автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Новые искусственные ячеистые материалы, легкие заполнители и изделия на их основе

Московский ордена Лениня к ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева

Н* правах рукописи

СААКЯН ЭММА РУБЕНОВНА

НОВЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ ЯЧЕИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ЛЕГКИЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ И ИЗДЕЛИЯ НА ИХ ОСНОВЕ

05.17.11 — Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1992 г.

Работа выполнена в научно-производственном объединении «Камень и силикаты» (г. Ереван).

Научный консультант — доктор химических наук, профессор, академик ИА Республики Армения Бабаян Г. Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Артамонова Маргарита Васильевна; доктор технических наук, профессор Черепанов Борис Степанович; доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Некрасов Константин Дмитриевич.

Ведущая организация — Государственный институт стекла.

Защита состоится в 10 часов ца заседании специализированного совета Д 053.34.01 в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190, Миусская пл., 9) в ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан. ^ 1992 г

Ученый секретарь специализированного совета

А. В. БЕЛЯКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Астуалыюсть проблемы. Одной из наиболее актуальных проб-лом современности является всемерная экономия всех видов природных рейрсов, особенно топлизно-эноргетичеасих и сырьевых.

Успешное решение зтоП проблемы связано с созданием прогрессивных энерго - и материалосберегаваих технологий, разработки новых эОэктибнцх теплоизоляционных материалов, позволявших экономить тепло в самых рчзнообразиьк отраслях народного хозяйства н таких областях техники, гак энергетическая, строительная, криогенная и др.

Развитие строительной индустрии ставит перед последователями, работающими в области химии и технологии силикатов, задачи расширения сырьегой базы производства строительных материалов, вовлечения п с^зру производства побочных продуктов, создания новых видов материалов, получаемых по энергосберегающим технологиям, нзиегапня принципиально новых путей интененфи-ГЛ1Г.П! процессов изготовления традиционных материалов. ,

К числу наиболее э£01стивиих теплоизоляционных ютериалов относится ячеистое стекло /пеностасло/. харшстеризуюцееся высо-1КП.И (1иг!'.ко-механическими, теплофизичесгам! и эксплуатационным! пскасахсл;:!.'!!. Однако, традиционное применение в производстве ячеистого стекла специально наваренного стекла гтоглдпаст его энергоемкость, поэтов в носледнио годи наметилась тенденция использования для этой цели природных стекол и других силикатных пород и техногенных отходов при реашщонпом спегашм с мо-яиЯикаторами, препмусествешго келоч;им!.

Гко недостаточно раскрыта воэмоалости тшеой модернизации для выявлении закономерностей создания материатов с задании!,ш свойства!.«! и разработки новых технологий. Отсутствует научное обоснование выбора сырьевых материалов и составов тсс. не уделяется долхного внимания процесу реакционного спекания, лежащему в основе синтеза вторичного стекла.

Итак, бодьсая потребность в э<Мективном теплоизоляционном юте риале - пнистом стекле в пидо изделий и гранулята, получаемом по энергосберегающим технологиям из алюмоеиликатних и силикатных пород при реакционном спсгаиии со щелоками, с одной стороны, и отпут^тпис или недостаточное теоретическое и научно-пракгичеокг*^ пОенопип»! процесса ро.ччки^ччгл'о спекания и попу-

чивания, е другой, определили шстуальность настоящего исследован!« и послужили основанием для его проведения.

Работа выполнена в соответствии с целевой комплексной научно-технической программой ГКНТ О. Ц. 031 по заданию О. II 031.04. 04.02 "Создать опытно-промышлеппую лини» по производству пенос-теклогранулята из перлитовых пород", а также постановленкем Правительства Армении о строительстве заводов по производству пеностеклогранулята.

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследовании состояла с разработке теоретических основ процесса реакционного спекания я вспучивания вулканических стеклована к кремнеземистых пород и содашш на огон основе технологии ячеистого стекла в виде изделия, граиулята и материалов из него.

Для достижение указанной цели необходимо ресенне следующих задач;

- теоретическое ¡1 экспериментальное исследование механизма фазовых и структурных изменений при реакционном спекании природных стеклооор-ззувши материалов со целочнима соединениями и их пориззции при термообработке для получения ячеистых стекол;

- установление качественных и количественных закономерностей создания материалов с заданными свойствами и выявление зависимости свойств ячеистых стекол от вида породы;

- разраЗог!» серии новых составов и принципиальных технологических о.ял получения ячепстих стекол теплоизоляционного и акустического назначения в виде изделий и гракулята с внедрением их в производство;

- разработка на основе ячеистого гранулята искусственных конгломератов, с том числе конструкционно-теплоизоляционного бетона, теплоизоляционных, хладоизоляционных, агустических, декоративно* облицовочных и других материалов.

Научная новизна. В настоящей работе впервые теоретически и экспериментально обоснован механизм фазовых и структурных изменений при реакционном спекании стекловатых пород со склочными соединениями.

Термодинамически установлены общие закономерности протекания реакций и определена вероятность образования соединений в интервале температур 298-ШЮК.

Оценены термодинамическая' последовательность протекания реакции силикатнпй и ялкм'.'силикатнрй составляющих перлитошгх

стекол с гидроксндом натрия, а такие устойчивость соединений, полученных в различных частных системах. Показано. что в области. богатой кремнезеиои и алюмосиликатом. наиболее устойчивыми соединениям:! являются выссквкреынезеыистие полочные силикаты и алсмосишсати, энтальпии реакций образования юэтсрых преимущественно отрицательные.

Установлена энергетическая предпочтительность применения в реакциях сиотсатообразовапия в качестве пэдоченосителя гидрок-сида натрия.

С привлечением термодинамического штода исследований впервые расчнтаны энергетические затраты ira вспучивание ячеистого стекла с оценкой составляют« статей расхода тепла. Установлено, что теоретически зтергегичоетее затраты на вспаивание ячеистого стекла на основе перлитовой породи составляют 1360 иЛд/кг или 0.31 гсг усл. топлива на 1 кубический ь'-гтр материала с плотностью 200 !т/!,г\ Произведена сравнительная сцеш;а энергетической предпочтительности реакции окисления газообразователя -углерода, которая показала, что онергетичесга наиболее шгодни-),гл являются реакции сведения его ютслородон воздуха

Впервые исследована кинетика реакционного спекания п сие- . тс ¡.к щелочные алюмосиликаты - кромнезеи - гидроксид натрия. Установлено. что на изучаемый процесс оказывав влияние вид и количество рагнруивдх компонентов, поверхность контакта реагирующих фаз. теьатературва и скорость се нарастания, тепловое прошлое спекаемых образцов. Выявлены качественные и количественные закономерности синтеза новых составов ячеистых стегал на основе природных стекол и разработаны новые способы получения материалов теплоизоляционного и акустического назначения в виде изделий и гранулята, псслулзтепие основой для разработки принципиальных технологических схем производства ячеис- • тых стекол и внедренных в проемы заводов и цехов по производству блоков и гранулята

Предложена методика прогнозирования составов ячеистых стекол путей расчета значений ^огм.-^Оже,'/)?г0тт. и построения интегральных кривых КигЛ/1 - ГИ) в области пиропластического состояния.

В системе -Si Оо определена область наибо-

лее рациональных составов . обеепечигаюших получение качественных ячеистых стекол при технологисески приемлемых температурах

путем реакционного спекания и вспучивания вулканичесгагс стегал и осадочных кремнистых пород с гидроксидом натрия.

В ходе экспериментальных исследований впервые установлена важная роль сушки л повторной гидратации в процессе получения ячеистого стекла

На основе граннлированных ячеистых стекол с неорганическими и органическими связующими разработали эффективные конгломераты в виде плотных и поризованных массивов и изделия любых конфигурации для применения в строительстве и прошшленностп в качестве стенового материала, строительной и промышленной теплоизоляции, хладоизоляшш. материала для архитеетурной и промышленной акустиш и др.

Практическая значимость. Использование технологии реакционного спекания природных стеклообразукших материалов с гидрок-сидом натрия и вспучивания при терыообрьботке позволило получить:

- ячеистое стсгло, характершэувоееся плотностью 100-600 кг/м5 и насыпной плотностью гранул 60-300 itr/м3 . прочность» Rex - 0,6-10 ЫПа и Ясд - 0.15-3.0 МТа. гаоффициентом теплопроводности 0,030-0.146 Вг/(мЮ, водопогдадением 0-10 оС. X для теплоизоляционного и 60-80 об. Z для акустического. коэффициентом эвукопоглагения 0,2 -0.88 в интервале частот 125-4000 Гц;

- теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные и конструкционные бетоны средней плотностью 500-1050 кг/и*' марок по прочности от ЮЗ до М160;

- теплоизоляцкошше wäre риалы практически на всех видах связующих. .

