მინა
მინა (შუშა) – ხელოვნური ან მინერალური ნედლეულის დნობით მიღებული მასალა, რომლის ყველაზე დამახასიათებელი თვისებაა შუქგამტარობა და სიხისტე.
მინა პრივილეგირებული საშენი მასალაა, რომლის გამოყენების არეალი პრაქტიკულად ამოუწურავია. მინას ამზადებენ კვარციტის ქვიშისაგან, რომლის შემადგენლობა მასში დაახლოებით 70 პროცენტია. ერთმანეთში არეული ქვიშა, კირქვა, დოლომიტი და შემაფერადებლები მინის ლეწთან ერთად ჯერ ბუნკერში თავსდება, შემდეგ კი ავტომატური დანადგარის საშუალებით ღუმელში გასადნობად იყრება.
მინა არქიტექტურაში და მშენებლობაში, როგორც წესი, გამოიყენება მასალად, რომელიც შუქს, სინათლეს ატარებს. არც ისე დიდი ხნის წინ მინას ამ მხრივ მეტოქე არ გააჩნდა, მაგრამ ახლაც, როცა გამოჩნდა ახალი შუქგამტარი პოლიმერული მასალები, მინა რჩება ძირითად მასალად სინათლის ღიობებისათვის, ვინაიდან პოლიმერებისაგან განსხვავებით ის პრაქტიკულად არ ძველდება და არ იწვის. მინა, როგორც საშენი მასალის, ძირითად თვისებად ითვლება მისი ოპტიკური მახასიათებლები, რაც დაკავშირებულია ქიმიურ შემადგენლობასთან, სტრუქტურასთან, ზედაპირების მახასიათებლებთან და ასევე დამატებითი დამფარავი ფირების თვისებებთან. ამასთან, ყველაზე ძირითადად ითვლება სინათლის ოპტიკური დიაპაზონის გარდატეხის, გამტარობის, არეკვლისა და შთანთქმის მახასიათებლები და ასევე ფერადოვნება. იმისათვის, რომ მინას მივცეთ სასურველი ფერი, შემადგენლობაში ამატებენ მეტალის ჟანგეულებს, მაგ., რკინის ჟანგი მას აძლევს ცისფერ ფერს, ურანის ჟანგი – ღია ყვითელს, ნიკელი – ყავისფერს.
მინის უმთავრეს თვისებად ითვლება მის მიერ სინათლის გატარების უნარი. ეს თვისება ხასიათდება შუქგამტარობის კოეფიციენტით τ, რომელიც ტოლია მინაში გამავალი Fτ და მასზე დაცემული Fi სინათლის ნაკადების ფარდობის – τ = Fτ/Fi. შუქგამტარობის კოეფიციენტი პირდაპირაა დამოკიდებული მინის ზედაპირის ამრეკლავი და შთანმთქმელი თვისებისა, ამიტომ თეორიულად იდეალურ მინას კი არ შეუძლია გაატაროს სინათლის 92%-ზე მეტი, ვინაიდან მისი ორივე ზედაპირი აირეკლავს სინათლის სხივების მინიმუმ 8%-ს.
მინის ბუნებრივ დაშლას სჭირდება დაახლოებით 1 მილიონი წელი. ის არის ერთ-ერთი იმ ცოტაოდენი მასალათაგან, რომლებიც გადამუშავების შემდეგ 100 პროცენტით ინარჩუნებს ხარისხს. მინა წარმოადგენს ამორფულ (კრისტალური აგებულების არმქონე) მასალას, რაც ნიშნავს იმას, რომ თუ ცხელ შუშას სწრაფად გავაცივებთ, ის არ გამყარდება. როცა მინა ტყდება, ბზარი მოძრაობს 4828 კმ/სთ სიჩქარით. ყველაზე სქელი მინა გამოყენებულია სიდნეის (ავსტრალია) აკვარიუმში. მისი სისქეა 26 სმ, ხოლო ეკრანის ზომებია 7×4 მ. თუმცა უფრო დიდი აკვარიუმებისათვის გამოიყენება პანელები აკრილისაგან. ყველაზე დიდი აკრილის პანელი, რომელიც შესულია გინესის რეკორდების წიგნში არის დუბაის აკვარიუმში და მისი ზომებია 8×32 მ., სისქე 75 სმ. მინის სიმტკიცეს ძალიან ამცირებს ნაკაწრები, რაზედაცაა დაფუძნებული მისი დაჭრა ალმასით. სიმტკიცე კუმშვაზე დიდი აქვს – 900-1000 მპა, ე.ი. თითქმის ისეთივე, როგორც ფოლადსა და თუჯს.
