გამჭვირვალე მყიფე მასალა. ამა თუ იმ კომპონენტის მიხედვით, რომელიც არის საწყისი მინის მასის ნაწილი, მრეწველობაში განასხვავებენ მინის შემდეგ ტიპებს: სილიკატი, ბორატი, ბოროსილიკატი, ალუმინოსილიკატი, ბოროალუმინოსილიკატი, ფოსფატი და სხვა.

ძირითადი მეთოდიმინა მიიღება კვარცის ქვიშის (SiO2), სოდას (Na2CO3) და კირის (CaO) ნარევის დნობით. შედეგი არის ქიმიური კომპლექსი Na2O*CaO*6SiO2 შემადგენლობით.

შუშის ფიზიკური, მექანიკური და ქიმიური თვისებები:

სიმჭიდროვე სათვალე დამოკიდებულია კომპონენტებზე, რომლებიც ქმნიან მათ შემადგენლობას. ამრიგად, მინის მასა, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით ტყვიის ოქსიდს, უფრო მკვრივია, ვიდრე მინა, რომელიც შედგება, სხვა მასალებთან ერთად, ლითიუმის, ბერილიუმის ან ბორის ოქსიდებისგან.

კომპრესიული ძალა - მასალის უნარი გაუძლოს შიდა სტრესებს, როდესაც ექვემდებარება რაიმე დატვირთვას გარედან. ამ შემთხვევაში, კონკრეტული ტიპის მინის სიძლიერის ხარისხი დამოკიდებულია ქიმიურიშედის მის შემადგენლობაში. კალციუმის ან ბორის ოქსიდების შემცველი ჭიქები უფრო გამძლეა. ტყვიის და ალუმინის ოქსიდების მქონე ჭიქები ხასიათდება დაბალი სიმტკიცით. სხვადასხვა სახის დაზიანება (ბზარები, ღრმა ნაკაწრები) მნიშვნელოვნად ამცირებს მასალის სიმტკიცეს. სიმტკიცის ინდექსის ხელოვნურად გაზრდის მიზნით, ზოგიერთი მინის პროდუქტის ზედაპირი დაფარულია ორგანოსილიციუმის ფირით.

სისუსტე - სხეულების მექანიკური თვისება კოლაფსისაკენ გარე ძალების მოქმედებით. შუშის მყიფეობის სიდიდე ძირითადად დამოკიდებულია არა მისი შემადგენელი კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე, არამედ უფრო მეტად მინის მასის ერთგვაროვნებაზე (მის შემადგენლობაში შემავალი კომპონენტები უნდა იყოს სუფთა, სუფთა) და კედლის სისქეზე. მინის პროდუქტი.

სიხისტე - ერთი მასალის მექანიკური თვისება, რომ გაუძლოს მასში მეორის, უფრო რთული მასალის შეღწევას. შესაძლებელია კონკრეტული მასალის სიხისტის დადგენა სპეციალური მასშტაბის ცხრილის გამოყენებით, რომელიც ასახავს ზოგიერთი მინერალის თვისებებს, რომლებიც განლაგებულია აღმავალი თანმიმდევრობით, დაწყებული ნაკლებად მყარი ტალკით, რომლის სიხისტე აღებულია როგორც ერთი და დამთავრებული უმაგრესი - ბრილიანტით 10 პირობითად მიღებული ერთეულის სიხისტე.კონკრეტული ტიპის მინის სიხისტის ხარისხი ძირითადად დამოკიდებულია მისი შემადგენელი კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე. ამრიგად, ტყვიის ოქსიდის გამოყენება შუშის მასის შესაქმნელად მნიშვნელოვნად ამცირებს მინის სიმტკიცეს. და, პირიქით, სილიკატური სათვალეები საკმაოდ რთულია მექანიკურად დამუშავება.

სითბოს ტევადობა - სხეულების თვისება მიიღოს და შეინახოს გარკვეული რაოდენობის სითბო ნებისმიერ პროცესში მდგომარეობის შეცვლის გარეშე. შუშის სითბოს ტევადობა პირდაპირ დამოკიდებულია იმ კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე, რომლებიც ქმნიან საწყის მინის მასას. რაც უფრო მაღალია ტყვიისა და ბარიუმის ოქსიდების შემცველობა მინის მასაში, მით უფრო დაბალია თბოგამტარობა. და მსუბუქი ოქსიდები, როგორიცაა, მაგალითად, ლითიუმის ოქსიდი, შეუძლია გაზარდოს მინის თერმული კონდუქტომეტრული. დაბალი სითბოს ტევადობის მინა გაცილებით ნელა კლებულობს.

თბოგამტარობა - სხეულების თვისება, გადასცენ სითბო საკუთარ თავში ერთი ზედაპირიდან მეორეზე, იმ პირობით, რომ მათ აქვთ სხვადასხვა ტემპერატურა. მინა კარგად არ ატარებს სითბოს. უფრო მეტიც, ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა აღინიშნა კვარცის მინაზე. შუშის მთლიან მასაში სილიციუმის ოქსიდის პროპორციის შემცირებით ან სხვა ნივთიერებით ჩანაცვლებით, თბოგამტარობის დონე მცირდება.