Кроке того, применение указанной технологии дало возиож-ность исключить стадию стекловарения в производстве ячеистого стекла и тем сатя снизить расход топлива.

Проведенные под руководство« и при непосредственном участии автора комплексные исследования послужили основой следующих проемов:

- опытный цех по производству пенокамня на заводе "Itom-нют" (г. Ереван);

- опытная линия по изготовлению пеностеклогранулята мп® ностью 100 тыс.м^ в год;

- Семипалатинский папод по производству семизита мощностью 100 тыс. м'1 в гол;

- Разданский завод по производству пеностекла С с использованием в качестве печи рогорно-конвейерного агрегата).

1Ь результата!.! проведенных исследований получено 12 авторски:: свидетельств СССР и разработаны следующие нормативные документы:

- РСТ Лрл.ЮСР 222-71 "Блоки из яепскамия";

- ТУ 7 АрмССР 70-80 "Гравий и песок пеностеклогранулятовие":

- ТУ 21 Респ. Армения 039-91 "Пеностоиюгарнулягобетоп конструкционно-теплоизоляционный для каруишх ограждающих коис-тружий зданий и сооружений" (ссшастнэ с ИШШом Госстроя ССОР).

Публикации I.. апрсбащ'-л работы. По кат с риалам диссертации опубликовано Б5 работ, получено 12 авторотах свидетельств.

Основные положения диссертации дожжены и обсуждались на конференциях, совещаниях и семинарах, с том '-¡¡еле па объединенной сессии 1Ш Злгаизказских республик по строительству (Баку, 1067 и 1077гг.). конференции "Легкие заполнители и теплоизоляционные материалы в современном строительстве" (Киев. 1975г.}. Есессвзной школе-семинаре "Новое в исследованиях и применении перлнтов" (Ереван, 1985г.). Ш Всесоюзной конференции по легкому бетону (Ереван. 1085г.), Всесоюзном совещании "Добыча и обработка природного гам:;;: и использование его отводов" (Ереван. 1085г.), XV и XVI республиканских совещаниях по неорганической ХИМ1П! (Ереван, 1936 и 1937гг.) каучно-т.хннческой конференции "Швые строительные материалы" (Еарпа, 1989г.), Всесоюзной конференции "Применение эФФесткнных П-бетонов в шиииостроении и строительстве" (Вильнюс, 1980г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и указателя литературы. Теглт изложен на рЗ.Т страницах машинописи, иллюстрирован 100 рисунками и 86 таблицами. Указатель литературы вк/ячает 333 источника.

I. ВЕДЕНИЕ.

Большой зклад в теорию и технологию пеностекла, пенокера-иики, вспученных природных стекол и других склочно-силикатных материалов внесли И. И. Китайгородский, П. П. Будников, М.А. Штве-ев, Т. Е Кешишян, Л. М. Рутт, в. К. Демидогич. Ф. 1Шлл. X. Хюбшер,

Э. Щульц, 3. Червински, Э. АКреЯдл, Б. С. Черепа.юв. 1С Тот. Г. М. Матвеев. КХ П. Горлов, Л. П. Меркин, С. П. Онацкий. Я. И. Черняк, Л. А. Куков, А. И.Полиикг>г.<:еля. О. Р. Васликгв. В. В. Иасолюм и до.,

труды которых являются основополагающими при разработке новых силикатных вспученных материалов и технологий.

Анализ творческих поисков в области ячеистых стекол и прак тической их реализации за последние 20 лет показал, что к основ ным тенденциям развития ячеистых стекол, в том числе гранулированных, откосится использование вулканических стекловатых пород при их реакционном спекании со щелочными модификаторами. Это по вволяет расширить сырьевую базу производства, использовать ще лочные оксиды породы, снизить удельные энергозатраты при производстве, повысить прочностные показат°ли, уменьшить плотность и коэффициент теплопроводности ячеистого стекла. Отрешение получить материалы низкой плотности при сравнительно невысоких температурах прНЕОдит к большому расходу щелочных оксидов: 22-35% (Японская фирма "Асаки касей кого" К. К. ,"19ь6г.) пли 12-21% (Я Тот с сотрудниками, 1975г.), что не только повышает стоимость маге риал .ч, но и ограничивает область его применения. Лемешная фирма Deutsche Isolierstoff GmBN (г.Дортмунд) не рекомзндует применять гранулированное ячеистое стекло из перлита "Силиперль" с содержанием Ii' 21?- Л? О в смеси с гидравлическими вяжущими ввиду его низкой коррозийной стойкости. Область с меньгим содер зканием вимочл в смеси перлит- NaOH не исследована с точки зрешга возможности получения ячеистого стекла и использования последнего в глчестве заполнения с различными вякувд'ми.

Современные методы индустриального строительства kuak и промышлечинх объектов требуют существенного улучшения (качества строительных материалов, обссиечиватеих надежную тепловую защиту, экономичность, экологическую чистоту, сейсшсто&юсть, ком фортнссть и др. Это моге-т быть достигнуто при использовании ячеистого стекла в виде теплоизолиионного, декоративно-акустического материала или легкого заполнителя. Задача за;;дззчагтся в создании ресурсосберегающей технологии ячеистого стекла путем разработка теоретических основ процессов реакционного слеюния и вспаивания пгиродных аморфных пород ал мое штатного состава с гидрокскдом натрия.

В основу диссертации положены результаты многолетних ис -следований, полученные автором при выполнении научных работ совместно с сотрудниками НПО "Камень и силикаты",АрмНИИСС, НИИЖБа, ЕрПИ, лаборатории строительтой и еютеетурной акустики НШлрофзаболеваний ИЗ Армении.

ЦЕТОДЦ ИССЛЕДОВАНИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Разработка теоретических основ процесса реакционного спз-1саиия и вспучивания вулканических стекловатых пород и создание на этой основе технологии ячеистого стекла в виде изделий, гра-нулята и материалов из него осуществлялись с привлечением комплекса современных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Взаимодействие гидроксида натрия с вулканическими стеклами и синтез нового стекла оценивались термодинамическим методом. Определялись тепловые эффекты реакций и энергетические затраты на вспучивание ячеистого стекла.

Кинетика реакций при спекании щелочных соединений с кремнеземистыми и алвмокремнеземистыми материалами изучались для ряда пород и щелочных соединений. К изученным кинетическим факторам реакционного спекания и вспенивания относятся температура и время, размер зерен и концентрация щелочного соединения, степень уплотнения полуфабрикатов, способ подготовки смеси и тепловое прошлое образцов, скорость нагрева и др.

Производилось исследование физико-механических и химических свойств полученных образцов, а тага» исследовался характер поведения материалов при температурах превращения с помощью дилатометрического, дифференциально-термического. гравиметрического и термомнкросгопического методов анализа.

Процессы еиликатоооразования, дегидратации, структурообра-еования изучались с помощью петрографического, рентгенометрического, спектроскопического, элеитроноитического, дилзтометри-чес1сого, химического и теплового методов анализа.

Ячеистое стекло-типичный теплоизоляционный материал, качество которого оценивается прежде всего по плотности и теплоизолирующей способности. В завиот. юти от области применения необходимо учитиьать его водопоглощенке, прочностные показатели, стойкость при повышенных и отрицательных температурах (температурный коэффициент линейного расширения, термостойкость, темпе-ратуроустойчивость, морозостойкость, водостойкость).

Для губчатого ячеистого стекла ваююй характеристикой является коэффициент звукопоглащенуя, а для гранулированного -насыпная плотность, размер и -{ормн гранул, а также поведение б смеси с ня.^уцими г.ечкеч'г.ани.

Смзико-ыехапнчеегаа и другие евойетва ячеистого стенда и композиционных материалов определялись по общепринятым стандартным методикам (ГОСТ 17177-87. ГОСТ 9758-86. ГОСТ 7076-87. ГОСТ 16297-80, СТ СЭВ 4421-83).

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий производился по СН и П 11-3-79* "Строительная теплотехника".

Анализ экономической эффективности производства и применения гранулированного ячеистого стекла по состоянию на 1991г. осуществлялся в соответствии с "Методическими указаниями г.о определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рацпредложений в промышленности строительных материалов".

Представлена полная характеристика сырьевых материалов с указанием запасов и условий эксплуатации месторождений, составов и свойств пород, исследованных с помощью химического, рентгенографического. дерйватографического. дилатометрического и петрографического методов анализа

Определены физико-иоханические показатели пород и размолотых порошков.

