автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Пеностекло на основе стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз

На правах рукописи

ПЕНОСТЕКЛО НА ОСНОВЕ СТЕКЛОБОЯ И ГОРНЫХ ПОРОД С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФАЗ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

д 9 НОВ

Улан-Удэ - 2009

003483779

Работа выполнена на кафедре «Производство строительных материалов и изделий» в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Дамдинова Дарима Ракшаевиа Официальные онноненты:

доктор технических наук, профессор Свиридов Василий Лаврентьевич

кандидат технических наук, доцент Марактаев Константин Максимович

Ведущая организация:

Ассоциация «Дарханинвестстрой» (г. Улан-Удэ)

Защита состоится « 27_» ноября 2009 г. в 1400 часов на заседании диссертационного Совета ДМ 212.039.01 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в, Зал Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГТУ

Автореферат разослан «_» ___2009 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук

Л.А. Урханова

Актуальность работы. Осуществление мероприятий по повышению энергоэффективности существующих и вновь возводимых объектов строительства в рамках ФЦП «Доступное и комфортное жилье гражданам России» требует внедрения конкурентоспособных теплоизоляционных материалов, отвечающих современным требованиям по теплозащите зданий и сооружений. Данная проблема особенно актуальна в регионах Сибири и Дальнего Востока, где эффективная теплоизоляция может дать значительный экономический эффект.

Несмотря на научно-технические результаты, полученные в области теории и практики пеностекол за последние 15-20 лет, в настоящее время пеностекло производится лишь в нескольких городах России, что обусловлено рядом факторов как экономического, так и технологического характера. В связи с этим целесообразным представляется усовершенствование составов и технологических решений по получению пеностекол на основе комплексного использования и учета особенностей горных пород и стеклобоя.

В качестве рабочей гипотезы автор выдвинул тезис о том, что комплексное использование стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз, подвергнутых механохимической активации и применение предварительной подготовки пенообразующих смесей позволят создавать пеностекла с регулируемыми свойствами по энергосберегающей технологии.

Основная цель работы заключалась в разработке составов и технологии получения пеностекол с заданными свойствами на основе стеклобоя и горных пород повышенной кристалличности с использованием механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: научное обоснование интенсификации процессов обжига пеностекол при комплексном воздействии механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз;

исследование физико-химических процессов поризации алюмосиликатного расплава при получении пеностекол систем "стеклобой-витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и разработка составов пеностекол;

- изучение влияния механохимической активации сырья и предварительной выдержки прессовок в нормальных условиях и в условиях пропаривания на структуру и свойства пеностекол;

- оптимизация составов, условий подготовки сырья и шихты, температуры обжига и физико-химические исследования структуры и свойств пеностекол систем "стеклобой-витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода";

3

разработка параметров технологии производства пенэстекол с использованием мехаиохимичсской активации и предварительной подготовки пенообразующпх смесей и опытно-промышленное опробование результатов исследовании.

Научная новизна работы.

Разработаны научные подходы к получению пеностекол на основе стеклобоя и пород с повышенным содержанием кристаллических фаз по энергосберегающей технологии за счет интенсификации процессов обжига пеностекол при комплексном воздействии мехаиохимичсской активации исходного сырья и предварительной подготовки пенообразующпх смесей.

Доказано, что мсханоакгивация исходных пород и стеклобоя приводит к изменениям в микроструктуре пеностекол, которые отражаются на формировании норовой структуры пеностекол, благодаря развитию процессов самоорганизации в поризуемой системе. Показано, что плотность пеностекол при использовании механоактивации возрастает при переходе от пеностекол системы "стеклобой - цеолитсодержащая порода" к пеностеклам системы "стеклобой-витрокластический туф" при прочих равных условиях.

Установлено, что наряду с механоактивацией исходного сырья, на формирование структуры и свойств пеностекол существенное влияние оказывают структура пород и предварительная подготовка пенообразующих смесей в виде выдержки в нормальных условиях и пропарки прессованных сырцов из тонкомолотых сырьевых компонентов, затворенных щелочным раствором. Предварительная подготовка прессованных сырцов перед обжигом интенсифицирует поризацию пеностекол вследствие интенсивного подвода щелочных ионов к тонкомолотым частицам компонентов, в полости и каналы цеолитовых минералов, содержащихся в исходных породах, и образованию в них гидроксильных групп, которые при температуре обжига способствуют увеличению газовой фазы в поризуемой стекломассе.

Получены регрессионные уравнения основных свойств пеностекол систем "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и "стеклобой-

витрокластический туф", необходимые для оптимизации параметров технологии пеностекол с использованием мсханохимической активации и предварительной подготовки пенообразующпх прессовок перед обжигом.

Установлены зависимости физико-технических свойств пеностекол от химико-технологических параметров, как соотношение в шихте компонентов, содержание щелочного компонента, механоактивации пород, режимы предварительной обработки, обжига и т.д.

Практическая значимость работы.

Разработаны составы для получения теплоизоляционных изделий со средней плотностью 245-950 кг/м" и 200-500 кг/м', прочностью при сжатии 1,7-12,0 МПа и 1,6-3,5 МПа соответственно из пеностекол систем "стеклобой-витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода".

Предложен способ получения пеностекол с улучшенными физико-техническими свойствами, заключающийся в предварительной подготовке пенообразующих прессовок с использованием разработанных составов (заявка на изобретение).

Проведена промышленная апробация технических решений по получению теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий из разработанных пеностекол.

Определены технико-эксплуатационные показатели пеностекол и подготовлен Инвестиционный проект по организации промышленного производства пеностекол в г. Улан-Удэ.

Внедрение.

На основе проведенных исследований проведено опробование в производственных условиях ООО "Карьер" (г. Иркутск).