დარბილების დაწყების ტემპერატურა არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ამორფული სხეული იწყებს დარბილებას და დნობას. უმძიმესი - კვარცი - მინა იწყებს დეფორმაციას მხოლოდ 1200-1500 ° C ტემპერატურაზე. სხვა სახის მინა რბილდება უკვე 550-650 0C ტემპერატურაზე. კონკრეტული კლასის და ტიპის მინის დნობის დაწყების ტემპერატურის მნიშვნელობა განისაზღვრება კომპონენტების ქიმიური შემადგენლობით. ასე რომ, სილიციუმის ან ალუმინის ცეცხლგამძლე ოქსიდები ზრდის დარბილების დაწყების ტემპერატურულ დონეს, ხოლო დაბალი დნობის (ნატრიუმის და კალიუმის ოქსიდები), პირიქით, ამცირებს მას.

თერმული გაფართოება - მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ სხეულის ზომის გაფართოების ფენომენი. დასრულების მასალები უნდა შეირჩეს ისე, რომ მათი თერმული გაფართოების ღირებულება შეესაბამებოდეს მთავარი პროდუქტის მინის მასის იმავე მაჩვენებელს. სათვალეების თერმული გაფართოების კოეფიციენტი პირდაპირ დამოკიდებულია საწყისი მასის ქიმიურ შემადგენლობაზე. რაც უფრო მეტია ტუტე ოქსიდი მინის მასაში, მით უფრო მაღალია თერმული გაფართოების ინდექსი და, პირიქით, სილიციუმის, ალუმინის და ბორის ოქსიდების არსებობა მინაში ამცირებს ამ მნიშვნელობას.

სითბოს წინააღმდეგობა - შუშის უნარი გაუძლოს კოროზიას და განადგურებას გარე ტემპერატურის მკვეთრი ცვლილების შედეგად. ეს კოეფიციენტი დამოკიდებულია არა მხოლოდ მასის ქიმიურ შემადგენლობაზე, არამედ პროდუქტის ზომაზე, ასევე მის ზედაპირზე სითბოს გადაცემის რაოდენობაზე.

ქიმიური წინააღმდეგობა - სხეულის უნარი არ დაემორჩილოს წყლის, მარილის ხსნარებს, გაზებს და ატმოსფერულ ტენიანობას. ქიმიური წინააღმდეგობის ინდიკატორები დამოკიდებულია მინის მასის ხარისხზე და გავლენის აგენტზე. ამრიგად, მინა, რომელიც არ კოროზირდება წყლის ზემოქმედებისას, შეიძლება დეფორმირებული იყოს ტუტე და მარილიანი ხსნარების ზემოქმედებისას.

ოპტიკური თვისებები:

სინათლის რეფრაქცია - იცვლება სინათლის სხივის მიმართულება, როდესაც ის გადის ორი გამჭვირვალე მედიის საზღვარზე. მნიშვნელობა, რომელიც მიუთითებს შუშის სინათლის გარდატეხაზე, ყოველთვის ერთზე მეტია.

სინათლის ანარეკლი - ეს არის სინათლის სხივის დაბრუნება, როდესაც ის ეცემა სხვადასხვა რეფრაქციული ინდექსის მქონე ორი მედიის ზედაპირზე.

სინათლის დისპერსია - სინათლის სხივის დაშლა სპექტრად, როდესაც ის გარდაიქმნება. შუშის სინათლის დისპერსიის ღირებულება პირდაპირ დამოკიდებულია მასალის ქიმიურ შემადგენლობაზე. მძიმე ოქსიდების არსებობა მინის მასაში ზრდის დისპერსიის ინდექსს.

სინათლის შთანთქმა - საშუალების უნარი შეამციროს სინათლის სხივის გავლის ინტენსივობა. სათვალეების სინათლის შთანთქმის სიჩქარე დაბალია. ის იზრდება მხოლოდ მინის წარმოებაში სხვადასხვა საღებავების გამოყენებით, ასევე მზა პროდუქციის დამუშავების სპეციალური მეთოდებით.

სინათლის გაფანტვა არის სინათლის სხივების გადახრა სხვადასხვა მიმართულებით. სინათლის გაფანტვის ინდექსი დამოკიდებულია მინის ზედაპირის ხარისხზე. ასე რომ, უხეში ზედაპირის გავლით, სხივი ნაწილობრივ მიმოფანტულია და, შესაბამისად, ასეთი მინა გამჭვირვალე გამოიყურება.

სსრკ მეცნიერებათა აკადემიის ტერმინოლოგიის კომისიამ მინის შემდეგი განმარტება მისცა:

შუშა ნიშნავს ყველა ამორფულ სხეულს, რომელიც მიიღება დნობის ზეგაციებით, მიუხედავად ქიმიური შემადგენლობისა და გამაგრების ტემპერატურული დიაპაზონისა და გააჩნია, სიბლანტის თანდათანობითი ზრდის შედეგად, მყარი სხეულების მექანიკური თვისებები და გადასვლის პროცესი. თხევადი მდგომარეობა შუშის მდგომარეობაში უნდა იყოს შექცევადი“.