ИССЖДОВАШЕ ПРОЦЕССОВ. ИРОТЕШХШ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЯЧЕИСТЫХ СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ ВУЛКАНИЧЕСКИХ И ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

В структуре кислых вулканических стекол, в частности, перлита. образованного из магмы, соэтав которой был близок к составу эвтектических смесей кварца и е»да>чных нолевых шпатов, присутствуют ачюмосиликатные и крекиеземиетыо каркасные "мотивы", соответствую©» структурно (»стройкам минералов, которые дифференцируются при кристаллизация лавовых пород: кварц, полевые шпаты, некоторые цеолиты (&& Наседкин, 1967).

Путем длительного изотермического прогрева пробы арагацко-го перлита при температуре 790°С удалось рентгенометрически и кристаллооптичес-ки идентифицировать в ней альбит, ортоклаз и кристобалйт О. Р. Саакян, 1970). Эти исследований доказывают идентичность состава упорядоченных областей в перлитовом стекле и состава дифференцируемых минералов, т. е. ближний порядок в строении свекла - основа, на которой формировался дальний кри-сталлохимический порядок в структуре твердых силикатов. Об идентичности составов стеклофазы перлита и закристаллизованного материала свидетельствуют таг.:« одинаковые показатели преломления.

- У -

В соответствии с такой трактовкой состава перлитового сгасла молекулярный состав его момю представить как сумму стегал составаи и исследовать бинарны* системы •7.С>-Л'.гОН и К'О М^ ,^-,'¿>0//.

' С помощью термодинамического метода исследования установлена сбЕке закономерности решай образования адлочних ошю,-тов н алкмосилмсатоа, термодинамическая вероятность образования и устойчивость отдельны-, со.-дшений, температура начала реакций, расход теплч на реакции ск.ш:атсссраз01?гш1:1.

Изменения игссарно-изотег.мичгексгс потенциала Ли энтальпии л//~ реск!;.!*,1 рассчитываюсь по разнос! и соответствуют!* величин для продуктов реакции и «сходных веществ.

Лпализ реа'ЭД'л в срстею ¿¡Р'-Л'гОМ свидетельствует о прпи-ципкальной термодинамической есэмоллоетп силтеатообразовашш из кристаллического и стеклообразно 5/^ в интервата температур 260-1800 II с полуизпяеи о'/го-, узта -, ди- н тркенлшеата натрия.

Со все».! рассматриваемом шгГерзале температур энтальпии реакций снлигсатообразонаивя отрицательные. ^

Для оценки термодинамической последовательности реакций в данной системе исследована зависимость изсбарно-изотерузгоеского потенциала реакций от состава исход;:ос смесей. При есотпок-зшш исходных компонентой 2:1 наиболее стабильное соэг.'.и:!П!;м является метг.-;илп:-:ат натр:п, а при соотношении 1:1- диею:яса*р ггат-рия. 3 области богатой кремнеземом Уа£>/У;£и2-. ¿5 о,5 во всем интервале термической обработгл больней термодинамический устойчивостью обладают натринЕые сшшкати о больга:м содерзгэдкаи кремнезема.

В системе О^—ЯаОН, где € - это О /. К* О ,

рассмотрены 48 основных и производных реакций л интервал» температур 200-1500 К, в результате чего установлено следующее. Реакции образования из всех алюмосиликатов термодинами-

чески возможна во геем тенператусчом интервале. Образования 1,3 момет иметь место лкгсь при взаимодействии с

расплавленным гидроксидом. при этом вторым продуктом реасции являются щелочные орто- и кетасиликатч Генкции хе с образованием ли- и трисиликатов невозмохни во гсе^ рассматриваемом интервале температур. всех основных реякций характерно термодинамически оолымая черолтпость роакииЛ натриевых алюмосиликатов по сравнению с |<а.,|И.ч:мч.

- 10 -

Ц?и соотношении исходных компонентов tíüAlSi$0¿ '-ХаОН» i большей термодинамической устойчивостью характеризуются силикаты натрия с большим содержанием кремнезема

Анализ производных реакиий показал, что силикаты натрия при взаимодействии с алюмосиликатами обогащаются кремнеземом, но при этом термодинамически невозможны реакции с образованием Теоретически ухе в нормальных условиях молно перевести нефелин и кальсидит в натриево-калиевые полевые пшаты, при этом вероятность превращения калиевого алзмоснлигата много вше, чем натриевого.

Энтальпии рассмотренных реакций силикатообразования преимущественно отрицательные.

С целью определения энергоемкости получения ячеистого стекла из вулканических стекол определены тепловые свойства масс и рассчитаны энергетические затраты на вспучивание для ячеистого стекла средней плотностью 200 кг/м'(Табл. 1). Газооб-разователями является вода и уь-срол в количестве 0.17.. Температура вспучивания 1123 II

Основное количество ien.-а (60.1ВД расходуется на нагрев материала до теытгратуры ¿^пучивания; количество тепла, оатра-

таолиаа 1.

Энергетические затраты на вспучивание ячзкотсго стегал

Статьи энергетических затрат

"! Удельные энергахшгсшз затраты

1 J кДх/кг! kIÍK/U^ 1 КГ усА, 1 топл/и* 1 X

837.4 167460 5.7S ' 60.1Б

343,2 68640 2,36 24,68

116,7 23330 0,80 8,37

-32,7 95.14 6550 19024 -0,22 0,65 6,80

- тепло, затрачиваемое на нагрев материала до температуры вспучивания (1123 К)

- тепло, затрачиваемое на

' разрыв структурных связей . воды гидратов % - тепло, эатрачпвзэмое на

испарение воды Оц - тепло реакций газообразования

0$ - тепло, ватрачиваемое на поризацию 1иассы стекла водой

% - тепло, затрачиваемое на ' поризацию массы стекла дополнительны},/ газообра-зователем

0.02

16

1369,7 271940 9.34

0,00

100.Í

чиваешго на разрыв структурных связей воды н на испарение, . составляет 33.05Х. фи введении дополнительного газообразовате-ля - углерода расход тепла снижается.

Проведенный анализ свидетельствует о той, что наиболее существенное уменьшение энергетических затрат может бить достигнуто при снижении температуры вспучивания и плотности ячеистого стекла.

Осуществление предсказанных термодинамическим методом реакций взаимодействия зависит от кинетических параметров, расчет которых по полуэмпирической формуле Гипстлинга и Броунитейна до температуры размягчения позволяет оценить скорость реакций различных вулканических пород с гидроксидом натрия, перлита с различными щелочнши соединениям! и влияние па нее количества реагирующих компонентов, температуры реавдюнного спекания и др. (Табл. 2).

Различные вулканические породы по степени активности при спекании с гидроксидом натрия располагаются в следующий ряд: перлит джраберский, перлит арагащсий. туф агавнатунский, туф октемберятжий, обсидиан арагацкий, туф артиксгсий, микроклин.

ГГри увеличении количества гидроксида скорость взаимодействия снижается как для перлита, так и для туфа. Это свидетельствует о том, что скорость процесса лимитируется скоростью диффузии.

Кинетический анализ взаимодействия при спекании перлита с различными щелочными соединениям» показал, что скорость спекания снижается в ряду Мгсн, А'а.1/0 >,сс)л . при температурах нилв температуры размягчения степень превращения в системе перлит -МохМ^ очень низка, а энергия активации высока.

Соизмеримость реакций кварца и ортоклаза с гидроксидом натрия позволяет сделать выгод о кинетическом осуществлении реакций, предсказанных термодинамическим методом.

В результате исследования кинетики спекания смесей с содержанием Л'аО// от 6 до 12Х установлено, что степень превращения при температуре 1ОО0С составляет 0. 59-0. 64. т. е. более половины. Активационнне 0в[»зерм при этом низки, что способствует протеканию реакций. Следовательно, сушка является не только

- r¿ -

Таблица 2.

Кинетика реакционного спекания.

tíre- ! Констаи-н'.иь !та cí'.o-нрев-' ростл оащг- ¡ реакции

Н1Ш i

а \к'-!0' 1 !