На защиту выносится:

научное обоснование эффективности механохимической активации исходного сырья и предварительной подготовки прессованных сырцов при получении пеностекол на основе стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз;

- экспериментальные данные по разработке составов и способа получения пеностекол в системах "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и "стеклобой-витрокластический туф";

результаты изучения влияния составов пеностекол; механоактивации сырья, щелочного компонента, предварительной выдержки пенообразующих образцов-прессовок и температуры обжига на структуру и свойства пеностекол;

- результаты оптимизации составов, условий подготовки сырья и шихты, температуры обжига и физико-химических исследований структуры и свойств синтезируемых пеностекол;

- результаты исследований физико-технических свойств пеностекол;

- технико-экономическое обоснование эффективности производства изделий из пеностекол и результаты внедрения.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Жилище» и «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья» на 1996-2010 г.г., гранта Администрации г. Улан-Удэ (2008 г.).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на Всерос. науч.- технич. конфер. "Молодые ученые Сибири" (Улан-Удэ, 2003), междунар. науч.-практич. конфер. "Энергосберегающие и природоохранные технологии" (Томск-Улан-Удэ, 2005); "Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии" (Белгород, 2007); "Строительный комплекс России: Наука. Образование, практика» (Улан-Удэ, 2008); The 3rd International Conference on Chemical Investigation & Utilization of Natural Resources

5

(Ulaanbaatar, Mongolia, 2008); IV Всерос. коифер. студентов, аспирантов и молодых ученых "Теория и практика повышения эффективности строительных материалов" (Пенза, 2009), научных конференциях ВСГТУ (Улан-Удэ, 2006-2009). Диплом ЗАО "Улан-Удэнская ярмарка" за участие в международной выставке "Стройка-2008".

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях, в т.ч. 2 статьи в журналах по реестру ВАК Российской Федерации.

Структура и оГп.см диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глан, общих выводов, списка литературы из 138 наименований и приложений. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включая 24 рисунка, 20 таблиц.

Достоверность. Обоснованность и достоверность основных положений и выводов работы обусловлены объемом выполненных экспериментов с использованием рентгенографического, ИК-спектроскопического анализов, электронной микроскопии, а также методов математического планирования и статистической обработки.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во- введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы. Выбор темы обусловлен необходимостью проведения исследований по комплексному использованию местного минерального сырья с повышенным содержанием кристаллических фаз и стеклобоя и поиска путей интенсификации процессов обжига с целью создания пеностекол с заданными свойствами.

Первая глава содержит анализ теоретических предпосылок и химико-технологических подходов к получению пеностекол на основе стеклобоя и горных пород и определение путей рационального использования природного сырья с повышенным содержанием кристаллических фаз в сочетании со стеклобоем для получения пеностекол по энергосберегающей технологии. Выдвинута рабочая гипотеза, сформулированы цель и задачи исследований.

Среди теплоизоляционных материалов особое место, благодаря хорошему сочетанию теплоизоляционных и конструктивных свойств, занимает пеностекло. Предложенные в 1932 г. создателями технологии (Китайгородский, Бутт, Кешишян) технологические решения по получению пеностекла, включающие, варку стекла из минеральных компонентов, грануляцию, и вспенивание измельченного стекла и газообразователя, претерпев лишь некоторые изменения в части аппаратного оформления, используются и в настоящее время.

Вопросами синтеза пеностекол занимаются такие ведущие вузы и научные, учреждения страны, как МГСУ (Москва), ИХС РАН (Санкт-Петербург), ЬГ ГУ им. В.Г. Шухова (Белгород), ВГАСУ (Воронеж) и др.

6

Значительный вклад в теорию и практику пеностекол сделан белорусской научной школой пеностекла под руководством Б.К Демидовича, сотрудниками НПО "Камень и силикаты" (Ереван) и др. В Минском НИИСМ получены пеностекла высокоглиноземистых составов, из стеклобоя и углеродистых газообразователей с использованием брикетирования увлажненных шихт. В Ереване пеностекло получали спеканием стекловулкааических пород Арагацкого месторождения со щелочным компонентом.

С использованием цеолитизированных пород получены пеноматериалы (Л.К. Казанцева, Б.А. Фурсенко и И.А. Белицкий, ИГР СО РАН, Новосибирск, В.И. Верещагин, Политехнический университет, Томск, Г.И. Овчаренко и B.J1. Свиридов АлтГТУ им. И.И. Ползунова, Барнаул). Исключение процесса помола при получении пеноматериалов на основе цеолитизированных пород компенсируется температурой обжига и добавлением стеклобоя.

При получении пеностекла из стеклобоя показано (В.А. Лотов и Е.В. Кривенкова, ТПУ, Томск), что предварительное уплотнение'шихты способствует формированию малых начальных размеров пор, равномерной пористости по объему и интенсификации процесса спекания шихты в период ее прогрева.

М.С. Гаркави и Н.С. Кулаевой (МГТУ им. Носова, Магнитогорск) установлено, что параметры уплотнения (давление, скорость его приложения, длительность выдержки) определяют свойства брикетов на жидкостекольном связующем и получаемого из них пеностекла.

Литовскими исследователями (К.К. Эйдукявичюс, В.Р. Мацейкене и др.) для усреднения химического состава различного стеклобоя при получении пеностекол предложено использование натриевого жидкого стекла, за счет химического взаимодействия которого с поверхностью частиц измельченного стеклобоя образуются силикаты, содержащие связанную воду, которая и вспучивает расплав.

В исследованиях A.A. Кетова, А.И. Пузанова и др. (ПГУ, Пермь) для получения пеностекла предложены композиции из тарного стекла, силиката натрия и древесного угля. При взаимодействии щелочи и кремнезема стеклообразных силикатов образуется раствор силиката натрия, который способствует образованию прочных композиций.

Поиски путей получения пеностекол со стабильными свойствами по сокращенной схеме привели к созданию пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя. В исследованиях А.Д.Цыремпилова, Д.Р. Дамдиновой, П.К. Хардаева и др. (Улан-Удэ, ВСГТУ) повышению эффективности пеностекол способствовали механо- и щелочная активация сырьевых компонентов, а для регулирования поровой структуры и свойств пеностекол - применение добавок-катализаторов и специальных технологических приемов термообработки.

7

Использование горных пород, в том числе энергонасыщенных эффузивных пород при получении из них пеностекол по сокращенной технологии, как правило, требует подшихтовки стеклобоем и (или) добавки щелочного компонента, а также гонкого измельчения и механоактивации. Удельная поверхность, являясь кинетическим фактором, предопределяет энергозатраты при обжиге пеностекол. В особенности это важно для получения качественных пеностекол при непосредственном вспенивании размягченной стекломассы, поскольку в этом случае все-таки трудно добиться той степени однородности расплава, которая достигается при высокотемпературной варке. Несомненна также роль химического и фазового составов исходного сырья, которые также предопределяют энергозатраты производства пеностекла.