მინის სამშობლოდ ითვლება არაბული სამყარო, კერძოდ ეგვიპტე, სადაც მინის დამზადება დაიწყეს 5000 წლის წინ. არსებობს მინის სახეები: ამნთები, აპლანატური, ამოზნექილი, არამსხვრევადი, აფსკური, აქრომატული, ბარიუმიანი, ბორ-სილიკატური, ბოჭკოვანი, ბოჰემიის, ბროლის, ბრტყელჩაზნექილი, გამადიდებელი, გაუმჭვირი, გახეხილი, დაარმირებული, დაბურული, დამცავი, დარტყმამედეგი, დაფუჭვილი, დაყუჩებული, ერთნახევრიანი, ვულკანური, ზეთსაზომი, თბოიზოლაციური, თეთრი, თხევადი, კალიუმის, კარის, კვარცის, კირის, კრიოლითის, ლალის, ლურჯი, მარმარილოსებრი, მიხეხილი, მოჯავშნული, მქრქალი, მწვანე, მხატვრული, ნაბერი, ნაზოლიანი, ნაღუნი, ნაწრთობი, ნახევრადთეთრი, ოპალის, ოპტიკური, ორგანული, ორმაგი, ორმხრივამოზნექილი, პირექსი, პრიზმული, რძისფერი, საავიაციო, საათის, საბოთლე, სავიტრინე, სავიტრინე გაპრიალებული, საკონტროლო, სამშენებლო, სარკის, სასაგნო, საჩუქურთმო, საჭვრეტი, საჭურჭლე, სახიანი, სითბოდამცავი, სილიკატური, სმარტ-მინა, სოდაპოტაშის, სპეციალური, სხმული, ტალღოვანი, ტყვიაგაუმტარი, ტყვიიანი, უბრალო, უვიოლური, უმტვრევი, უნამსხვრევო, უჯრედოვანი, ფანჯრის, ფასონური, ფერადი, ფილიგრანული, ფურცლოვანი, ქარსარიდი, ქაფმინა, შეფერილი, შრეული, შუქგამბნევი, ჩაზნექილი, ცალმაგი, ძნელდნობადი, წახნაგოვანი, წნეხილი, წყალმაჩვენებელი, წყალსაზომის, ჭირხლისებრი, ხსნადი და სხვ.
სარჩევი |
მინის ოპტიკური თვისებები
მინის შუქგამჭვირვალობა, შუქშთანთქმა, შუქარეკვლა და შუქგარდატეხა. ოქსიდური მინის მაღალი შუქგამტარობა სინათლის სხივის გამოსხივების ოპტიკურ დიაპაზონში საფუძველი გახდა მისი შეუცვლელად გამოყენებისა შენობებისა და ტრანსპორტის შემინვისათვის, აგრეთვე გასანათებელი აპარატურის, სანთურების, ნათურების, სარკეების, ოპტიკური და ლაზერული ხელსაწყოების, ტელე-, კინო- და ფოტოტექნიკისა და სხვ. მისთ. დასამზადებლად. სინათლის გატარება, შთანთქმა, გადატეხა, გაბნევა და არეკვლა არის ნივთიერებასთან ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ურთიერთქმედების შედეგი. მინაში სხივის გავლის შედეგად ის იშლება სინათლის სპექტრად, რასაც სინათლის დისპერსია ეწოდება. დისპერსია და სხივის გადატეხა მიეკუთვნება განსაზღვრული სიგრძის ტალღებს. მინა განსაზღვრული გადატეხისა და დისპერსიის კოეფიციენტებით არის ოპტიკური მინა, რომელიც გამოირჩევა მაღალი შუქგამტარობით. 10 მმ სისქის ფურცლოვანი მინის შუქგამტარობა შეადგენს 88-90%-ს, შუქშთანთქმა – 0,5-3%-ს (დამოკიდებულია მღებავი კომპონენტების შემცველობაზე), ხოლო არეკვლის კოეფიციენტი – 8-9%-ს. სამშენებლო ფურცლოვანი მინის შუქგამტარობა პირდაპირაა დამოკიდებული მინის ზედაპირის შუქარეკვლასა და შუქშთანთქმაზე. თეორიულად, იდეალურ მინასაც კი არ შეუძლია გაატაროს სინათლის სხივის 92%-ზე მეტი, რადგანაც მინის ორივე ზედაპირი აირეკლავს სინათლის სხივის არანაკლებ 8%-ს.