შუშა განიხილება ტექნიკურ ტერმინად, სამეცნიერო ტერმინისგან "მინის მდგომარეობა" განსხვავებით. ჭიქაში შეიძლება იყოს ბუშტები, პატარა კრისტალები. შუშის მასალაში, ძალიან დიდი რაოდენობით პაწაწინა კრისტალები შეიძლება სპეციალურად წარმოიქმნას, რაც მასალას გახდის გაუმჭვირვალე ან სხვა ფერს აძლევს. ასეთ მასალას ეწოდება "რძიანი" მინა, ფერადი მინა და ა.შ.

თანამედროვე კონცეფციები განასხვავებენ ტერმინებს "მინა" და "მინის მდგომარეობა". "მინისებრი მდგომარეობა": "მყარი, არაკრისტალური ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება სითხის გაციებით საკმარისი სიჩქარით, რათა თავიდან აიცილოს კრისტალიზაცია გაგრილების დროს." ნ.ვ. სოლომინი, "მინა არის მასალა, რომელიც ძირითადად შედგება მინის ნივთიერებისგან".

შუშის მდგომარეობაში მყოფ ყველა ნივთიერებას აქვს რამდენიმე საერთო ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებელი. ტიპიური მინის სხეულები:

1. იზოტოპები, ე.ი. მათი თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია;

2. გაცხელებისას კრისტალებივით არ დნება, არამედ თანდათან რბილდება, მტვრევადიდან ბლანტ, ძლიერ ბლანტი და წვეთოვანი მდგომარეობით გადადის;

3. დნება და გამკვრივდება შექცევადად, იბრუნებს თავდაპირველ თვისებებს.

წნეხისა და თვისებების შექცევადობა მიუთითებს იმაზე, რომ მინის წარმომქმნელი დნობები და გამყარებული მინა ნამდვილი ხსნარებია. ნივთიერების გადასვლა თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში ტემპერატურის შემცირებით შეიძლება მოხდეს ორი გზით: ნივთიერება კრისტალიზდება ან მყარდება მინის სახით.

თითქმის ყველა ნივთიერებას შეუძლია მიჰყვეს პირველ გზას. ამასთან, კრისტალიზაციის გზა საერთოა მხოლოდ იმ ნივთიერებებისთვის, რომლებსაც თხევად მდგომარეობაში ყოფნისას აქვთ დაბალი სიბლანტე და რომელთა სიბლანტე იზრდება შედარებით ნელა, კრისტალიზაციის მომენტამდე.

მეორე ჯგუფში, ისინი გადამწყვეტად არიან დამოკიდებული ტუტეების კონცენტრაციაზე ან სხვა შერჩეული კომპონენტების კონცენტრაციაზე. შემადგენლობაზე მათი დამოკიდებულება გავლენას ახდენს: სიბლანტეზე, ელექტროგამტარობაზე, იონის დიფუზიის სიჩქარეზე, დიელექტრიკულ დანაკარგზე, ქიმიურ წინააღმდეგობას, სინათლის გადაცემაზე, სიმტკიცეზე, ზედაპირულ დაძაბულობაზე.

ფიზიკური თვისებებიმინა

ჩვეულებრივი ნატრიუმ-კალიუმ-სილიკატური მინის სიმკვრივე, ფანჯრის მინის ჩათვლით, მერყეობს 2500-2600 კგ/მ3 შორის. ტემპერატურის 20-დან 1300 ° C-მდე მატებით, სათვალეების უმეტესობის სიმკვრივე მცირდება 6-12% -ით, ანუ 100 ° C-ით, სიმკვრივე მცირდება 15 კგ / მ3-ით. ჩვეულებრივი ანეილირებული მინის კომპრესიული ძალა არის 500-2000 მპა, ფანჯრის მინა 900-1000 მპა.

შუშის სიმტკიცე დამოკიდებულია ქიმიურ შემადგენლობაზე. სათვალეებს აქვთ განსხვავებული სიმტკიცე 4000-10000 მპა ფარგლებში. უმძიმესი არის კვარცის მინა, ტუტე ოქსიდების შემცველობის მატებასთან ერთად, მინების სიმტკიცე მცირდება.

მყიფეობა. მინა, ალმასთან და კვარცთან ერთად, იდეალურად მყიფე მასალაა. ვინაიდან მტვრევადობა ყველაზე მეტად გამოხატულია დარტყმისას, მას ახასიათებს დარტყმის ძალა. შუშის ზემოქმედების ძალა დამოკიდებულია სპეციფიკურ სიბლანტეზე.

თბოგამტარობა. კვარცის სათვალეებს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა. ჩვეულებრივი ფანჯრის მინა აქვს 0.97 W/(m.K). ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება თბოგამტარობა, თბოგამტარობა დამოკიდებულია შუშის ქიმიურ შემადგენლობაზე.