Вышесказанное обусловило интерес к исследованию вопроса о получении пеностекол на основе стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием минералов, в частности цеолитовых, обладающих кристалличностью структуры. Цеолитовые минералы характеризуются сообщающимися между собой окнами, каналами и полостями на уровне кристаллической решетки, которые обусловливают уникальные свойства цеолитов, как ситовой эффект, высокие ионообменные, сорбционные и каталитические способности. Вероятно, указанная особенность цеолитовых минералов, которые содержатся в исходных породах в данной работе, должна проявиться при предварительной обработке прессовок-сырцов перед обжигом и повлиять на структуру и свойства синтезируемых пеностекол.

Представляется целесообразным предварительную обработку прессовок-сырцов проводить в сочетании с механо- и щелочной активацией исходного сырья в качестве дополнительного вклада в снижение энергии активации процессов обжига.

Во второй главе представлены характеристики химико-минералогического состава исходных компонентов и методов исследований. В соответствии с выдвинутой гипотезой в качестве основных компонентов рассмотрены витрокластический туф (ВТ) Республики Бурятия и цеолитсодержащая порода (ЦСП) Усть-Илимского месторождения и бой тарного стекла (Сб) (табл. 1).

Таблица I - Химический состав сырьевых материалов

Сырьевые материалы Содержание оксидов, масс. %

8Ю2 А1203 Ре203 РеО СаО М£0 ТЮ2 я2о 80;, ппп

ВТ 70,08 14,40 0,97 0,07 1,95 0,30 0,06 5,38 0,02 6,40

ЦСП 69,09 14,49 2,60 0,10 1,40 1,07 0,41 5,09 следы 4,17

Сб 72,50 2,00 - - 6,00 3,50 - 15,5 0,50 -

Для получения тонкомолотого порошка пород и стеклобоя соответственно использовали стержневую вибрационную мельницу и шаровую мельницу марки МБЛ. Удельная поверхность порошков определяли на приборе ПСХ-2. Физико-механические и физико-технические свойства пеностекол определены по стандартным методикам. Эксперименты проведены с привлечением методов математического планирования и статистической обработки данных.

Методологически эксперименты проведены с использованием некоторых ранее примененных в рамках научной школы ВСГТУ способа механоактивации компонентов шихты, введения в шихту концентрированного водного раствора NaOH и приготовления при определенной влажности сформованных образцов-прессовок и последующего их обжига (патенты № 2164898, 2005103210/03).

ИК-спектроскопию, РФА и электронную микроскопию проводили в' ЦКП ВСГТУ соответственно на ИК-Фурье спектрометре Nicolet-380 (Thermo Electron Corporation, США), рентгеновском дифрактометре ДРОН-7 (НПП «Буревестник», г. Санкт-Петербург) и на растровом электронном микроскопе JSM-6510LV JEOL (Япония) с системой микроанализа 1NCA Energy 350, Oxford Instruments (Великобритания).

Исследования состава и структуры исходных сырьевых материалов показали следующее. По данным РФА, структура витротуфа (ВТ) характеризуется интенсивными рефлексами кристобалита (4,114; 3,951; 2,423 А). Меньшие рефлексы показали ортоклаз (5,068; 2,959; 2,788 Â), морденит (9,025; 6,657, 4,623 Â), кварц (3,401; 1,953 Л), монтмориллонит (3,153 Л) и др. Витротуф содержит до 20-25% вулканического стекла.

Цеолитсодержащая порода (ЦСП) представлена главным образом ортоклазом (4,23; 3,326; 1,539 Â), монтмориллонитом (4,439 Â), морденитом (8,845; 2,276 Â) и в меньшей степени кристобалитом (2,449 Â) и кварцем (2,127; 1,814; 1,67; 1,373 Â). Причем наибольшая интенсивность в ЦСП принадлежит ортоклазу - калиевому полевому шпату, который, как известно, в качестве интенсификатора вводят в керамические массы для увеличения количества образующейся при спекании жидкой фазы.

Таким образом, несмотря на близость химического состава, породы отличаются фазовым составом. Вместе с тем, ИК-спектроскопия пород и стеклобоя показала некоторую общность их характеристических полос. На наличие в структуре сырьевых материалов водородных связей, образованных с гидроксилами, связанными с атомами кремния указывают валентные колебания ОН групп молекул Н20 (2878 см"1).

Полосы поглощения у частот 1042-1008 см 1 в структуре исходных веществ характеризуют валентные колебания силоксановых групп, а у частот 772...793 см"' - наличие модификаций кремнезема в ЦСП и витротуфе.

Стеклобою в составах пеностекол отведена роль среды, в которой при температуре пиропластического состояния расплава протекают физико-химические процессы растворения легкоплавких составляющих пород, силикато-, стеклообразовання и поризации.

Комплексное использование стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз, подвергнутых механохимической активации, и применение предварительной подготовки пенообразующих смесей позволят интенсифицировать процесс обжига пеностекол. Ионообменная, сорбциониая и каталитическая способности цеолитов, а также значительное количество связанной и структурной воды в структуре витротуфа и цеолитсодержащей породы также рассматриваются как факторы, которые способствуют интенсификации процесса обжига.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований физико-химических процессов получения пеностекол.

Отличительной особенностью предлагаемых автором технических решений является комплексное использование стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических, в том числе цеолитовых, фаз и применения предварительной обработки сформованных сырцов перед обжигом.

На начальном этапе было изучено комплексное влияние состава стеклошихты, щелочного компонента и Тоб1К. на свойства пеностекол систем "стеклобой-ВТ" и "стеклобой-ЦСП", реализован ПФЭ 23. В таблице 2 Ъ\ -температура обжига, °С; - содержание стеклобоя, масс.%; г3 -содержание щелочного компонента, масс.%.

Параметрами оптимизации являются средняя плотность (далее плотность) у, и прочность уг пеностекол.