I Время! Тол-! Энергия i пол- ! к-ша! актива! ного I слон! ции, ¡про- !про-1 хож- ! дук-' ¡\Jl&'

Порода

Перлит ,w:p<rjepei;;M

Перлит арагаикий Туф агавнатуп.;.'«!"! Туф октгмЭерянский Обсидиан арагацкил Туф ант икс iciiíl ¡¿¡кроклин

Перлит ¿íxpp.OeрскпЛ Перлит арагашсий

! дети! та ! реак-i ! ции ! '•Г, t ' нхп

мель

ТТТо"

С>,0 0,0 0,0 ñ, о 6,0 7'. 0

¡2,0

Туф сктемборлн^сий 12,0

"W

еоо 6GG 600 СШ 600 ООО 6PÜ его ООО

ú.Í-Z

0.91 0,78 0,78 0.5В 0,24 1.10 0,70 0.74 0,50

НО" 31.8 20.0 £0,0

8.4

1.5 0.7

?0.0 16.7 6,0

~Т?Г 1.7 2,6 2,6 6.3 35,4 71,2 2,6 3.2 7,9

Перлит арагоцкии

Кварц Ортоклаз

Перлит арагацкий

18, Í 16,0 16,0 9.9 3.6 2,6 15,8 14.5

Ü, 0 i Ü'J Ü, 04 ~ lTü •i, a 11.6

6.0 2 Ü'"í 0,67 12,7 4,2 12,4 47.4

6,0 30U 0,71 15.6 3,4 13,5 212.fi

8.3 ICO 0,61 9,8 4 ,tí 10,8

8.3 200 0,65 11.5 4.2 11.8 72, 4

8,3 ROO 1,68 12,9 3,4 12,6 16Я.Г,

12.0 109 0.59 9.4 5.4 10,3

l'-'.O ?.CU 0.=)2 10,G 4.0 11,0 55.5

l;:.o 300 0.60 1 2. <1 4.1 12,1 217. f>

Отехно 4LV> "OM'F t.V 12 ;o 7.0

ютрп- COU ■0,54 7.5 7,0 9.1

чзскно 4 (JO 0.43 4.2 13.5 6.8

соотно- COO 0.R5 7,6 6,9 9.4

шений 0

образо-

ванием

,V5 и

(или)

A'S ф.

То га 400 0.68 12,9 '1.1 12.6

600 0.80 21,0 2.5 16,6

То а» с 400 0.01

600 0.13 0,3 159,7 1,81

То ¡as с 400 0.32 2,3 22,9 4,8

600 0,70 4.7 1Í3.0 7.0

технологическим процессом удаления несвязанной воды, но и одной из ступеней термообработки с определенной долей превращения.

Исследование динамики синтеза вторичного стеюга методами физико-химического и химического анализа позволяет утверждать, что при решсцношюм спскашш вуасанических стекол с раствором гидрокснда натрия при низких температурах синтезируются в основном гидратные аморфные новообразования силикатов натрия и низ-шсремнезешетые алюмосиликаты, ютсрые с подъемом тешера-туры постепенно обогащаются кремнеземом и образуют химически стойкие вторичные стекла.

Реакционное спекание в системе щелочные алк-'осиликаты-крем-незем-гндроксид натрия зависит от ряда кинетических фаеторов, из которых изучены количество реагирующих комкшентеи, поверхность контакта реагирующих физ (размер зерен и степень их сближения). температура и скорость ее яарелтачия, тепловое прошлое спекаемых образцов. Увеличение реакционной поверхности перлита путем его Солее тонкого измельчения, сближения структурных элементов посредством уплотнения и наличие еодн в смеси при спекании способствуют снижению температуры размягчения спеков'н уве-..лучению ур^го^сшровомашсй^ешсц!!!! енлнкатообртзования.

Рис. 1. Линейные тепловые изменения перлитовых спеков плотностью 1,33 г/см при содержании МаОН: 1-6,0; 2-8,3; 3-12.02; А - обрадцн влажностью 10%; Б - обравнн, гнеушенные при температурр: а-100; 6-50 и в-20*0

П- ta-e-ro'C

^ Гт 840 6а «05 »? »90 И - НО

Влияние различных кинетических факторов на процссе спекания отражается на характере кривых линейных тепловых изменений (Рис. 1), по которым можно в комплексе с экспериментальным вспениванием подбирать оптимальпые параметры получения ячеистых стекол.

Процесс вспучивания различных природных и искусственных материалов во всех случаях требует соблюдения основного условия - обеспечения пиропластического состояния массы при одновременном выделенил газообразной Фазы. Вязкость пеноотеколыюД массы в температурном интервале вспучивания изменяется в пределах 10 е'6- 10* П.

Для прогнозирования составов ячеистых стекол применен метод расчета коэффициента отклонения мольного содержания $¿0 в экспериментальном составе от его содержания в эвтектически расплавах, ьеличина которого в определенной мере характеризует количество иидкэй фазы в пиропластичесюй шссе и влияет па температуру вспучивания. Построение графика зависимости К0гксЯт) (Рис. 2) с применением принципа аддитивности для натриевых и калиевых легкоплавких эвтектических соетаво?, в системе ^¿0(ИО)-/¡(¿0.. - в, (Рис. 3) и экспериментальное определение тегаературц вспучивания перлита и ячеистых стекол с различным содержсшием гидроксида натрия в шихте показали. что оптимальна.! температура процессу совпадает с коэффициентом отклонен!:я кем-Разрабо-танный метод прогнозирования составов и температур;-: вспучивания позволяет быстро и без проведения большого количества экспериментов выбрать состав ячеистого стекла из алюмосиликатного сырья.

Область наиболее рациональных составов, обеспечивала получение качественных ячеистю стекол при технологически приемлемых температурах путем реакционного спекания и вспучивания вулканических стекол и осадочных кремнистых пород с годроксидом натрия, 'показана на рис. 3.

Экспериментальное выявление качественных и количественных закономерностей изменения свойств в зависимости от кинетических фактсуов позволило установить оптимальные значения этих параметров и разработать технологию материалов с заданными свойствами.- Некоторые иа исследованных зависимостей показаны на рисунках 4 и Г».

0ТШ1

10й !

90 . СО ПО СО 50 40 30 20

•

О

ТОО 150

850 Г С

Рнс.2.3ависимость Коэффициента отклонения по КпО от температуры для пород: I-перлит; 2-диатомит;3-сиесь перлита и диатомита в соотношении 1:1; и шихт на их основе: 4-пер-л::и4 А/а^О;&-перлитчо ,6Ур Л^О ;6-?1ерлит» +9,ЗС$ М^О;7-смесь перлит-диатомит+7,75 % М^О ;8-смесь перлит-диатомит+1 5, Vа^О

Рис.3.Легкоплавкие эвтектики в системе к2сую/ - Д12С.З - #02 и об,асть опти_

мчльчнх вспучивап'цихс.я сосговов П-г срлит, Д-ди.птом /т ,Т-т*, ф

2 а А 5, 6Ч0-*

Удойная поверхность, e-iVr

Рис.4. Зависимость свойств ячеистого стекла от удельной поверхности пар.г.;та при содержании Л/aUh : 1 - 6,0; „ 2 - 8,2; 3 - 11 4; 4 -12,U % и текпев«1т7ре: 1 -900; 2 -850; 3"- 820; 4 - 780 °С

15Э юа 1st зао 1SJ «и "С

Рис.5.оавис;1мость плотности от темяерзгуп.ч вспучивания для исты* стекол на основе пород : II - перлит, Т - туф

Наиболее эффективным щелочным соединением, введение которого в состав масс обеспечивает не только более низкую плотность ячеистого стекла, но и значительно более низкие температуры вспучивания составов с одинаковым содержанием вводимого оксида натрия, является гидроксид натрия, количество которого в зависимости ОУ назначения ячеистого стекла изменяется в предела:! 6712 мае. %.

Гидроксид сатрия вводится в состав пихты в виде водного раствора. Бода является необходимым компонентом и гомогенизатором смрси, о се присутствии облегчаются диффузия и маесопередача реагкрук^з вецэств и продуктов реакции, она входит в состаз гилратных новообразований, дегидратация которых по дос-еткении пироосзстического состояния вспучивает массу.

Оптимальное массовое соотношение гидроксид натрия : вода зависит от вида и >соличества газообразователя. В составах, содержали в качестве дополнительного газообразователя 0,С5£ саки или 0,2% азотной глслоты. это соотношение составляет 0.50,6; при содержании 0.35Z азотной кислоты для получения осо-болепсого ячеистого стекла это соотношение доллшо быть выше -0.7.

С увеличением количества Ь'аСН в шихте уменьшается влияние размера зерен породи на свойства ячеистого стекла, и максимальный оффект снижения плотности и водопоглсщеиня при содержании ri а СИ 6% достигается при применении вулганичеетого стекла с удельной поверхностью 3-5 тыс. сн^/г.

Кап показали результаты исследования, температурный интервал сушки 80-100" С является оптимальным для cyraui шихты и гранул всех составов.

Карбонизация «зихт на основе гидрсксида натрия, например, сушка их горячими дымов'ад газами, приводит к увеличению плотности ячеистого стекла i;a 50Z. В производственных условиях сушку шихт следует осуществлять с помощью нагретого воздуха. I«?-обходимо исключить непосредственный ютнтакт высокореагаиошю-способной пихты с дымовыми газами и использовать тепло последних для нагрева воздуха, подаваемого на сушку.

