
沙子加热到2000℃,为什么会变成透明玻璃?
透明的玻璃竟然是由沙子做成的,手机里的芯片竟然也是由沙子做成的。看起来平平无奇的沙子究竟是如何改头换面的?
让沙子变成玻璃最早可以追溯到3000多年前。当时的欧洲,腓尼基人非常善于经商,经常在这一种名为天然苏打的晶体矿物在地中海沿岸售卖。但有一次,一艘商船搁浅在了岸边,无奈船员只有在沙滩上露营,并用天然苏打当做支架来支锅烧水。可等到第二天他们要启程的时候,却发现沙滩上多了许多透明的物质。聪明的腓尼基人发现这种物质是由沙子和天然苏打加热反应而来,便尝试将其制作成球状的工艺品,因此大赚一笔。这就是最早玻璃的来源。
那么,沙子究竟是如何变成玻璃的呢?沙子之所以能变成玻璃,是因为它的成分中含有二氧化硅,要想成为玻璃,砂中二氧化硅含量必须大于99%,而大多数沙漠里的沙子是不满足这个条件的。就我国来说,安徽的凤阳沙、海南的文昌海沙才是理想的玻璃原料。
沙子是二氧化硅,玻璃的成分也是二氧化硅,而他们两个的差别就在于晶体结构不同。沙子中的二氧化硅是规律的晶体结构,硅原子和氧原子原本整齐地排列在一起,可一旦遇上高温,这些硅原子和氧原子就会开始乱跑,变成非晶体,像是液体一样,凝固后就会呈现出透明的状态,成了玻璃。不过这样直接融化沙子需要的温度非常高,高达2000摄氏度。但如果往里面加入苏打,由于碳酸钠能和二氧化硅反应生成硅酸钠,能更快将二氧化硅的分子结构打破,这时只需要1000度的温度就够了。
然而沙子的作用可不止这一个,手机、电脑里的高科技芯片成分也是硅原材料,同样是沙子,不过芯片对沙子纯度的要求更加苛刻,需要达到99.99999%,所以必须要经过工业提纯,提纯再通过拉筋法把它变成硅棒,最后切成一片片的硅片,才能用光刻机在上面刻电路图。整个工序下来,要经过大大小小五千多道工序,沙子才能变成真正的芯片。
讲到这里,可能有人想问,如今半导体和玻璃的需求量如此大,沙子会不会不够用?的确,沙子是世界上除水和空气以外需求量最大的自然资源。英国自然杂志也发布过相关的数据统计,称目前的沙子采掘量已经超过自然恢复速度,也许马上会进入供不应求的境地。不过这个境况对建筑行业影响更大,玻璃和芯片所需要的硅矿石储量还是十分充足的,至少在200年内不会受到影响。
1 钢筋加工宜在专业化加工厂进行。
2 钢筋的表面应清洁、无损伤,油渍、漆污和铁锈应在加工前清除干净。带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。钢筋除锈后如有严重的表面缺陷,应重新检验该批钢筋的力学性能及其他相关性能指标。
3 钢筋加工宜在常温状态下进行,加工过程中不应加热钢筋。钢筋弯折应一次完成,不得反复弯折。
4 钢筋宜采用无延伸功能的机械设备进行调直,也可采用冷拉方法调直。当采用冷拉方法调直时,HPB235、HPB300 光圆钢筋的冷拉率不宜大于4%;HRB335、HRB400、HRB500、HRBF335、HRBF400、HRBF500 及RRB400 带肋钢筋的冷拉率不宜大于1%。钢筋调直过程中不应损伤带肋钢筋的横肋。调直后的钢筋应平直,不应有局部弯折。
5 受力钢筋的弯折应符合下列规定:
1) 光圆钢筋末端应作180°弯钩,弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3 倍。作受压钢筋使用时,光圆钢筋末端可不作弯钩;
2) 光圆钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5 倍;
3) 335MPa 级、400MPa 级带肋钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5 倍;
4) 直径为28mm 以下的500MPa 级带肋钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的6 倍,直径为28mm 及以上的500MPa 级带肋钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的7 倍;
5) 框架结构的顶层端节点,对梁上部纵向钢筋、柱外侧纵向钢筋在节点角部弯折处,当钢筋直径为28mm 以下时,弯弧内直径不宜小于钢筋直径的12 倍,钢筋直径为28mm 及以上时,弯弧内直径不宜小于钢筋直径的16 倍;
6) 箍筋弯折处的弯弧内直径尚不应小于纵向受力钢筋直径。
6 除焊接封闭箍筋外,箍筋、拉筋的末端应按设计要求作弯钩。当设计无具体要求时,应符合下列规定:
1) 箍筋、拉筋弯钩的弯弧内直径应符合本规范第5 条的规定;
2) 对一般结构构件,箍筋弯钩的弯折角度不应小于90°,弯折后平直部分长度不应小于箍筋直径的5 倍;对有抗震设防及设计有专门要求的结构构件,箍筋弯钩的弯折角度不应小于135°,弯折后平直部分长度不应小于箍筋直径的10 倍和75mm 的较大值;
3) 圆柱箍筋的搭接长度不应小于钢筋的锚固长度,两末端均应作135°弯钩,弯折后平直部分长度对一般结构构件不应小于箍筋直径的5 倍,对有抗震设防要求的结构构件不应小于箍筋直径的10 倍;
4) 拉筋两端弯钩的弯折角度均不应小于135°,弯折后平直部分长度不应小于拉筋直径的10 倍。
7 焊接封闭箍筋宜采用闪光对焊,也可采用气压焊或单面搭接焊,并宜采用专用设备进行焊接。焊接封闭箍筋下料长度和端头加工应按不同焊接工艺确定。
多边形焊接封闭箍筋的焊点设置应符合下列规定:
1) 每个箍筋的焊点数量应为1 个,焊点宜位于多边形箍筋中的某边中部,且距箍筋弯折处的位置不宜小于100mm;
2) 矩形柱箍筋焊点宜设在柱短边,等边多边形柱箍筋焊点可设在任一边;不等边多边形柱箍筋应加工成焊点位于不同边上的两种类型;
3) 梁箍筋焊点应设置在顶边或底边。
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