Диапазон изменения содержания стеклобоя принят из условия получения пеностекол обеих систем с плотностью р0 < 700.. .750 кг/м3 при Т < 875 °С и содержании щелочного компонента не более 10%. Предварительно были определены оптимальные удельные поверхности порошков пород на уровне 400 450 м2/кг и стеклобоя ~ 350 м2/кг.

Таблица 2 - Условия эксперимента

г. г2 23

Основной уровень 20, 850 60 8

Интервал варьирования Д 25 20 2 .

+ 1 875 80 ,10

-1 825 40 , . 6 .:

Регрессионные уравнения, характеризующие взаимосвязь основных физико-механических свойств пеностекол и химико-технологических факторов, представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Уравнения регрессии у, =/(хь х2, х3)

Для пеностекол системы «стеклобой-цеолитсодержащая порода» ~У\= 4]5,3 -67х, - 162,75х2 — 114,25х3 + 17,5 х,х3 +49,25 х2х3+21б х|х2х3~

_у2 = 3,6 - 1.2x1 — 0,63х2 - 1,03 х3 +0,45X1X3 _

Для пеностекол системы «стеклобой-витрокластический туф» У\ = 525/Г97,13хг 183~13х2- 87,38хП7ЛЗх|х3+29,63х2х3+261,13 х,х2х3 у2 = 4,35- 1,15x4-- 0,53 х3-1,18х|х2-0,88х|х3_

Установлено, что- средняя плотность пеностекла, которая определяет его физико-технические свойства, зависит от соотношения стеклобоя и породы, щелочного компонента и температуры обжига. С ростом указанных факторов происходит снижение плотности пеностекол, что можно объяснить снижением энергии активации поризации алюмосиликатного расплава в результате комплексного воздействия факторов.

С помощью установленной функциональной связи между входными параметрами и показателями свойств пеностекол построены соответствующие номограммы, по которым определены условия, необходимые для получения пеностекол с заданными свойствами (рис.1).

с „, Содержание егеклоЕшг, %

содержание стеклоооя, %

Рисунок 1 - Изолинии средней плотности и прочности при сжатии пеностекол системы "стеклобой-ВТ" и "стеклобой-ЦСП" в зависимости от содержания

стеклобоя и Тобж

Аналогичные номограммы получены при установлении взаимосвязи свойств пеностекол от содержания щелочного компонента.

Установлено, что, несмотря на повышенное содержание в витрокластическом туфе стекловидной фазы по сравнению с цеоли!содержащей породой пеностекла системы "Сб-ЦСП" обладают меньшей плотностью, чем пеностекла системы "Сб-ВТ". Это свидетельствует о том, что на плотность пеностекол влияет главным образом структура кристаллической фазы в исходной породе. РФА показал, что в витротуфе наибольшую интенсивность рефлекса характерна для кристобалита, а в ЦСП для менее тугоплавкого ортоклаза.

В результате комплексного механо- и щелочного воздействия на этапе подготовки шихты, а затем термического воздействия при обжиге происходит значительная аморфизация кристаллических фаз, о чем свидетельствует заметное уменьшение интенсивности пиков на РФА пеностекол обеих систем.

Микроструктура пеностекол, полученных при оптимальных режимах, показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Электронная микроскопия пеностекол систем "стеклобой-ВТ" (а) и "стеклобой-ЦСП" (б) при 30-кратном увеличении

Согласно классификации И.А. Рыбьева, синтезируемые пеностекла могут быть отнесены к обжиговым строительным стеклоконгломератам, в которых вяжущая часть представлена затвердевшим алюмосиликатным стеклорасплавом, а поры являются как бы специфической разновидностью заполнителя. Микроструктура пеностекла представлена стеклофазой, которая состоит из легкоплавких компонентов, которые не успевают выкристаллизовываться ввиду большой скорости остывания расплава. Вспучиванию а, следовательно, поризации в процессе обжига, подвергается стеклофаза, находящаяся в пиропластическом состоянии. При этом стеклофаза цементирует отдельные кристаллы или сростки кристаллов, как новообразованные, так и перешедшие из исходного минерального сырья.

Механизм вспучивания смесей из рассматриваемых пород и стеклобоя в присутствии щелочного компонента определяется общими закономерностями ценообразования в пиропластических силикатных системах.

Условием получения оптимальной ячеистой структуры пеностекла является соответствие температур перехода стекла в пиропластическое состояние и начала активного газообразования. Обеспечение этого условия зависит от ряда факторов, как соотношение в шихте стеклобоя и породы, механоактинация и содержание щелочи. В данной работе интенсифицирующее влияние этих факторов подтверждается при получении пеностекол на основе стеклобоя и пород с повышенным содержанием кристаллических, в том числе цеолитовых, фаз.

В технологии производства пеностекол по сокращенной схеме значительная роль в формировании структуры и свойств материала принадлежит подготовительным операциям. На этом этапе раскрываются потенциальные свойства сырьевых материалов, и достигается повышение их активности различными способами, которые направлены на интенсификацию физико-химических процессов на основной технологической операции - вспенивании при обжиге.

Представляло интерес изучение влияния предварительной выдержки формованных образцов-прессовок перед обжигом на структуру и свойства пеностекол. На первоначальном этапе образцы модельных составов подвергали предварительной выдержке при нормальных условиях. Для исключения беспрепятственного ухода физически связанной влаги из образца-сырца его помещали в эксикатор. После выдержки в течение 6-8 ч образцы обжигали при Гобж. = 825...875 °С и охлаждали вместе с печью. Об эффективности предварительной выдержки судили по изменению макро- и микроструктуры, а также изменению свойств пеностекол (рис. 3). р о, кг/мЗ

700 -600 -500 -400 -

300 -|

200 -

825 835 845 855 865 875 Т' оС

—■— контрольное пеностекло системы "Сб-ВТ" без выдержки —•— контрольное пеностекло системы "Сб-ЦСП" без выдержки —□— пеностекло системы "Сб-ВТ" с выдержкой —О— пеностекло системы "Сб-ЦСП" с выдержкой

Рисунок 3 - Влияние предварительной выдержки и Тобж. на плотность пеностекол систем "стеклобой - ВТ" и "стеклобой-ЦСП"

825 835 845 855 865 875

Установлено, что в результате обжига пеностекол при Т = 825...875 °С <; использованием предварительной выдержки перед обжигом в течение 6-8 часов плотность пеностекол системы "Сб-ВТ" в среднем уменьшается на 20%, а пеностекол системы "Сб-ЦСП" - на 10-15% по сравнению с контрольными пеностеклами.

