Строительство и архитектура /4

Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А. , д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Влияние технологических факторов

на поризацию стекломассы

Пеностекло лидирует по эксплуатационным свойствам в ряду эффективных теплоизоляционных материалов. Сотовая структура пеностекла, состоящая из замкнутых стеклянных ячеек, обеспечивает неизменность прочностных и теплозащитных характеристик материала в процессе эксплуатации [1, 2].

Широкому распространению производства поризованого стекла препятствуют дороговизна сырья и сложности технологии [2]. Повышению эффективности производства пеностекла может способствовать применение в качестве сырья техногенных стекол с использованием различных приемов поризации.

Цель работы – исследование влияние вещественного состава стекломассы на поризацию пеностекла.

Сырьевой основой для синтеза пеностекла послужил тонкомолотый стеклобой. Для формирования пор использованы традиционные газообразователи кокс и известняк; а также мало изученный порообразователь – жидкое стекло. В стекломассу добавляли микросферу – отход теплоэнергетики.

Для проведения исследований изготовлены образцы – таблетки диаметром 3 см, высотой 1 см. После сушки при температуре 50^оС образцы обжигали по заданному режиму. Для характеристики исследуемых материалов определяли среднюю плотность и водопоглощение образцов; рассчитывали коэффициент вспучивания Квс (соотношение объемов поризованного и исходного образцов); визуально оценивали структуру поризованного стекла.

Исследовано влияние вида порообразующего компонента на структуру пеностекла, влияние микросферы и концентрированного раствора гидрооксида натрия на свойства пеностекла. Результаты эксперимента сведены в таблицу 1. Зависимость свойств пеностекла от состава шихты показана на рисунке 1.

Таблица 1 – Влияние вещественного состава шихты на структуру стекломассы

Состав стекольной шихты, %				Плотность, кг/м³	Водопоглощение, %	Квс
Бой стекла	Микросфера	NaOH	Газообразователь	Плотность, кг/м³	Водопоглощение, %	Квс
100	–	–	20 Жидкое стекло	460	6,8	2,9
90	10	–	20 Жидкое стекло	605	22,5	2,1
80	20	–	20 Жидкое стекло	560	25,5	1,8
70	30	–	20 Жидкое стекло	640	15,9	1,4
80	20	20	20 Жидкое стекло	595	24,3	1,95
80	20	30	20 Жидкое стекло	615	22,4	1,82
80	20	40	20 Жидкое стекло	690	20,0	1,46
100	–	–	5 Кокс	1225	0,8	–
100	–	–	2,5 Известняк	695	13,9	2,02

Рисунок 1– Влияние вида порообразующего компонента

на свойства стекломассы

Выявлено, что наибольшим эффектом вспучивания и наилучшими показателями обладают композиции «стеклобой : жидкое стекло», «стеклобой : микросфера : жидкое стекло» (рисунок 2). Структура материала однородна, поры замкнутые, равномерно распределены.

Введенная в состав микросфера делает структуру более однородной, форма образцов сохранилась. С увеличением содержания микросферы возрастает плотность пеностекла. Способность к поризации уменьшается по мере увеличения содержания микросферы.

Введение щелочи NaOH существенно не повлияло на показания плотности материала. С увеличением содержания гидроксида натрия увеличивается размер пор, возрастает доля открытых пор (рисунок 2).

Стекломассы традиционного состава имеют высокую плотность, неравномерную пористость. Форма образцов деформирована. Поверхность образцов спекшаяся, плотная. Образец, изготовленный с использованием кокса в качестве газообразователя, имеет высокую плотность.

Сравнительная оценка строения пеностекла различной поризации позволяет отдать предпочтение жидкому стеклу.

$C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\Новая папка (2)\ст + жс.jpg$ $C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\Новая папка (2)\микросф.jpg$ $C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\Новая папка (2)\щел.jpg$

жидкое стекло жидкое стекло жидкое стекло

с добавлением микросферы с добавлением NaOH

$C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\Новая папка (2)\изв.jpg$ $C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\Новая папка (2)\кокс.jpg$

известняк кокс

Рисунок 2 – Структура пеностекла с использованием

различных порообразователей

Использование жидкого стекла положительно влияет на процесс спекания частиц, расширяя температурно-временной интервал, в котором протекает формирование структуры поризованного стекла. Присутствие в смеси продуктов реакций гидратации и гидролиза положительно отражается на вспучивании стекла, обусловленном более ранним спеканием смеси и выделением при нагревании дополнительных объемов газа

Для дальнейших исследований использован тонкомолотый стеклобой и жидкое стекло плотностью 1350 кг/м³. Результаты исследования влияния добавки жидкого стекла приведены в таблице 2. Зависимость средней плотности, коэффициента вспучивания и водопоглощения от концентрации жидкого стекла приведена на рисунке 3. Структура пеностекла представлена на рисунках 4 и 5.

Таблица 2– Влияние количества жидкого стекла на структуру стекломассы

Состав стекольной шихты, %		Плотность, кг/м³	Водопоглощение, %	Квс
Стеклобой	Жидкое стекло	Плотность, кг/м³	Водопоглощение, %	Квс
100	15	840	1,6	1,63
100	25	530	4,5	2,57
100	35	485	4,0	2,99

Рисунок 3 – Влияние содержания жидкого стекла на свойства стекломассы

$C:\Users\Irinka\Desktop\пеностекло\100OLYMP\100MSDCF\жст зависимость.jpg$

Рисунок 4 – Структура пеностекла с различной добавкой жидкого стекла

$D:\ВИКЕ\1СтекЖИд Ст25 850\rudn-1 - 16.bmp$ $D:\ВИКЕ\1СтекЖИд Ст25 850\rudn-1 - 17.bmp$

Рисунок 5 – Микроструктура стекломассы из стеклопорошка и жидкого стекла

Вывод. Показана возможность получения пеностекла из порошкообразного стеклобоя с использованием в качестве порообразователя жидкого стекла. Пеностекло, изготовленное из стеклобоя с применением жидкого стекла отличается повышенными пористостью.

Литература:

1. Федосов С.В., Щепочкина Ю.А., Баканов М.О. Особенности получения композиционного строительного материала на основе пеностекла с защитно-декоративным покрытием//Строительство и реконструкция. 2013.№ 3. С.77– 80.

2. Пучка О.В., Вайсер С.С. Влияние параметров пенообразующей смеси на морфологию теплоизоляционного пеностекла // Техника и технология силикатов. 2015. № 1. С. 12 – 15.