Из бридатированных шихт на основе перлита, содергапш в !сачестве газообразователя 0,015-0,09мас. 7. углерода, мо.тго получить ячеистые стешга, характеризующиеся плотностью 250-490 кг/и3, прочностью при сжатии 4,3-10,1 Mite и водопоглощением 0.2-1.9Х. Такое ячеистое стешга, имевдее равномерную мелкопорпс тую к замкнутую микроструктуру, предназначено для изготовления конструкций, которые должны обладать высокими йрочпостью и теп-лотоЛфуаЗ способностью, низким водопоглощением, например.

гранулированное ячеистое стекло насыпной плотностью 150-300

j

кг/м для легких бетонов.

!Шхты ячеистых стекш на основе вулканических и осадочных пород и раствора гилроксида натрия являются гилратированшм! в стекловидное состоянии щелочными силикатами и обладают вяжущими свойзтвг!-':!, вследствие чего брпкетиров'тпц'э или гранулированный сырец приобретает прочность, величина которого завйсит от таких кинетических Сакторпв, как концентрация компонентов,поверхность контакта, плотность, температура !1 срогл отв^ряшения.

Установлены параметры гранулирования при получении сырцовых гранул с обеспечением их сохранности при транспортировке по технологической цепочке и достаточной газопроницаемости для выделяющихся при термообработке избыточных паров воды: влажность сырых гранул 10 -137., плотность сырца 650-850 кг/м .удельная поверхность порошка 3-5 тыс. см*7г. температура воды для грануляции 20-80° С.

При малых содержаниях гидроксида в шихте за время ее обработки (перемешивание и гранулирование в течение примерно 20 мин.) рс-ащии гидратации и гидролиза в основном успевает заверил ггься. С увеличением количества щелочного компонента время об-работга: становится недостаточным для их завершения, вследствие чего возникает необходимость в дополнительной обработке: суш» и повторной гидратации, результатом которой являются резкое снижение плотности ячеистого стекла (на 20-66Х) и возможность получения ячеистого стекла, харшстеризукщегося плотностью в куске 100 кг/м5 .

Паиболгший газообразуший эффект гидратных новообразований, как основного источника газовой фазы, вспучивающей стекло по достижения им пиропластического состояния, оказывает та часть води, которая образует водородные шстиковые соединения с относительно слабо связанным гидроксилом центра первого рода (3460, 3350 см'); эффект ее удаления соответствует температуре 460" С на термограмме.

Кремнеземистые осадочные породы - диатомиты, трепелы,опоки и промежуточные их разновидности - могут служить сырьем для получения ячеистых стекол, о том числе гранулированных. Химический состав этих стекол (в 2): 70,67-77,53; 11,62; -

0,89-1,13; Сад 0.58-2.28; 0,43-1,13; лЪг<7 8.36-13.92;

1,46-3,89. Количество щелочных оксидов в разработанных составах соответствует их содержанию в строительном пеностекле.

Установлены оптимальные составы и режимы термообработки. При содержании 9-12 мае. X оксида натрия в шихтах на осадочной и диатомит-перлитовых породах вспучивание производится при температуре 800-000* С и экспозиции 30-60 иин.

Насыпная плотность гранул из осадочных пород составляет 240-340. а из диатонит-перлитовой сиеси (в соотношении 1:1) -130-240 кг/м . Ячеистое стекло отличается высокими прочностными показателями, температуроустойчивостыо. водостойкостью, имеет

хорошие теплоизолирующие свойства. Высокое водопоглощенне характерно для составов, содержащих в качесгзо газообразователя азотную кислоту.

Исследованы структурообразованне губчатых яч-эис:т1*я стекол и их акустические свойства. ¡'.оэЗфщнент зп'лхшоглощония декоративных блокаэз ячеистого стекла в интервале частот 125-4000 Гц составляет 0,43-0,88, a реверберациошнл! 1:оэй«цизнт звукопоглощения объемных звукопоглотителей из гранулята Фракций 5-10 и 10-20 мм в интервале частот 500-8000 Гц - соответственно 0.31-0.73 и 0,32-0.66.

Разработанноз ячеистое ста ело в зависимости от назначения классифицировано на четыре группы: особолегкое теплоизоляционное, особолегкое"'акустическое, легкое теплотоляциошгое и заполнитель бетона. Взднейшиз нормируемые пог-азател;: стекла приведены в табл.3.

РАСРАБОШ Я ИССЛЕДОЕЛКЕ ШЕУССТШШХ ¡ЮКГЛОКЕРАТОВ 1!A OCIÎOEE ГРА1Ь'Л)1Г0БАГОП.К ЯЧЕИСТНХ СТЕКОЛ.

Созданы искусственные конгломерата, на ссново гранулированных ячеистых стекол с иенонтом. гипсом, повестью, жидким стеклом, смолами, клеями и др. в виде плотных и поризод^нных массивов и изделий любых кон^игурацийрля применения в строительной и промгялетгай тепло - и хладоизоляции и др.

lia гранулированием ячнпстом стегае плотностью от 65 до 300 г-гЛг получены теплоизоляционные и конструшюгаю-теплоизоляцч-онныо бетоны и проведено £«зико-химическое, технологическое и физш»-техническое исследование поведения нового заполнителя в бетоне.

Исследование фазового состава сырьевых материалов, цементных растворов и бетонов, твердеющих в условиях 28-суточного воз -душовлаотого хранения и тепловлаяностной обработки показало, что в цементном растворе на ячеистом стекле сохраняется большое количество стеклофазы заполнителя и вновь образуются кальцит, полевые шпаты, криетобалит и пизкоосновныэ гидросиликаты кальция типа С ~5 - H ■ В условиях нормального твердения отмечено присутствие остаточных минералов цементного клинкера C^S,«-^Sj-e2s и гидросиликатов СгБН \\CZSH4 , что дает основание сделать вывод о более активном протекании процесса гидратации в условиях тепловлажностной обработки.

Таблица S.

Характеристика ячеистого стекла

Показатели (Ячеистое стекло! Гранулят ячеистого стекла

I тепло- I акусти-1 особо-1 особо- I легкиЛ I зшгол-

Цгаоля- ! чес ixe i легкий! легкий I теплой-! китель

(шюшгае! I тепло-¡акус- ! золягм-1 бетона

I I !иэоля-1 тичес- ! онный I

I t ¡цион- (кий I I

I I Iпий I ! I

Плотность, кг/м3 средняя 100-150 100-300 100-150 100-150 160-390 400-450

насыпная - - 00-100 60-100 1£0-240 250-300

Щ>едел прочности, Ш1а при сжатии 0,6-10.0

при сдавлпг-.'ши в цилиндре Водопоглощение, об. % 0-10

Коэффициент теплопроводности, 0,040-Вг/(мК) -0.146

Ноэффпниент ьвуко-'поглощения при частоте 120-4000 Гп

0.6-5.0

60-60

0,15- 0,15- 0,7- 1,5-

-0,70 -0,70 -1.5 -3,0

5-30 60-50 до б до 5

0,030- - 0,040- 0,066-

-0.041 -0,060 -0,080

0,20-0.88

72

0.31-0.78

72 400

70 400

70

300-400

ТКЛР в интервале

30-300°С, Ю'ЧГ' 70-72 72 72

Термостойкость, 0 300-430 300 400 Температуроустой-

чивосгь, °С ГШ-650 ООО-650 600-650 500-050 600-650 6СЮ-С50 Гидролитнч- ский

класс II- Г11 - III-IV - II-III И-III

Морозостойкость,

количество циклов бол<?е?0 - более50 болееБО

При введении в раствор третьего твердого компонента -вулканического шлага, вспученного перлита пли литоидной пемзы -d продуктах взаимодествня наблюдается специфичность, обусловленная их составом. Отмечается значительное уменьшение рефлексов полевых шпатов к трндимята - характерных минералов вулканического плз!<а, а та»ж рефлексов полевых платов л крнстобали-та - .минералов цементного раствора на ячеистом стекле. Это свидетельствует о высокой степени превращения крисггукстесгапс Siû-i и(u'fljO-dfcOi'Go, в тройных композициях, приводящей к появлению аморфных и субгсрпсталлн-^ских образований.

Исследования макроструктур грзнулябетонэ на ск&пйруяазм микроскопе показали, что контактная зона состоит в основном пз мелтакристаллических или гелем« новообразований, враетеюпзв? v-поры заполнителя. 1'рн введении тонкомолотого ячеистого -¡текла 5 KCüiaiCTiioa гоне образуется мел-экристаллччеекчо «ро.'-уктн гидратации, пронизанные игольчаты?'» новообразования'«!. Е б?тонах плотной cTpyirrypM обеспечивается достаточно плотная коя тактьля зона цемеитно-песчаной натрии •• :.очоручост*й гранул.