მინის ფიზიკური თვისებები
მინის ძირითად ფიზიკურ თვისებებში შედის: სიმკვრივე, სიმტკიცე, სიმაგრე, იუნგის მოდული (დერეკადობის მოდული), სიმყიფე, სითბოგამტარობა, შუქგამტარობა, ხაზოვანი ტემპერატურული გაფართოების კოეფიციენტი, ფორიანობა, წყალშთანთქმა, ქიმიური მედეგობა და დნობის ტემპერატურა. სიმკვრივე დამოკიდებულია მინის ქიმიურ შედგენილობაზე. სილიკატურ მინებს შორის მინიმალური სიმკვრივე აქვს სუფთა კვარცის მინას (მდნარი კვარცი) – 2200 კგ/მ3 (თუმცა ბორსილიკატური მინის ზოგიერთი სახეობა უფრო მსუბუქია). ჩვეულებრივი სამშენებლო მინის სიმკვრივე იცვლება ზღვრებში – 2400-2600 კგ/მ3. საფანჯრე მინის სიმკვრივედ მიღებულია – 2550 კგ/მ3. თუ მინა შეიცავს მძიმე მეტალების (ტყვია, ბისმუტი, ტანტალი, ბარიუმი) ჟანგეულებს, მისი სიმკვრივე აღწევს 7500 კგ/მ3. ტემპერატურის მატებით 20-დან 1300°С-მდე მინის სიმკვრივე იკლებს 6-12%-ით, ანუ საშუალოდ ყოველ 100°С-ზე სიმკვრივე მცირდება 15 კგ/მ3 სიდიდით.
სიმტკიცე: ჩვეულებრივი მინის სიმტკიცის ზღვარი კუმშვაზე შეადგენს 500-2000 მპა, ანუ დაახლოებით ისეთივეა, როგორც ფოლადის და თუჯის. საფანჯრე მინის სიმტკიცედ მიღებულია – 1000 მპა. 50-დან 70°С-მდე ტემპერატურის დიაპაზონში მინის სიმტკიცე არ იცვლება. მინის სიმტკიცის ზღვარი გაჭიმვაზე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე კუმშვაზე, ამიტომ სიმტკიცის ზღვარს კუმშვაზე ღებულობენ გაჭიმვაზე სიმტკიცის ზღვრის მიხედვით, რომელიც ტოლია 30-100 მპა. მინის სიმტკიცის თეორიული მნიშვნელობა გაჭიმვაზე შეადგენს 10000-12000 მპა, პრაქტიკულად კი მიიღება 100-200-ჯერ ნაკლები, რაც აიხსნება იმით, რომ მზა მინაში არსებობს შესუსტებული უბნები (მიკროარაერთგვაროვნება, ზედაპირული დაზიანებები, შიგა დაძაბულობა და სხვ.). რაც მეტია მინის ნაკეთობის გეომეტრიული ზომები, მით მეტია დაზიანებული უბნების არსებობის ალბათობა (მაგ., 10 მკრ დიამეტრის მინის ბოჭკოს სიმტკიცე გაჭიმვაზე შეადგენს 300-500 მპა, რაც დაახლოებით 10-ჯერ მეტია ფურცლოვანი მინის სიმკიცეზე). მინის ფურცლის სიმტკიცეს გაჭიმვაზე ძალზედ ამცირებს ზედაპირული ნაკაწრები, რაზეც დაფუძნებულია მინის ჭრა ალმასის ინსტრუმენტით.
სიმაგრე დამოკიდებულია მინარევებზე. მოოსის სკალის მიხევით იგი შეადგენს 6-7 ერთეულს, რაც აპატიტისა და კვარცის სიმაგრეების შუალედური სიდიდეა. შედარებით ყველაზე მაგარს მიეკუთვნება კვარცისა და ნაკლებტუტიანი ბორსილიკატური მინა. ტუტოვანი ჟანგეულების შემცველობის ზრდა იწვევს მინის სიმაგრის მაჩვენებლის შემცირებას. ყველაზე რბილია – ტყვიის შემცველი მინა.