Предварительная выдержка в нормальных условиях приводит к структурным изменениям в пеностекле. Это, вероятно, вызвано тем, что в результате интенсивного проникновения ионов натрия в структуру (окна, каналы и полости) кристаллической решетки цеолитового минерала происходит ослабление связей 81-0 тетраэдров 5Ю4 с образованием связей 81-0->1а, на что указывает изменение интенсивности поглощения у частоты 950 см"1 в структуре модифицированных пеностекол (рис. 4).

1 - без выдержки; 11 - с предварительной выдержкой Рисунок 4 - ИК-спектры пеностекол системы "Сб-ВТ"

Установлено, что эффект от предварительной выдержки несколько ослабевает при переходе пеностекол системы "Сб-ВТ" к пеностеклам системы "Сб-ЦСП". Это можно объяснить меньшим, чем в витротуфе, содержанием в ЦСП минерала морденита (ЫагКгСаХАЬБпоОг^НгО.

Некоторое ослабление интенсивности полос поглощения в диапазоне частот 750-800 см"' (рис. 5) связано с аморфизацией в туфе модификаций кремнезема. В структуре пеностекол системы "Сб-ВТ" при использовании предварительной выдержки возрастает интенсивность поглощения у частоты 2350 см"1, что свидетельствует об активизации процесса разложения различных карбонатов.

ИК-спектры пеностекол систем "Сб-ЦСП" показали наличие в структуре этих пеностекол молекулярной воды и воды в виде свободных ОН-групп (1650-1680 см"'). Причем предварительная выдержка сильно не повлияла на интенсивность , полос. Это позволяет заключить, что в рассматриваемой области температур вода, как молекулярная вода, так и ОН-группы, еще остается в структуре пеностекла, не выполнив в полной мере функцию вспучивающего агента.

Если учесть, что общее содержание минерала монтмориллонита ЛЬОгЗ^ ЗЗЮг'пНгО в цеолитсодержащей породе составляет ок. 80% и наличие воды в мордените (ЫагКгСа^А^^оОг^^НгО, то сохранение полос поглощения у частот 1650-1680 см"1 на ИК-спектрах пеностекол системы "Сб-ЦСП" вполне объяснимы.

Механизм физико-химических процессов при предварительной выдержке прессовок заключается в диффузии щелочных ионов вовнутрь частиц твердого вещества и абсорбции их в полостях и окнах цеолитов с образованием гидрофильных слоев, связей ОН-групп с аморфизированных в результате механоактивации кремнеземом и т.д. Указанная особенность горных цеолитсодержащих пород в настоящей работе может рассматриваться как дополнительный, причем неэнергозатратный способ интенсификации процесса обжига наряду с механохимической и высокотемпературной активациями.

Очевидно, диффузия щелочных ионов в структуру материала может быть ускорена при создании благоприятных термовлажностных условий. Известно, что повышение молекулярно-теплового движения способствует рассредоточению молекул адсорбируемого вещества и выравниванию его концентрации в объеме среды.

Представляло интерес изучение влияния предварительной выдержки прессовок-образцов в термовлажностных условиях (пропарки) на формирование структуры и свойств пеностекол. Для выяснения комплексного влияния состава стеклошихты, Тобж. и условий предварительной обработки сформованных прессовок на свойства пеностекол в работе проводился ПФЭ 23. В качестве факторов выбраны: г\ - температура обжига, °С; гг - содержание стеклобоя, масс.%; -предварительная обработка прессовок (табл. 4).

Таблица 4 - Условия эксперимента

21 Т-1 г3

Основной уровень 900 70 -

Интервал варьирования Д г(. 25 20

+ 1 ;. . 925 ;; 80 пропарка

-1 -875 60 н.у.

В экспериментах использованы порошки пород, подвергнутые механоактивации в вибромелышце (для пород 8уд = 400-450 м2/кг и для стеклобоя - 350 м7кг). Содержание щелочного компонента (ЫаОН) принято на уровне 6%. В качестве параметра оптимизации рассматривались средняя плотность р0 , кт/м" (У,) и прочность при сжатии 11сж, МПа (У 2). Регрессионные уравнения. основных физико-механических свойств пеностекол от химико-технологических факторов представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Уравнения регрессий у, =/(хь х2, х3 ) для пеностекол систем _"стеклобой-витротуф" и "стеклобой-ЦСП"_

Система "стеклобой-витротуф"

Без механоактивации у, 429 80х| - 157х2- 80,Зх3 + 53,5 х,х3 + 25,8 х2х3 + 216 х|х2х3

у2 3,59- 1,5х,-2,0х2-0,61х3+1,34x^+2,3 х,х2х3

С механоап ивацией у, 507 - 81х,- 162х2--92,6х3+54,4х,х2+22,9х,х3 + + 220 х|х2х3

у2 4,67- 1,7х| - 2,3 х2 - 0,84 х3 + 1,56х,х2 + 2,7х,х2х3

Система "стеклобой-ЦСП"

Без механоактивации у,- 313-ЗОх,-68,75х;,- 55,25х3 + 121 х,х2х3

у2= 1,9- 0,41 х2 - 0,3 1х3 + 0,71 х[х3 х3

С механоактивацией у, = 380 - 30,25xj - 78,75x2- 11,25х3+ 123,75 х,х2х3

у2 = 2,6 0,2х, - 0,54 х3 + 0,85Х[х3

Для выяснения роли механоактивации в формировании структуры пеностекол рассматриваемых систем эксперименты проводились с применением и без применения виброизмельчения пород (рис. 5). Ранее проведенными исследованиями при получении пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя была установлена склонность к уплотнению структуры пеностекол при увеличении продолжительности механоактивации порошков. Причем эта тенденция усиливалась при увеличении в составах стекловидных компонентов. В данной работе механоактивация изучалась по отношению к горным пород с различным содержанием кристаллических фаз.