ოქსიდის სათვალეების მაღალმა გამჭვირვალობამ ისინი შეუცვლელი გახადა შენობების, სარკეების და ოპტიკური მოწყობილობების, მათ შორის ლაზერული, ტელევიზორის, კინოსა და ფოტოგრაფიული აღჭურვილობის და ა.შ. შენობის ფურცლის შუშის, ფანჯრის შუშის, დისპლეის შუშისთვის მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული, რომ სინათლის გადაცემის კოეფიციენტი პირდაპირ დამოკიდებულია მინის ზედაპირის არეკვლაზე და მის შთანთქმის უნარზე. თეორიულად, იდეალური მინაც კი, რომელიც არ შთანთქავს სინათლეს, არ შეუძლია სინათლის 92%-ზე მეტის გადაცემა.

შუშის ოპტიკური თვისებები: რეფრაქციული ინდექსი არის შუშის უნარი, გარდატეხოს მასზე დაცემული შუქი. კერამიკული საღებავების წარმოებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია რეფრაქციული ინდექსი. ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენ სინათლეს აირეკლავს. კერამიკული პროდუქტიდა როგორ გამოიყურება.

მექანიკური თვისებები: ელასტიურობა არის მყარი სხეულის თვისება, აღადგინოს თავდაპირველი ფორმა დატვირთვის შეწყვეტის შემდეგ. ელასტიურობას ახასიათებს ისეთი სიდიდეები, როგორიცაა ნორმალური ელასტიურობის მოდული, რომელიც განსაზღვრავს დაძაბულობის (შეკუმშვის) დატვირთვის გავლენის ქვეშ წარმოქმნილი დაძაბულობის სიდიდეს.

შიდა ხახუნი: შუშის სისტემებს აქვთ უნარი შთანთქას მექანიკური, კერძოდ ბგერითი და ულტრაბგერითი ვიბრაციები. რხევების აორთქლება დამოკიდებულია მინის არაერთგვაროვნების შემადგენლობაზე.

სილიკატური სისტემების თერმული თვისებები ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებებია როგორც შესწავლაში, ასევე კერამიკული და მინის პროდუქტების წარმოებაში.

სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე: - განისაზღვრება Q სითბოს რაოდენობით, რომელიც საჭიროა შუშის ერთეული მასის 1°C-ით გასათბობად.

ქიმიური წინააღმდეგობა - წინააღმდეგობა სხვადასხვა აგრესიულ საშუალებებზე - სათვალეების ერთ-ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი თვისება მნიშვნელოვანია მედიცინაში. გამაგრილებელი სათვალეები 1,5-2-ჯერ უფრო სწრაფად იშლება, ვიდრე კარგად ანეილი. თანამედროვე მშენებლობაში გამოიყენება სპეციალური სათვალეები მზისა და სითბოს დამცავი თვისებებით ფანჯრის, კარების და სხვა ღიობების გასახსნელად. ამ სათვალეებისთვის მნიშვნელოვანია სინათლის ნაკადის სპექტრული ბუნება, რომელმაც გაიარა გარკვევა, ფერის ტონის შეფასება. ამ მახასიათებლებიდან გამომდინარე, შეირჩევა გარკვეული ტიპის მინა, ასევე თერმული და განათების თვისებების განსაზღვრა, მათი გავლენა სამუშაო პირობებზე, შენობებისა და ნაგებობების დიზაინზე.

დიდი ხანია, ფანჯრები კეთდება იმისათვის, რომ გაანათოს და კომფორტი მისცეს საცხოვრებელ ადგილს. ვინაიდან მინა იშვიათობა იყო, მის ნაცვლად სხვა მასალები გამოიყენეს. საბედნიეროდ, დღესდღეობით მინა იშვიათი არაა: მას ყველგან და სხვადასხვა მიზნებისთვის იყენებენ. უფრო მეტიც, შეგიძლიათ შეიძინოთ არა მხოლოდ ჩვეულებრივი ფანჯრის მინა, არამედ ფერადი მინა ვიტრაჟების დასამზადებლად.

ყველა მყარი იყოფა კრისტალურად და ამორფულად. ამ უკანასკნელებს აქვთ საკმარისად მაღალ ტემპერატურაზე დნობის თვისება. კრისტალური სხეულებისგან განსხვავებით, მათ აქვთ სტრუქტურა მოწესრიგებული იონების მხოლოდ მცირე უბნებით და ეს უბნები ერთმანეთთან ისეა დაკავშირებული, რომ ქმნიან ასიმეტრიას.

მეცნიერებაში (ქიმია, ფიზიკა) ჩვეულებრივ მინას ვუწოდებთ ყველა ამორფულ სხეულს, რომელიც წარმოიქმნება დნობის სუპერგაციების შედეგად. ეს სხეულები, სიბლანტის ხარისხის თანდათანობითი ზრდის გამო, დაჯილდოებულია მყარი სხეულების ყველა მახასიათებლით. მათ ასევე აქვთ მყარი მდგომარეობიდან თხევადში საპირისპირო გადასვლის თვისება.