Результату наследования фн?ико-механически/ л л е^ г мат и Linux СВОЙСТВ ТОПЛОИЗОЛлЦПОШчЧХ И 1©НСТРЯОТОШЮ-тепЛОИЯОЛЗЦ'!ОИ-

пых Сетонов, в гатсрнх п качестве »колкого и круписгг з.л:'>лни-телей использовано ячеистое стекло, свидетельствует о Ослзе высоком уровне погазатолей стих Сетонов по сратжешго с нормптпй пыми (СШ'П 2.03.01-34).

Созданы шсокоэ^ктнвпые онергосбереггадк. оето^н кп гра-нуляте классов К,5. Ю,5, ЕГ>,0, 137,5 и BIO и мзрок по средней плотности ЛБОО, ;roo, JTBOO, J1300 и Л1СЮ0 с призмопной прочностью от 3,15 до 13,1 1Ша, прочностью на раетл>епи? от О.БО ло 1,10 Wla, модулем упругости от 3,12 10 до 8,50 10 МПа.

Деформации усадки и ползучести бетонов на гранулчте соответствуют нсркируемш значениям аналогичных показателей легкие бетонов.

Преобладание стекловидной фазы и мелкопористая за;.-татутая структура заполнителя в значительной степени предопределяет такие положительные свойства бетона, как низкие значения коэффициента теплопроводности, подопоглоиения, сорбиционной влажности, паро- и воздухопроницаемости и высокую морозостойюсть.

Бетоны всех классов по прочности на сгатие успешно выдержали до "5 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Козф-

фициент теплопроводности Сетонов на грануляге на 20-252 ниже, чей у равноплотного керамэитобетона, а прирост коэффициента теплопроводности, отнесенный к IX прироста влажности, не превышающий 7мас. X, составляет 0.003-0,0034 Вг/(м К).

Изучение эашитных свойств бетона по отношению к арматуре показало, что при расходе цемента не ниже 200 кг/u3 в грану-дятобетонах после 60 циклов испытаний коррозия арматуры не обнаружена.

Рассчитанные теплофизические показатели стеновых конструкций с утеплителем и без него позволяют прогнозировать высокие теплозащитные свок-тва одно-и многослойных ограждающих элементов зданий из легкого бетона на основе гранулята. При производстве и применении таких элементов достигается значительная экономия тепла

Оценка теплоизоляционных свойств огравдения из грануляго-бетона и конструкций с утеплителем из гранулята ячеистого стекла для различных климатических условий позволила рассчитать толщипу бетона при различной его плотности. Так, для г. Еревана с учетом эимьнч' и летних условий толщина легкобетонного слоя в инструкции, облицованной туфовой плиткой толщиной 2 см, составляет 20 см при использовании бетона плотностью 750 кг/и4 и 21 оы - бетона плотностью 800-000 кг/м5 . Для условий г. Уосквы рассчитанные толщшы составляют 21.5-24 см.

В многослойной инструкции с утеплением на основе сыпучего гранулята ячеистого стекла или теплоизоляционных материалов из него с ко„-фнцентом теплопроводности 0,04-0,07 Бт/( м. К) при толщине утеплителя 8.6-11,5 см обеспечивается термическое сопротивление R - 2,22 и* К/Вг.

Ограждающие элементы из гранулятобетонов характеризуются высокими агротехническими показателями! низ,кики коэффициета-ми теплопроводности и теплопередачи, высокой тепловой инерцией. Благодаря зтоцу сии с-йектпвны в эксплуатации как в зимнее, так и в летнее время.

Расчет окюпомическоЯ зф&кгшшасти применение гранулятобетонов в огражДиших констркущийс с оценкой приведенных затрат (по состоянхы аа 1091 г.) свидетельствует о преимущетве гранулятобетонов по сравнению со шлакобетоном, идокапердитобетонои и керамаитобетовом по всей статьям расходов. Наименьшие приведенные аатраты получены для грануля*ошлакового бетона (54.24

руб/м ). Для илакобетоиа приведенные ватраты выше на 15,91 руб/м2 . шлакоперлитобетона - на 13,58 руб/м2, 1серамзитобето-на - на 20.73 руб/м2.

С целью экономии топлива в разливших энергетических установи и трубопроводах, создания условна для ведения некоторых высоко и низкотемпературных технологических процессов, теплоизоляции зданий, транспортных средств и др. на новом заполнителе - гранулированном ячеистом стекле разразработаны высокоэффективные материалы с использованием в качестве вяжущих: цемента (бетон и газобетон), гипса (гипсобетон), «тидкого стекла (силикатобетон), феноло-формальдегидггой смолы (пенопласт), полиЕинлбутирода Осомпознт для тепло-и хладоизоляции).

Теплоизоляционные гранулятобетсны и гранулятоперлитобетопы хэршггериэуются плотностью 310-635 кг/м3, пределом прочности при с.татии 1,1-4,0 МЙа и коэ<М£цненгом теплопроводности 0,076-0,135 Вт/ (м. К).

Гранулятобстон плотностью 600 кг/м3прп испытании на попеременное замораживание и оттаивание при сверхнизкой температуре (-104 С) и температуре zo°C по вел..чине остаточных деформаций сравним с тяжелым бетоном высокой морозостойкости. Это позволило рекомендовать его для применения при изомцн днищ изотермических резервуаров для сжижения, храпения и регазифи-ixmwn природного газа в г. Лбовяне (Республика Армения).

Плотность грэ-гулятегаообетона на известковом вялусем составляет 420-550 ;uVm?, прочность - 2,0-3,5 Ша, водопоглощение - 11,5-37,07., коэффицент теплопроводности - 0,061-0,143 Вт/(м. К). ПО аналогии со пведским газобетоном его целесообразно использовать при изготовлении вертикальных и горизонтальных стеновых панелей, скорлуп и других изделий слопк/го профиля с формированием посредство!» салигки и вспучлзатпз в форме.

Разработаны дискретно-армированные композиции гранулят-волокно- вяку шее, каждый из компонентов которых вносит свойственные ему качества, а вместе они обеспечивают легкость, прочность, технологичность и экономичность получаемых материалов.

Использование разработанных композиций позволяет утилизировать отходы минеральных волокнистых материалов (стекловолокна, минеральной ваты, базальтового волокна, асбестобетона), увеличить долговечность тепловой изоляции, повысить его теплоизолирующую способность и прочность, снизить линейную усадку.

Разр&боташ декоративно-отделочные органо-цинералышз материалы, в которых гранулы ячеистого стекла связаны друг с другом различными органическими клеями - отходами производства полиЕМнилбутирола в этнлацетате, растворами зфнроз целлюлозы или эфирцеллкшозного пластика. Материалы хагчктеризуются следующими показателями: плотность 200-300 кг/мэ. предел прочное-тн> при сжатии 1,22-2,20 Ша, коэффициент теплопроводности 0,0.^3-0,064 Вг/См.К). LÍOHÍO применять цветной зглолнитель. нроизвсдигь поверхностное окрааивание, перфорацию и др.

Для работы в условиях попеременных заиорахлвашш-оттапва-нпл и увлан^ени- - _шсушта»ия разработана композиция пенопласта, в i-оторой мекзерновые пустоты гранулята заполнены вспененной феяоло-форнальдегидиоЛ смолой. Зизнко-технические показатели материала (плотность 95-144 ;:r/i.r\ коэффициент теп-лопроьодности 0,041-0,050 Ет /См. К), про'лоеть при сжатии 0,01 -1,03 Ша. i 'jo.ie пяти циклов испшанкй при теипературе минус 50'С - 0,500,9?. ШЪ., а после 25 циклов попеременного увлажнения rf висушивани - 0,51-0,99 ЫПд) свидетельствует о хороших *; шлоизолируюпи:/ свойствах пенопластов и высокой стойкости к «ярищй>лльньы температурам и поперченному увлажнению и выеу-'.•теаиию.

' Существенное преимущество пенопласта на грануляте заключается и том. что он содержит до СО об. % минеральной составгякь дай. • Это способствует значите.ьноыу сокращению расхода дефинитной Смолы и сшшжию потароопасности.

ПРОИЗВОДСТВО МОКОВ JÍ ГРАНУЛЯТА. ííi основании результатов проведенных исследований разработай» .•«чхмоло'гичеч.кие динч;: по про|'."«чолстБу с использованием ячесоюю стекла! •геп.гэиэоляапочких плит и лепепс строительных слоков, акустических и осоСолегких цлк:-, .заполнителя бетона, теплоизоляционного jcoooлегкого заполнителя (рис. 6). Они ¿ложпы в основу проектов предприятий.