безМА с МА ос! МЛ с МА

1 - пропарка; II - выдержка при н.у.; Ill - без обработки

Рисунок 5- Влияние механоактивации (МА) и видов предварительной обработки на плотность синтезируемых материалов.

16

Установлено, что плотность пеностекол рассматриваемых систем при использовании механоактивации пород и предварительного пропаривания образцов-прессовок увеличивается в среднем на 15%. На ИК-спектрах пеностекол отмечено увеличение интенсивности полос поглощения у частоты 940 см"', указывающее на активизацию образования щелочных алюмосиликатов в структуре пеностекол. Причем пеностекла системы "стеклобой-ВТ" в большей степени реагируют на механоактивацию породы, чем пеностекла с использованием стеклобоя и [ДСП. Это связано с более стекловидной структурой витрокластического туфа, которая обусловливает повышенную активность к процессам структурообразования в стекле.

Эффект от использования вышеуказанных способов предварительной подготовки шихты и образцов-прессовок отражается главным образом на уплотнении структуры пеностекол и упорядочения поровой структуры пеностекол. Без применения механоактивации пород и пропаривания можно получить материал с неупорядоченными порами, раковинами и кавернами (рис. 6, а и в), а при использовании этих методов материал с улучшенной поровой структурой (рис. 6, б и г).

а, в - 5ез механоактивации; б, г— с механоактивацией Рисунок 6 - Снимки электронной микроскопии пеностекол систем "стеклобой-нитротуф" (а, б) и "стеклобой-ЦСП" (е, г)

С использованием полученных регрессионных зависимостей, построены номограммы основных свойств пеностекол систем "стеклобой-витротуф" и "стеклобой-11СП", по которым можно определить оптимальные составы и режимы предварительной подготовки пород и условия предварительной выдержки образцов-прессовок перед обжигом.

взфл

•>.*< ' /' ' / / 545«,« / ., , ■

•■«В7/ / • / /, / /

• ' / / 'У

/ »ж».

■¿в!

а)

б)

Шш

/

ИМ

||

Н

: ,. /;! 11)

п ///

«; 13 г;

а, в - без механоактивации; б, г - с механоактивацией

Рисунок 7 - Изолинии плотности и прочности пеностекол системы "стеклобой-ВТ" (а, б) и "стеклобой-ЦСП" (в, г) в зависимости от содержания стеклобоя и условий предварительной выдержки (Т = 400 °С)

При применении механоактивации пород происходит заметное уплотнение структуры с формированием в материале пор диаметром менее 0,5... 1,0 мм. При предварительной подготовке прессовок перед обжигом средняя плотность пеностекол понижается в ряду использования режимов: без выдержки —> выдержка в нормальных условиях —> пропаривание образцов- прессовок над кипящей водой.

Таким образом, учет особенности цеолитсодержащих горных пород абсорбировать щелочные ионы, влияния механоактивации и пропаривания на процесс поризации стекломассы позволяет направленно регулировать поровую структуру пеностекла и создавать материалы с заданными свойствами.

В четвертой главе изучены физико-механические и эксплуатационные свойства пеностекол: средняя плотность, прочность при сжатии, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и химическая устойчивость (табл. 6).

Средняя плотность определялась на трех параллельных образцах пеностекол оптимальных составов размером 5x5x5 см. Коэффициент теплопроводности пеностекла определен электронным измерителем теплопроводности ИТП - МГ4 согласно ГОСТ 22024-76. Затем образцы испытывали на сжатие на гидравлическом прессе с усилием 5 т.

Водопоглощение пеностекол осуществляли на образцах тех же размеров путем кипячения в течение 2-х часов в соответствии с ГОСТ 17177-94. Для определения морозостойкости увлажненные образцы пеностекол подвергались многократному замораживанию и оттаиванию по методике для стеновых материалов, согласно ГОСТ 70225-78.

Химическая устойчивость пеностекол определялась путем кипячения в воде, в 1-н растворах NaOH, HCl. Пеностекла отнесены к 111 классу гидролитической устойчивости.

Таблица 6 - Физико-технические свойства пеностекол

Свойства Един, измер. Показатели свойств систем

"стеклобой-ЦСП" "стеклобой-ВТ"

Средняя плотность кг/м"* 275 -550 350-750

Прочность при сжатии МПа 2,5-5,5 3,5-6,5

Водопоглощение Масс. % 5...7 3...4

Теплопроводность Вт/м °С 0,08 -0,09 0,085 -0,0]

Морозостойкость циклы более 25...30 более 30...35

КТЛР а-106"С-' 9,5 9,8

Физико-технические свойства пеностекол позволяют использовать их в качестве теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов в строительстве. Данный материал можно выпускать в виде плит, мелкоштучных блоков, сегментов и т.д.

Экономический эффект при производстве пеностекол ожидается за счет исключения высокотемпературной варки стекла благодаря разработанным техническим решениям по использованию адсорбционных особенностей цеолитсодержащих пород, изменения их структуры при механоактивации, а также за счет предварительной гидротермической подготовки прессовок перед обжигом.

Эффективность пеностекол при эксплуатации обусловлена долговечностью и надежностью теплоизоляции из них, особенно в регионах с суровыми климатическими условиями

В пятой главе приведены результаты лабораторных испытаний и рекомендации по аппаратному оформлению технологической линии и организации производства с учетом технико-экономических4 показателей.

Представлена технологическая схема производства изделий из пеностекол, которая отличается от ранее разработанной технологической схемы производства пеностекол на основе эффузивных пород п стеклобоя наличием передела пропарнвапия прессованных блоков перед обжигом.

Результаты экспериментальных исследований положены в основу проведения опытно-промышленного опробования разработанной технологии изделий из пеностекол в ООО "Карьер" в г. Иркутск.

Расчетный ожидаемый экономический эффект в ценах 2008 г. составляет 37630 тыс. руб. при производительности 12 тыс. м3 в год. Подготовлен Инвестиционный проект но организации промышленного производства изделий из пеностекол на основе местного минерального сырья и стеклобоя.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения пеностекол по энергосберегающей технологии при комплексном использовании механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз.