შუშას ყოველდღიურ ცხოვრებაში ეწოდება გამჭვირვალე მყიფე მასალა. ამა თუ იმ კომპონენტის მიხედვით, რომელიც არის საწყისი მინის მასის ნაწილი, მრეწველობაში განასხვავებენ მინის შემდეგ ტიპებს: სილიკატი, ბორატი, ბოროსილიკატი, ალუმინოსილიკატი, ბოროალუმინოსილიკატი, ფოსფატი და სხვა.

ნებისმიერი სხვა ფიზიკური სხეულის მსგავსად, მინას აქვს მრავალი თვისება.

შუშის ფიზიკური და მექანიკური თვისებები

შუშის სიმკვრივედამოკიდებულია მათ შემადგენლობაში შემავალ კომპონენტებზე. ამრიგად, მინის მასა, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით ტყვიის ოქსიდს, უფრო მკვრივია, ვიდრე მინა, რომელიც შედგება, სხვა მასალებთან ერთად, ლითიუმის, ბერილიუმის ან ბორის ოქსიდებისგან. როგორც წესი, შუშის საშუალო სიმკვრივე (ფანჯარა, კონტეინერი, მაღალი ხარისხის, თბოგამძლე) მერყეობს 2,24×10 კუბური მეტრი - 2,9×10 კუბური მეტრი კგ/მ3. ბროლის სიმკვრივე გარკვეულწილად უფრო მაღალია: კუბში 3,5 x 10 - 3,7 x 10 კგ / მ3 კუბში.

სიძლიერე. ფიზიკასა და ქიმიაში კომპრესიული სიმტკიცის პირობებში, ჩვეულებრივ უნდა გვესმოდეს მასალის უნარი გაუძლოს შიდა სტრესებს, როდესაც ექვემდებარება რაიმე დატვირთვას გარედან. შუშის დაჭიმვის სიმტკიცეა 500-დან 2000 მპა-მდე (კრისტალი - 700-800 მპა). შევადაროთ ეს მნიშვნელობა თუჯის და ფოლადის სიძლიერეს: შესაბამისად 600-1200 და 2000 მპა.

ამავდროულად, კონკრეტული ტიპის მინის სიძლიერის ხარისხი დამოკიდებულია მის შემადგენლობაში შემავალ ქიმიურ ნივთიერებაზე.

კალციუმის ან ბორის ოქსიდების შემცველი ჭიქები უფრო გამძლეა. ტყვიის და ალუმინის ოქსიდების მქონე ჭიქები ხასიათდება დაბალი სიმტკიცით.

დაჭიმვის სიმტკიცემინის დაჭიმვის ძალა მხოლოდ 35-100 მპაა. მინის დაძაბულობის ხარისხი დიდწილად დამოკიდებულია მის ზედაპირზე წარმოქმნილი სხვადასხვა დეფექტების არსებობაზე. სხვადასხვა სახის დაზიანება (ბზარები, ღრმა ნაკაწრები) მნიშვნელოვნად ამცირებს მასალის სიმტკიცეს. სიმტკიცის ინდექსის ხელოვნურად გაზრდის მიზნით, ზოგიერთი მინის პროდუქტის ზედაპირი დაფარულია ორგანოსილიციუმის ფირით.

სისუსტე- სხეულების მექანიკური თვისება კოლაფსისაკენ გარე ძალების მოქმედებით. შუშის მყიფეობის სიდიდე ძირითადად დამოკიდებულია არა მისი შემადგენელი კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე, არამედ უფრო მეტად მინის მასის ერთგვაროვნებაზე (მის შემადგენლობაში შემავალი კომპონენტები უნდა იყოს სუფთა, სუფთა) და კედლის სისქეზე. მინის პროდუქტი.

სიხისტემიუთითეთ ერთი მასალის მექანიკური თვისება, რომ გაუძლოს მასში მეორე, უფრო რთული მასალის შეღწევას. შესაძლებელია კონკრეტული მასალის სიხისტის დადგენა სპეციალური მასშტაბის ცხრილის გამოყენებით, რომელიც ასახავს ზოგიერთი მინერალის თვისებებს, რომლებიც განლაგებულია აღმავალი თანმიმდევრობით, დაწყებული ნაკლებად მყარი ტალკით, რომლის სიხისტე აღებულია როგორც ერთი და დამთავრებული უმაგრესი - ბრილიანტით 10 პირობითად მიღებული ერთეულის სიხისტით.

ხშირად შუშის სიხისტე „იზომება“ დაფქვით, ე.წ აბრაზიული სიხისტის მეთოდით. ამ შემთხვევაში, მისი ღირებულება დგინდება შუშის პროდუქტის ერთეული ზედაპირის გახეხვის სიჩქარის მიხედვით გარკვეული სახეხი პირობებით.

სიხისტის ხარისხიამა თუ იმ ტიპის მინა ძირითადად დამოკიდებულია მისი შემადგენელი კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე. ამრიგად, ტყვიის ოქსიდის გამოყენება შუშის მასის შესაქმნელად მნიშვნელოვნად ამცირებს მინის სიმტკიცეს. და, პირიქით, სილიკატური სათვალეები საკმაოდ რთულია მექანიკურად დამუშავება.

სითბოს სიმძლავრე არის სხეულების თვისება, მიიღოს და შეინახოს გარკვეული რაოდენობის სითბო ნებისმიერ პროცესში მდგომარეობის შეცვლის გარეშე.