Рекомендуется слелуюцие области применения изделий и гранулята из ячеистсю стекла:

теплоизоляционного - изоляция жшга и промышленных зданий, помещений с низкими температурами, морозильных установок для получения кислорода, сам-несуиэд изоляция резервуаров для счз»ж»нного rana. изолиния иечгя и сушилок, иолов сель-

екохозяйствешна построек, трубопроводов и оборудования, судостроение, ракетная техника, связь и др; звукопоглощающего - декоративно-акустическая отделка внутренних помещений;

строительно-теплоизоляционного - внешняя и внутренняя поверхность ограждений, легкие самонесущие перегородки.

В и В О Л Н.

В диссертации прпведени результаты работы, направленной на решение крупной научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение: исследование и разработка искусственных ячеистых материалов, легких заполнителей и изделий, получаемых на их основе, по энергосберегающим технологиям.

Основные результаты работы.

1. Разработаны теоретические основы процесса реакционного спекания природных стеклообразукшх материалов со щелочными соединениями и их вспучивания при термообработка для получения ячеистых стекол.

2. Установлена правомерность рассмотрения сшси вулканическое стекло - гвдрошщ натрия как частных систем ЫО* -Ш ОН,

С'МцОз'65С02ОН- Проведенное теоретическое и экспериментальное исследование этих систем позволило определить, что энтальпии реакций силикатообразования преимущественно отрицатель ные. В области, богатой кремнеземом и алюмосиликатом. наиболее устойчивыми соединениями являются высококрешеземистые силикаты и алюмосиликаты. Исследование динамики синтеза вторичного стекла при реакционном спекании вулканических стекол с раствором гидроксида натрия показало, что при низких температурах синтезируются в основном гидратныо аморфные новообразования силикатов натрия и низкокр1Мнезе»листые алюмосиликаты, которые с подъемом температуры постепенно обогащаются кремнеземом и образуют химически стойкие вторичные стекла

3. Термодинамическим методом оценены составляющие статей энергетических затрат на вспучивание. Установлено, что теоретически общие энергетические затраты на вспучивание ячеистого стекла составляют 9.34 кг усл. топлива на 1м материала плотностью 290 кг/м3.

4. В ходе исследования кинетики реакционного спекания в системе щелочные алюмосиликати-кремнеэем-гидроксид натрия выявлен харастер влияния на процесс вида и количества реагирующих компонентов,поверхности их контакта,температуры и скорости ее нарастания.теплового прошлого спеков.

Сушка при температуре 100сС является не только технологическим процессом удаления несвязанной воды, но и одной из ступеней термообработки, при которой степень превращения достигает 0,59-0,64. Процессу реакционного спекания способствуют низкие шстивационные барьеры.

По степени активности при списании с гидрокеидом натрия вулканические породы располагаются в следующий ряд: перлит л:фаберский,перлит арагацкий.туф згавнату/.'скпЛ, туф октемберянс-кий.обсидиан арагацкий.туф артикосий,микроклин. Более высо!сая скорость взаимодействия перлитового стегсла по сравнению с туфовым определяет более низкие температуры вспучивания и более низкую плотность ячеистого стекла на основе перлита.

5. Выявлены качественные и количественные закономерности синтеза новых составов ячеистых стекол и разработаны новые составы и способы получения материалов теплоизоляционного и акустического назначения в виде изделий и грапулята,послужившие основой для разработки принципиальных технологических с-ем производства ячеистых стекол и залояешшэ в проекты заводов и цехов по производству блоков и граяулята.

G. Определены фиэико-механические и физию-химические свойства ячеистых стекол,полученных при реакционном спекании и вспучивании вулканических стекловатых пород п гидрогаида натрия в присутствии дополнительного газообразователя.

7. Па основе гранулированных ячеистых стекол с неорганическими п сргаличесюта связующими созданы эффективные конгломераты в виде плотпих и поризованннх массивов и изделий любых конфигураций для применения в строительстве и промъаленностн в качестве стенового материала,строительной и пропиленной теплоизоляции, хладоизоляций, материала для архитектурной и прсмллец-ной акустики и др.

Разработаны и внедрены високоз^кпгетп.» эноргосбэрзгатпге гранулятобетони для orparr^rrzix конструкций трои по плотности 700, С00 и ООО и прочности СО. 75 п 300, теплоизоляционные мо-роаостоЛпгэ Сэтсян плугностья GOCrtrAr'-.':;! изоляция дпипа изо-

термического резервуара природного синенного гааа.теилоиаола-шюнние волокнистоармированные материалы для изоляции печей, а также следующие нормативные документы: PC? АрмССр 222-71 "Блоки из пенокаиня'ЧТУ 7 Армсср 70-89 "Гравий и песок пеиостеклргра-нулятовые", ТУ 21 Респ. Армения 030-01 "Пеносте1слоп5анудятобе-тон шютрукционко-теплоизолящгашшй для наружных ограадаваах конструкций зданий и сооружений".

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЩШ ПО TELE ДИССЕРТАЦИИ. •

1. К вопросу исследования перлитов н обсидианов Арагацкого месторождения Армянской ССР. //Вопросы применения перлита в строительстве: Доклады участников совещания. Ереван, 1964.-С. 84-91 .(Соавт. U. ЕДарбшшн, А.ILШл1&овская, И.Э.Ованесова).

2. Исследование перлитов и обсидианов Арагацкого месторож,-дення //Тр. НШЖСа - II- Ереван: Стройиздат. 1966.-Вып. 3-С. 103110 (Соавт. U.Е Дарбиням, А. И. 1Ьли(<оБС1сая, И. Э.Ованесова).

3. Теплоизоляционный газобетон па пористых заполнителях // Тр. ПИЖСа - IL- Ереван СтроЯиэдат. 1966.-Вып.3-С.229-236 (Соавт. LI R Дарбшшн).

4. Исследование методом ш:-слектроскопии фазовых преврал??-ний, происходящих в п[-;цессе получения пенокамня //Неорганические материалы. - 1071. -Г. 7. -N11. -С. 2057-2060 (Соавт. С. А. Бахчи-сарайцева).

5. Термодинамический анализ реакций в смесях кварца с гидратом окиси натрия //Журнал пр1!«ладиой химии. -1973. -1111. С. 2421-242UСоавт. Б.iL Френкель, г. ¡¿Матвеев).

. б. Изучение взаимодействия перлита с гидроокисью натрия методом фазрвого химического анализа //Технология производства строительных материалов из природного ка>«ня: Тр. HJffiKCa -it Стро-йиздат, 1973.-Был. 6. - С.96-9С1 (Соавт. JL А. Элиазнн).

7, Исследование вмлния различных юшетических факторов на свойств-* пзкокакня //Технология производства строительных материалов из пригодного к^мня. Тр. ШШКСа. -Стройиздат, Walto. 6. -С. 100-102.

а Шностеюю и его применениз: Информ. листок АрмНИИНГИ. Сер. Проы-ть строит, материалов.-1974.-N5.

9. Реакции в смесях кварца с гидроокисью натрия и их тер-гэдинамика //Тр. НИИКСа -Ереван. 1074. -Еып. 7. -С. 221-230.

10. Кинетика спекания перлит-щелочных смесей //Тр. НШШСа. -Ереван. 1975. -Был. 8. -С. 197-202 (Соавт. Г. Г. Акопян).

И. Реакция в смесях алюмосилшсатов с гидратом окиси натрия и их термодинамика //Тр. НИИКСа.-Ереван, 1975. - Был. 0. -С. 203-П2.

12. Пеностекло из вул]ганичэсгага стекол //Тез. докл. на конф. "Лепсие заполнители и теплоизоляционные материалы в современном строительстве". -Киев. 1975. -С. 27 (Соавт. Г. Г. /ч-сопян).

1а Пеностекло из перлита //Промыпленность Арменши-1977. -1!6. -С. 35-38 (Соавт. Г. Г. Акопян. II. Г. Харагян).

• 14. Пористые изделия из обсидиана //ПрсЭшшегшость Армении. -1977. -N7. -С. 16 (Соавт. Г. Г. Акопян).

15. Перлитовые теплоизоляционные материалы //Тез. докл. X кбилейной объединенной сессии НИИ Закавгаяских республж по строительству. - Баку, 1977. -С. 71-73 (Соавт. Г. Г. Акопян, Р. с. $ар-мазян. В. Месропяи, П. ЦТононян, Г. О. Егияи).

15. йтетпка спекания неюторых склочных соединений с си-лиютгнл.о! материала.«! //ТрЛШКСа-Ереван, 1970.-Вып.9.-С. 109.

17. О применении гидрата сгсисн наг.™ в стегальной промьп-ленности //Промышленность Армении. -1970. -N2. -С. 43-44 (Соавт. Б. Я йжельптейн).

18. Декоративно-изоляционные изделия из перлитового пеностекла: Информ. листок АрмНШГГИ. Сер. Строит, материалы, 1978. -К4 (Соавт. Г. Г. Акопян).