2. В качестве стеклошихты предложены составы, содержащие бой тарных стекол и породу с повышенным содержанием кристаллических фаз (витрокластический туф и цеолитсодержащую порода). Благодаря высокому содержанию в шихте стеклобоя, повышенной адсорбционной способности витротуфа и ЦСП, а также применению механоактивации пород пеностекла получены без применения варки стекла. Содержание дорогостоящего щелочного компонента доведено до 6-8%.

3. Изучен механизм поризации пеностекол при использовании комплексных шихт, состоящих из стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз. Неоднородность фазового состава витротуфа и цеолитсодержащей породы, а также различный уровень их цеолитизации обусловливают отличие структуры и свойств пеностекол с использованием этих пород в составах комплексных шихт.

4. При содержании стеклобоя 60-90% в составах шихты в диапазоне Тобж.= 875...900 °С и в зависимости от вида предварительной подготовки пенообразующих образцов в системе "стеклобой-витрокластический туф" получены пеностекла с плотностью р0 = 200-800 кг/м3 и ^ = 1,1-9,4 МПа без применения механоактивации и пеностекла с плотностью р0 = 245-950 кг/м3 и Ясж. г 1,7-12,0 МПа с применением механоактивации витротуфа.

При аналогичных условиях по соотношению компонентов в шихте, Тобж., °С и предварительной подготовке образцов в системе "стеклобой-ЦСП" получены пеностекла с плотностью 175-485 кг/м3 и = 1,1-2,9 МПа без применения механоактивации и пеностекла с плотностью 200-500 кг/м3 и Ясхс = 1.6-3,5 МПа с применением механоактивации ЦСП.

20

При этом меньшие показатели пеностекол обеих систем относятся к предварительной выдержке при пропаривании (Т = 100... 125 °С, т = 0,5... 1,5 ч), а большие - к выдержке в нормальных условиях.

Более низкие показатели физико-механических свойств пеностекол системы "стеклобой-ЦСП" по сравнению с пеностеклами системы "стеклобой-витротуф" обусловлены наличием соответственно ортоклаза и водных алюмосиликатов АЬОз-Зн-ЗБЮгпНгО в цеолитсодержащей породе и более тугоплавкого кристобалита в витротуфе.

5. Показана интенсификация поризации пеностекол в результате пропаривания прессованных сырцов перед обжигом по сравнению с контрольными образцами, выдержанными в нормальных условиях. Это свидетельствует об активизации процесса диффузии щелочных ионов при нагреве и проникновении их в полости и каналы цеолитовых минералов, содержащихся в исходных породах и образованию в них гидроксильных групп, которые в дальнейшем при обжиге способствуют увеличению газовой фазы в поризуемой стекломассе. Установлено, что эти процессы более ярко выражены при получении пеностекол в системе "стеклобой-витротуф", благодаря повышенному содержанию в витротуфе цеолитового минерала морденита (МагКгСаХАЬЗ^оОг^^НгО.

6. Доказана эффективность применения виброизмельчения при механоактивации пород с повышенным содержанием кристаллических фаз для улучшения поровой структуры пеностекол и повышения его физико-механических свойств в результате формирования в пеностекле мелкопористой структуры. Это объясняется аморфизацией структуры рассматриваемых пород и активизацией процессов новообразований в виде щелочных алюмосиликатов, что подтверждается результатами РФА и ИК-спектрометрии структуры пеностекол.

7. Получены регрессионные уравнения основных свойств пеностекол систем "стеклобой-иеолитсодержащая порода" и "стеклобой-витрокластический туф", необходимые для оптимизации параметров технологии пеностекол с использованием мехапохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих прессовок перед обжигом.

8. Установлены зависимости физико-технических свойств пеностекол от химико-технологических параметров, как состав шихты, содержание щелочного компонента, механоактивация пород, режимы предварительной обработки, обжига и т.д.

9. Определены основные физико-технические свойства пеностекол: водопоглощение, коэффициенты теплопроводности пеностекол, морозостойкость и класс гидравлической устойчивости.

10. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов работы на ОАО «Карьер».

Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Зонхиеи ММ. Исследование возможности использования отходов стекла для производства эффективных теплоизоляционных материалов / Д.Р. Дамдипова, М.М. Зонхиев // Сб. докладов Всерос. науч.-техн. конф. «Молодые ученые Сибири». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. - С. 224-226.

2. Зонхиев М.М. Влияние оксидного состава алюмосиликатного расплава на физико-механические свойства пеиоситалла / Д.Р. Дамдинова, Л.Д. Цыремпилов, М.М. Зонхиев и др. / Строительные материалы. - 2004. -№ 4.- С. 40-41.

3. Зонхиев М.М. Получение пеностекол с повышенным содержанием оксида кремния на основе минерального сырья и стеклобоя /Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, М.М. Зонхиев и др. // Энергосберегающие и природоохранные технологии (Встреча на Байкале): Матер. III междунар. науч.-техн. конф. -Томск - Улан-Удэ, 2005. - С. 384-387.

4. Зонхиев М.М. Оптимизация параметров технологии получения пеностекол на основе стеклобоя и эффузивных пород / Д.Р. Дамдинова,

П.К. Хардаев, М.М. Зонхиев, В.Е. Павлов и др. // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: Сборник докладов XVIII научных чтений. - Белгород, 2007. - С.61-69.

5. Зонхиев М.М. Технологические приемы получения пеностекол с регулируемой поровой структурой / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев,

М.М. Зонхиев и др. // Строительные материалы.- 2007.- № 3,- С. 68-70.

6. Zonkhiev М.М. The investigation of possibility to use zeolite as ravv material for foamglass production / D.R. Damdinova, M.M. Zonkhiev, K.K. Konstantinova // The 3,d International Conférence on Chemical Investigation & Utilization ofNatural Resources.- Ulaanbaatar, Mongolia, 2008. - P. 53.

7. Зонхиев М.М. Забайкальские цеолиты как сырье для получения пеностекол/ Д.Р. Дамдинова. П.К. Хардаев, К.К. Константинова // Вестник ВСГТУ. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2008. - № 3. - С. 96-99.