შუშის თბოტევადობაპირდაპირ დამოკიდებულია იმ კომპონენტების ქიმიურ შემადგენლობაზე, რომლებიც ქმნიან საწყის მინის მასას. მისი სპეციფიკური სითბოსაშუალო ტემპერატურაზე არის 0,33-1,05 ჯ / (კგxK). უფრო მეტიც, რაც უფრო მაღალია ტყვიის და ბარიუმის ოქსიდების შემცველობა მინის მასაში, მით უფრო დაბალია თბოგამტარობის ინდექსი. მაგრამ სინათლის ოქსიდებს, როგორიცაა, მაგალითად, ლითიუმის ოქსიდი, შეუძლია გაზარდოს შუშის თერმული კონდუქტომეტრი.

შუშის პროდუქტების წარმოებისას უნდა გვახსოვდეს, რომ ამორფული სხეულები დაბალი სითბოს ტევადობით კლებულობენ ბევრად უფრო ნელა, ვიდრე მაღალი სითბოს ტევადობის მქონე სხეულები. ასეთ სხეულებში ასევე იზრდება სითბოს სიმძლავრის რაოდენობა გარე ტემპერატურის მატებასთან ერთად. უფრო მეტიც, თხევად მდგომარეობაში, ეს მაჩვენებელი გარკვეულწილად უფრო სწრაფად იზრდება. ეს ასევე ეხება სხვადასხვა ტიპის სათვალეებს.

თბოგამტარობა. მეცნიერებაში ეს ტერმინი აღნიშნავს სხეულების თვისებას, რომ გადაიტანონ სითბო ერთი ზედაპირიდან მეორეზე, იმ პირობით, რომ ამ უკანასკნელებს აქვთ განსხვავებული ტემპერატურა.

ცნობილია, რომ მინა ცუდად ატარებს სითბოს (სხვათა შორის, ეს თვისება ფართოდ გამოიყენება შენობების მშენებლობაში). მისი თბოგამტარობის დონე საშუალოდ შეადგენს 0,95-0,98 ვტ/(მ x კ). უფრო მეტიც, ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა აღინიშნა კვარცის მინაზე. შუშის მთლიან მასაში სილიციუმის ოქსიდის პროპორციის შემცირებით ან სხვა ნივთიერებით ჩანაცვლებით, თბოგამტარობის დონე მცირდება.

დარბილების დაწყების ტემპერატურა- ეს არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც სხეული (ამორფული) იწყებს დარბილებას და დნობას. უმძიმესი - კვარცი - მინა იწყებს დეფორმაციას მხოლოდ 1200-1500 ° C ტემპერატურაზე. სხვა სახის მინა რბილდება უკვე 550-650 0C ტემპერატურაზე. ამ ინდიკატორების გათვალისწინება მნიშვნელოვანია მინის სხვადასხვა სამუშაოებში: პროდუქტების აფეთქებისას, ამ პროდუქტების კიდეების დამუშავებისას, ასევე მათი ზედაპირების თერმული გაპრიალების დროს.

ღირებულება დნობის დაწყების ტემპერატურაშუშის ერთი ან სხვა ხარისხი და ტიპი განისაზღვრება კომპონენტების ქიმიური შემადგენლობით. ასე რომ, სილიციუმის ან ალუმინის ცეცხლგამძლე ოქსიდები ზრდის დარბილების დაწყების ტემპერატურულ დონეს, ხოლო დაბალი დნობის (ნატრიუმის და კალიუმის ოქსიდები), პირიქით, ამცირებს მას.

თერმული გაფართოება. ეს ტერმინი გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ სხეულის ზომის გაფართოების ფენომენის აღსანიშნავად. ეს მნიშვნელობა ძალიან მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ შუშის პროდუქტების წარმოებაში ზედაპირზე სხვადასხვა გადაფარვით. დასრულების მასალები უნდა შეირჩეს ისე, რომ მათი თერმული გაფართოების ღირებულება შეესაბამებოდეს მთავარი პროდუქტის მინის მასის იმავე მაჩვენებელს.

თერმული გაფართოების კოეფიციენტიმინა პირდაპირ დამოკიდებულია საწყისი მასის ქიმიურ შემადგენლობაზე. რაც უფრო მეტია ტუტე ოქსიდი მინის მასაში, მით უფრო მაღალია თერმული გაფართოების ინდექსი და, პირიქით, სილიციუმის, ალუმინის და ბორის ოქსიდების არსებობა მინაში ამცირებს ამ მნიშვნელობას.

სითბოს წინააღმდეგობაგანისაზღვრება შუშის უნარი გაუძლოს კოროზიას და განადგურებას გარე ტემპერატურის მკვეთრი ცვლილების შედეგად. ეს კოეფიციენტი დამოკიდებულია არა მხოლოდ მასის ქიმიურ შემადგენლობაზე, არამედ პროდუქტის ზომაზე, ასევე მის ზედაპირზე სითბოს გადაცემის რაოდენობაზე.