19. ГОСТ 25226-82. Сырье перлитовое для производства вспученного перлита. Технические условия (Соавт. Г. Г. Акопян, К М. Тимофеева, А Е Алексеева, В а Новаторов, В. А. Богословский).

20. Пеиостеклогранулят из перлитовых порол //Стекло и керамика. -1994. -N3. - С. 3-4 (Соавт. М. Г. Бадалян, А. С. Даниелян).

21. Отходы каменных материалов - эффективное сырье для производства легких заполнителей: Ин4орм. листок АрмНИИНТИ. Сер. Отроит, материалы. -1983. -N8.

22. Новый материал для засыпной изоляции //Изучение природных каменных материалов и силикатного сырья. Разработка эффективной техники ч технологии производства: Сб. науч. тр. НИИКСа

Ереван, 1983. - с. 7!)-81 (Соавт. А. С. Даниелян).

Термодинамическая модель получения пе(юкямня (перлитового пеностекла) //Тез. докл. Всесоюэ. школы-семинара "Новое в иеиледотэничх и применении перлигов".-Ерепан, 1985.-С. 44-46.

24, Заполнитель из перлитового пеносте1иа //Тез. докл. Все-союз. школы-семинара "Новое в исследованиях и применении перли-тов".-Ереван. 1985.-С. 54-55" (Соавт. Г. Г. Татевосян. А.С.Данпе-ляи, Р. Р. Саркисян). '

£5. Granulated foairod class from peril to rocks //Glass and Ceramics 1934. -Vol. 41. -N3-4. -P. 102.

25. Пенокаыеиь - пористое стекло из вулканических стекловат/ ¡х пород //Тез. докл. Всесоюз. совещания "Добыча и обработка природного камня и использование его отходов".-Ереван,-1086. -С. 27-28 (Соавт. Г. Г. БабаяЮ.

. t 27. Зшпко-химическое исследование процесса получения пеностекла с целью уточнения параметров производства пеносгеклог-ранулата / /Природные кац^шше материалы п пути их комплексного использования: Сб. науч. тр. ИПЖСа, -Ереван. 1086. -С. 63-68 (Соавт. Р. Р. Саркисян, 3L С. Палбандян).

28. Пеностеклогрануляг из природного стекла //Проектирование и строительство объектов агропрома. Сер. Строит, материалы и »инструкции. Здания и сооружения: Зкепресс-шфор»А /ЩШЭЛсель-строй.-М .193?. - йлт. 11-0.12-13.

29. Zur Ггзге dor Blahfahigkeit t'lasartig erstarrtor vulkanischor fesloino //Sili!:attechnik. -1088. -Bd. 39. -Кб. -189190 (Соавт. 0. P.(.¡tschedlow-Petrossian).

- 30. Новая эффективная технология производства neirocTeima / /Исследования и разработ»са эффективных строительных материалов и технологии изготовления конструкций па их основе на предприятиях АПК: Сб. науч. тр.ЦШ!;ШСе;а>строя. -1Л. ,1988. -С.55-60 (Соавт. Р. Б. Оганесян,, Г. ИМурадян).

31. ТУ 7 ЛрмССР 70-89. Гравий и песок пенсстеклогранулято-

вые.

32. Поностеклогранулят и энергетическая оценка его технологии // Тез. докл. конф. "Иовые строительные материалы". - София - Варна. 1989.-С. 38 -33.

33. Губчатое ячеистое стекло //Эффективность комплексного использования каменного сырья: СБ. науч. тр. НИИКСа. -Ереван, 1988. -С. 69-62.

34. Исследования по корректировке соотавов пеностеклогра-нулята (и пеностекла) и уточнению режимов //Сб.тр. НИИКСа-Ере-в,ан-1989. -С. 36 - 40.

35. Многофункциональные ячеистые стекла из перлита // Тез. Л о! сл. на IY конф. по перлиту ( 30 лет венгерского перлита). -Будапешт, 1S89. с. 428.

36. Свойства легких бетонов на основе пеиостеклогранулятз //Прогрессивные ресурсосберегающие технологии производства строительных конструкций и изделий на предприятиях стройиидустрии агропрома: Сб. науч. тр. ЦШИЭПседьстроя. - И. ,1069. - 0.19-22 (Соавт. И. Е. Путляев, Л. IL Давидюк, м. р. Лрутюнян).

37. Ячеистое стекло н гранулят из забайкальского перлитового сырья //Стекло и керамика - 1G90. -N2. -С. 7.

38. Теплоизоляционный полимербетон на гранулированном яче-HCTCU стекле //Тез. докл. Есессвз. глиф. "Применение элективных П-бетонов в мзшностроеиии и строительстве". -М. -Вильнюс, 1039. -С. 48-50(Соавт. Л. К!. Дэнавуряи).

39. Легкий бетон на пеностеклогрануляхе //Бетон и железобетон. - 1000. -Ш1. - С. 15 -16 (Соавт. JL Е. Яутллев, Л. П. Дсши-дюк. Ы. Р. Аарутюнян).

40. Легкий бетон для дпнк газохранилищ в г. Лбовлне //ITpo-юшекное строительство.-1990.1Я1.-С. 1.ССоавт. И. Б.Путляев. , Л. ПДавидвк, М. Р. Арутюнян).

41. Многофункциональные ячеистые стекла из вулкан- ческих стекловатых пород //Стекло и керамика. -1991. М1-С. 5-6.

42. Ячеистые стекла из осадочных кремле;»емийтых пород //Стекло и керамика-1C91-IÎ3.-С. 3-4.

43. Теплоизолирующие качества ограхдавдех коя стругами! на основе пеностеклогранулята //Строительные материалы. -1991.-46. -С. 3-4.

44. Л. с. 292909 СССР, КНИ3 С 03 С 11/00. ШМХта для изготовления пеностеклогранулята //Открытия. Изобретения. -1071. И5

(Соавт. M В. Дарбиияи).

45. А. с. 44738? СССР. (Щ5 С 04 В 19/04. Сырьевая CliîCb // Открытия. Изобретения. -1974. -Н39(Соавт. Г. Г. Акопян).

46. А. е. 1073199 СССР, ИКИ* С 03 С 11/00. Смесь для изготовления пеностекла // Открытия. Изобретения. -1984.-Мб. (Соавт. Н. В. Несропян, А. С. Даниелян).

47. А. С. 1089069 СССР. 1ДО15 С 03 С И/00. Й1ХТП для получения пеностекла //открытия. Изобретения. -1984.-N16.'

48. А. с. 1265161 СССР, С 03 С 11/00. Состав для получения пористых гранул // Открытия. Изобретения.-1986.-1)39 (Соавт. Я Г.Бадалян, 1С. Даниелян, Н. В. Несропян).

49. А. с. 1426955 СССР. С 03 С 6/00. 11/00 С 04 В 38/10. Шихгадля получения гранул ячеистого стекла// Открытия. Изобретения.- 1988-И36 (Соавт. Г.Г.Бабаян. Р. Р.'Саркисян. И 0. Афршсян, ¡1С. Гаспарян).

50. А. с. 1440895 СССР, 1Шб С 04 В 33/08, 28/26. Способ изготовления силикатных материалов // Открытия. Изобретения. -1988. -1144. (Соавт. Р.Р.Саркисян, 1£С.Гаспарян).

•• 51. А. с. 1470692 СССР. ШИ5 С 03 В 11/00. Сосотав для получения пористых гранул //Открытия, изобретения. -1939. -N13 (Соавт. Г. Г. Еабашг,С. А. Дашшн.З. Л. Гогиян.Р. Е Шычздг.Л. 3. Казар;ш).

52. Л. с. 1470"05 ССОР, ¡ДШ5 С 04 В 26/04, 38/03, 14/24. Композицйя для изготовления теплоизоляционного материала // Открытия. Изобретения. -1359. -N'13 (Соавт. Г. Г. Акопян. Л. М. Азнаву-Р5Ш, Р. С. вэрмаэян).

53. А. с. 1502529 СССР. Ши1*С 04 В 20/34. Сырьевая спесь для изготовления теплоизоляционного материала //Открытия. Изобретения. -1989. -N31 (Соавт. Р. Р. Саркисян. Л Л. Элиаэяа. Р. И Язычян).

54. А. с. 1548195 СССР. ЫШ15С 08 В 61/10. Гомпозицил для пенопласта //Открытия. Изобретения. -1990. -!!9 (Соавт. Л. К Азнавурян).

55. А. с. 1696403 СССР. Ш315 С 04 В 28/04, С 04 В 18/04. Состав для получения декоративно-облицовочного материала // Отбытия. Изобретения. -1983. -¡115 (Соавт. Э. А. Гогажш. А. л. Галбап-дян, Г. А. Арутшяи. А. Г. Асряп).

4.К .Сасс/:Л'с