იუნგის მოდულის (დრეკადობის მოდული) მნიშვნელობა დამოკიდებულია მინის ქიმიურ შედგენილობაზე და იცვლება ზღვრებში (50-60)·109. დრეკადობის გასაზრდელად შედგენილ-ობაში კაჟმიწის ჟანგს ნაწილობრივ ანაცვლებენ კალციუმის, ალუმინის, მაგნიუმის, ბორის ჟან-გეულებით (მეტალების კავშირი ჟანგბადთან უფრო მაღალია, ვიდრე კაჟმიწის). მინის ძვრის მოდული ტოლია (20-30)·103 მპა, პუასონის კოეფიციენტი – 0,25
სიმყიფე: მინა მიეკუთვნება იდეალურად მყიფე მასალებს (ალმასთან და კვარცთან ერთად) და დნობის ტემპერატურაზე ქვევით, მექანიკური ზემოქმედების შედეგად, ირღვევა შესამჩნევი პლასტიკური დეფორმაციის გარეშე. ამ თვისებას ასახავს კუთრი დარტყმითი სიბლანტე. ქიმიური შედგენილობის ცვლილებით შესაძლებელია მინის სიმყიფის რეგულირება. მაგ., შედგენილობაში ბრომის დამატება იწვევს დარტყმითი სიმტკიცის გაზრდას თითქმის ორჯერ. სილიკატური მინისათვის დარტყმითი სიბლანტეა 1,5-დან 2 კნ/მ-მდე, რაც 100-ჯერ ნაკლებია რკინის დარტყმით სიბლანტეზე.
სითბოგამტარობა სხვადასხვა მინისთვის ნაკლებად დამოკიდებულია შედგენილობაზე, საკმაოდ დაბალია და შეადგენს 0,711-1,339 (ვტ/(მ·კ)). საფანჯრე მინისათვის – 0,96 (ვტ/(მ·კ)). მისი მნიშვნელობა დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლებია მსგავსი კრისტალური მინერალების სითბოგამტარობაზე [მაგ., კვარცის კრისტალის სითბოგამტარობაა 7,2 ვტ/(მ·კ)].
ხაზოვანი ტემპერატურული გაფართოების კოეფიციენტი მინისათვის საკმაოდ დაბალია და ჩვეულებრივი მინისათვის შეადგენს 9·10–6 კ–1. გასათვალისწინებელია ის, რომ დაბალი სითბოგამტარობისა და მაღალი დრეკადობის მოდულის გამო, მინაში ცალმხრივი გაცხელების (გაცივების) გამო წარმოიშობა ძაბვა, რომელმაც შეიძლება გამოიწვიოს მინის ფურცლის რღვე-ვა. სწორედ ამიტომ მინის თერმომედეგობა დაბალია (70-90°С).
ფორიანობა – მინის ფორიანობა პრაქტიკულად ნულის ტოლია. წყალშთანთქმა – მინის წყალშთანთქმა პრაქტიკულად ნულის ტოლია. დრობის ტემპერატურა: მინა – თერმოპლასტიკური მასალაა, გაცხელებისას თანდათანობით რბილდება და გადადის თხევად მდგომარეობაში. დნობის ტემპერატურა დამოკიდებულია მინის შედგენილობაზე. გამინების ტემპერატურის ქვევით მინა ხდება მსხვრევადი. ეს ტემპერატურა ჩვეულებრივი სილიკატური მინისათვის შეადგენს 425-600°С.
მინის ქიმიური მედეგობა
მინის უნარი წინააღმდეგობა გაუწიოს სხვადასხვა ქიმიური რეაგენტების ზემოქმედებას. არსებობს ასეთი რეაგენტების ორი ჯგუფი: 1) წყალი, ატმოსფერული ტენი, მჟავები (გარდა ფოსფორისა და მლხობი), ნეიტრალური ან მჟავე მარილის ხსნარები, ანუ რეაგენტები, რომელთა წყლიანი გარემოს მჟავიანობის ან ტუტიანობის მაჩვენებელი pH < 7; 2) რეაგენტები, რომელთა pH>7, ანუ ტუტეების, კარბონატების და ა.შ. ხსნარები. მოქმედების მექანიზმის მიხედვით ამ ჯგუფს მიეკუთვნება ფოსფორისა და მლხობი მჟავები. ტემპერატურის მატება იწვევს მინის რღვევას ნებისმიერი რეაგენტით. ყოველ 10°С ტემპერატურის ცვლილებაზე 100°С-მდე, რღვევის სიჩქარე იზრდება 1,5-2-ჯერ, ხოლო ავტოკლავებში მაღალი ტემპერატურისა და წნევის პირობებში შესაძლებელია სილიკატური მინის სრული დაშლა (ლღობა). ქიმიური დაშლის სიჩქარეზე დიდ გავლენას ახდენს მინის გამოწვის ხარისხი. ნაწრთობი მინა მაღალ ტემპერატურაზე 1,5-2-ჯერ სწრაფად იშლება, ვიდრე ჩვეულებრივი.