შუშის ოპტიკური თვისებები

სინათლის რეფრაქცია- ასე რომ, მეცნიერებაში უწოდებენ სინათლის სხივის მიმართულების ცვლილებას, როდესაც ის გადის ორი გამჭვირვალე მედიის საზღვარზე. მნიშვნელობა, რომელიც მიუთითებს შუშის სინათლის გარდატეხაზე, ყოველთვის ერთზე მეტია.

სინათლის ანარეკლი- ეს არის სინათლის სხივის დაბრუნება, როდესაც ის ეცემა სხვადასხვა რეფრაქციული ინდექსის მქონე ორი მედიის ზედაპირზე.

სინათლის დისპერსია- სინათლის სხივის დაშლა სპექტრად, როდესაც ის გარდაიქმნება. შუშის სინათლის დისპერსიის ღირებულება პირდაპირ დამოკიდებულია მასალის ქიმიურ შემადგენლობაზე. მძიმე ოქსიდების არსებობა მინის მასაში ზრდის დისპერსიის ინდექსს. სწორედ ეს თვისება ხსნის კრისტალურ პროდუქტებში სინათლის თამაშის ეგრეთ წოდებულ ფენომენს.

სინათლის შთანთქმითდაადგინეთ საშუალების უნარი შეამციროს სინათლის სხივის გავლის ინტენსივობა. სათვალეების სინათლის შთანთქმის სიჩქარე დაბალია. ის იზრდება მხოლოდ მინის წარმოებაში სხვადასხვა საღებავების გამოყენებით, ასევე მზა პროდუქციის დამუშავების სპეციალური მეთოდებით.

სინათლის გაფანტვაარის სინათლის სხივების გადახრა სხვადასხვა მიმართულებით. სინათლის გაფანტვის ინდექსი დამოკიდებულია მინის ზედაპირის ხარისხზე. ასე რომ, უხეში ზედაპირის გავლით, სხივი ნაწილობრივ მიმოფანტულია და, შესაბამისად, ასეთი მინა გამჭვირვალე გამოიყურება. ეს თვისება, როგორც წესი, გამოიყენება ნათურებისთვის მინის აბაჟურების და ნათურებისთვის პლაფონების წარმოებაში.

შუშის ქიმიური თვისებები

მათ შორის ქიმიური თვისებებიაუცილებელია ხაზი გავუსვა მინის და მისგან დამზადებული პროდუქტების ქიმიურ წინააღმდეგობას.

მეცნიერებაში ქიმიურ წინააღმდეგობას უწოდებენ სხეულის უნარს, არ დაემორჩილოს წყლის, მარილის ხსნარებს, გაზებს და ატმოსფერულ ტენიანობას. ქიმიური წინააღმდეგობის ინდიკატორები დამოკიდებულია მინის მასის ხარისხზე და გავლენის აგენტზე. ამრიგად, მინა, რომელიც არ კოროზირდება წყლის ზემოქმედებისას, შეიძლება დეფორმირებული იყოს ტუტე და მარილიანი ხსნარების ზემოქმედებისას.

სილიკატური სათვალეები გამოირჩევა თვისებების უჩვეულო კომბინაციით, გამჭვირვალობით, აბსოლუტური წყალგაუმტარობით და უნივერსალური ქიმიური წინააღმდეგობით. ეს ყველაფერი აიხსნება მინის სპეციფიკური შემადგენლობით და სტრუქტურით.

სიმჭიდროვემინადამოკიდებულია ქიმიურ შემადგენლობაზე და ჩვეულებრივი შენობისთვის მინა არის 2400...2600 კგ/მ 3. ფანჯრის შუშის სიმკვრივეა 2550 კგ/მ. ტყვიის ოქსიდის შემცველი ჭიქები („ბოჰემური კრისტალი“) გამოირჩევა მაღალი სიმკვრივით - 3000 კგ/მ 3-ზე მეტი. შუშის ფორიანობა და წყლის შთანთქმა თითქმის 0%-ის ტოლია.

Მექანიკური საკუთრება. შენობის კონსტრუქციებში მინა უფრო ხშირად ექვემდებარება ღუნვას, გაჭიმვას და ზემოქმედებას და ნაკლებად ხშირად შეკუმშვას, შესაბამისად, მას განსაზღვრავს ძირითადი ინდიკატორები. მექანიკური საკუთრება, უნდა ჩაითვალოს დაჭიმვის სიმტკიცე და მტვრევადობა.

თეორიული მინის დაჭიმვის სიმტკიცე - (10...12) 10 3 მპა. პრაქტიკაში ეს მნიშვნელობა 200...300-ჯერ დაბალია და მერყეობს 30-დან 60 მპა-მდე. ეს აიხსნება იმით, რომ მინაში არის დასუსტებული ადგილები (მიკროინჰომოგენურობები, ზედაპირული დეფექტები, შიდა სტრესები). რაც უფრო დიდია შუშის ნაწარმის ზომა, მით უფრო სავარაუდოა ასეთი ადგილების არსებობა. სატესტო პროდუქტის ზომაზე მინის სიძლიერის დამოკიდებულების მაგალითია მინის ბოჭკოვანი. 1 ... 10 მიკრონი დიამეტრის ბოჭკოვანი მინა აქვს 300 ... 500 მპა, ანუ თითქმის 10-ჯერ უფრო მაღალია, ვიდრე ფურცელი მინის. ძლიერად ამცირებს შუშის ნაკაწრების დაჭიმვის სიმტკიცეს; ბრილიანტით შუშის ჭრა სწორედ ამაზეა დაფუძნებული.

შუშის კომპრესიული ძალა მაღალი - 900 ... 1000 მპა, ანუ თითქმის ფოლადისა და თუჯის მსგავსად. ტემპერატურის დიაპაზონში - 50-დან + 70 ° C-მდე, შუშის სიმტკიცე პრაქტიკულად არ იცვლება.

ნორმალურ ტემპერატურაზე მინა ხასიათდება იმით, რომ მას არ აქვს პლასტიკური დეფორმაციები. როდესაც დატვირთულია, ის ემორჩილება ჰუკის კანონს მყიფე მოტეხილობამდე. ელასტიური მოდულიმინა E=(7...7,5) 10 4 მპა.

სისუსტე - მინის მთავარი მინუსი. მტვრევადობის მთავარი მაჩვენებელია ელასტიურობის მოდულის თანაფარდობა დაჭიმვის სიძლიერესთან E/R გვ.მინისთვის ეს არის 1300 ... 1500 (ფოლადისთვის 400 ... 460, რეზინი 0.4 ... 0.6). გარდა ამისა, შუშის აგებულების ერთგვაროვნება (ერთგვაროვნება) ხელს უწყობს ბზარების შეუფერხებლად განვითარებას, რაც აუცილებელი პირობაა მტვრევადობის გამოვლენისთვის.

მინის სიმტკიცე,რომელიც ქიმიური შემადგენლობით ფელდსპარებთან ახლოს მყოფი ნივთიერებაა, იგივეა, რაც ამ მინერალებისა და, ქიმიური შემადგენლობიდან გამომდინარე, მოჰსის შკალით 5 ... 7-ის ფარგლებშია.

ოპტიკური თვისებები სათვალეებს ახასიათებთ სინათლის გადაცემა (გამჭვირვალობა), სინათლის გარდატეხა, არეკვლა, გაფანტვა და ა.შ. ჩვეულებრივი სილიკატური სათვალეები, გარდა სპეციალურისა (იხ. ქვემოთ), გადასცემს სპექტრის მთელ ხილულ ნაწილს (88 ... 92%). და პრაქტიკულად არ გადასცემს ულტრაიისფერ და ინფრაწითელ სხივებს. შენობის მინის რეფრაქციული ინდექსი (პ= 1,50...1,52) განსაზღვრავს არეკლილი სინათლის სიძლიერეს და შუშის სინათლის გადაცემას სინათლის დაცემის სხვადასხვა კუთხით. როდესაც სინათლის დაცემის კუთხე იცვლება 0-დან 75°-მდე, შუშის სინათლის გადაცემა მცირდება 90-დან 50%-მდე.

თბოგამტარობა სხვადასხვა სახისმინა ნაკლებად არის დამოკიდებული მათ შემადგენლობაზე და არის 0.6 ... 0.8 W / (m K), რაც თითქმის 10-ჯერ დაბალია, ვიდრე მსგავსი კრისტალური მინერალები. მაგალითად, კვარცის კრისტალის თბოგამტარობა არის 7.2 W / (m K).

ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი მინის (CLTE) შედარებით მცირეა (ჩვეულებრივი მინისთვის 9 10 -6 K-1). მაგრამ დაბალი თბოგამტარობისა და ელასტიურობის მაღალი მოდულის გამო, მკვეთრი ცალმხრივი გათბობის (ან გაგრილების) დროს შუშაში განვითარებულმა სტრესებმა შეიძლება მიაღწიოს იმ მნიშვნელობებს, რაც იწვევს მინის უკმარისობას. ეს ხსნის შედარებით მცირე სითბოს წინააღმდეგობა(ტემპერატურული უეცარი ცვლილებების გაძლების უნარი) ჩვეულებრივი მინის. ეს არის 70 ... 90 ° C.

ხმის იზოლაციის უნარი მინა საკმაოდ მაღალია. 1 სმ სისქის მინა ხმის იზოლაციის თვალსაზრისით დაახლოებით შეესაბამება აგურის კედელს ნახევარ აგურში - 12 სმ.

ქიმიური წინააღმდეგობა სილიკატური მინა მისი ერთ-ერთი უნიკალური თვისებაა. შუშა კარგად ეწინააღმდეგება წყლის, ტუტეების და მჟავების მოქმედებას (გარდა ჰიდროფლუორულისა და ფოსფორისა). ეს აიხსნება იმით, რომ წყლისა და წყალხსნარების მოქმედებით, Na + და Ca ++ იონები გამოირეცხება შუშის გარე ფენიდან და წარმოიქმნება ქიმიურად მდგრადი ფილმი, გამდიდრებული SiO 2. ეს ფილმი იცავს მინას შემდგომი დაზიანებისგან.