8. Зонхиев М.М. О проблеме промышленного освоения пеностекол в Республике Бурятия / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, М.М. Зонхиев // Матер. Междунар. науч.-практ. конф. «Строительный комплекс России: наука. Образование, практика». - Улан-Удэ, 2008. - С. 17-21.

Подписано к печати 15.09.2009г. Формат 60x84 1/16 Усл.п.л.1,39. Печать операт., бум. писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 268 Издательство ВСГТУ. 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в © ВСГТУ, 2009

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Дамдинова Д. Р.

Улан-Удэ,

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИИ

1.1. Анализ научно-технических достижений в области теории и практики получения строительных теплоизоляционных материалов 10 на основе минерального сырья и отходов промышленности

1.2. Физико-химические предпосылки и технологические подходы к получению пеностекол с заданными свойствами на основе горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз и стеклобоя

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Сырьевые материалы

2.1.1. Химико-минералогическая характеристика сырьевых материалов

2.1.2. Химико-минералогическая характеристика сырьевых материалов

2.2. Методика исследований

2.2.1. Методика проведения физико-механических исследований ^ пеностекол

2.2.2. Методика физико-химических исследований при получении ^ пеностекол с заданными свойствами

2.2.3. Методика статистической обработки результатов эксперимента

2.2.4. Методика математического планирования эксперимента

ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ПЕНОСТЕКОЛ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ГОРНЫХ ПОРОД С ПОВЫШЕННЫМ

СОДЕРЖАНИЕМ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФАЗ И СТЕКЛОБОЯ

3.1. Влияние составов шихты и температуры обжига на свойства пеностекол систем «стеклобой-витрокластических туф» и стеклобой-цеолитсодержащая порода

ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОСТЕКОЛ

СИСТЕМ "СТЕКЛОБОЙ-ВИТРОКЛАСТИЧЕСКИЙ ТУФ" И

СТЕКЛОБОЙ-ЦЕАЛИТСОДЕРЖАЩАЯ ПОРОДА"

4.1. Физико-механические свойства

4.2. Теплофизические и эксплуатационные свойства пеностекол

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА

ПЕНОСТЕКОЛ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

5.1. Технологическая схема производства изделий из пеностекол на основе горных пород с повышенным содержанием кристаллических 118 фаз и стеклобоя

5.2. Опытно-промышленное опробование технологии изделий из пеностекол

5.3. Технико-экономическое обоснование

Осуществление мероприятий по повышению энергоэффективности существующих и вновь возводимых объектов строительства в рамках ФЦП «Доступное и комфортное жилье — гражданам России» требует внедрения конкурентоспособных теплоизоляционных материалов. Данная проблема особенно актуальна в регионах Сибири и Дальнего Востока, где эффективная теплоизоляция может дать значительный экономический эффект.

Одним из направлений решения данной проблемы является разработка, производство такого эффективного теплоизоляционного материала, как пеностекло, применение которого в объектах строительства рассчитано на неограниченно длительный срок службы, превосходящий долговечность используемых в настоящее время теплоизоляционных материалов.

Несмотря на результаты, полученные в области теории и практики пеностекол за последние 15-20 лет, в настоящее время оно производится лишь в нескольких городах России, что обусловлено рядом факторов как экономического, так и технологического характера. В связи с этим целесообразным представляется усовершенствование составов и технологических решений по получению пеностекол на основе комплексного использования и учета особенностей горных пород и стеклобоя.

С учетом того, что исследования в области пеностекол были направлены, прежде всего, на получение теплоизоляционных материалов поиски велись главным образом в отношении пеностекол с низким коэффициентом теплопроводности. Не достаточно изученным является вопрос о возможности повышения конструктивных свойств пеностекол, полученных путем непосредственного вспенивания алюмосиликата ых расплавов. Весьма важным является обеспечение условий регулирования поровой структуры пеностекла, обусловливающей получение теплоизоляционных пеностекол с прогнозируемыми свойствами.

В качестве рабочей гипотезы автор выдвинул тезис о том, что комплексное использование стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз, подвергнутых механохимической активации и применение предварительной подготовки пенообразующих смесей позволят создавать пеностекла с регулируемыми свойствами по энергосберегающей технологии.

Работа выполнялась в рамках Федеральных целевых программ «Жилище» и «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья» на 1996 - 2010 гг. и гранта конкурса «Лучший инновационный проект» 2008 года из средств муниципальной целевой программы «Развитие малого предпринимательства и потребительского рынка г. Улан-Удэ на 2008-2010гг.». На конкурс был представлен инновационный проект «Внедрение в производство результатов научных исследований по получению пеностекол и изделий на их основе». На основании этого проекта разработан и представлен для рассмотрения в Министерство строительства и модернизации ЖКК инвестиционный проект «Организация промышленного производства пеностекла на основе местного минерального сырья и стеклобоя». Получено положительное заключение Минстроя.

Цель и задачи исследований.

Основной целью диссертационной работы явилась разработка составов и технологии получения пеностекол с заданными свойствами на основе стеклобоя и горных пород повышенной кристалличности с использованием механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: научное обоснование интенсификации процессов обжига пеностекол при комплексном воздействии механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз; исследование физико-химических процессов поризации алюмосиликатного расплава при получении пеностекол систем "стеклобой-витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и разработка составов пеностекол; изучение влияния механохимической активации сырья и предварительной выдержки прессовок в нормальных условиях и в условиях пропаривания на структуру и свойства пеностекол; оптимизация составов, условий подготовки сырья и шихты, температуры обжига и физико-химические исследования структуры и свойств пеностекол систем "стеклобой-витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода"; разработка параметров технологии производства пеностекол с использованием механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей и опытно-промышленное опробование результатов исследований.

Научная новизна работы.

Разработаны научные подходы к получению пеностекол на основе стеклобоя и пород с повышенным содержанием кристаллических фаз по энергосберегающей технологии за счет интенсификации процессов обжига пеностекол при комплексном воздействии механохимической активации исходного сырья и предварительной подготовки пенообразующих смесей.

Доказано, что механоактивация исходных пород и стеклобоя приводит к изменениям в микроструктуре пеностекол, которые отражаются на формировании поровой структуры пеностекол, благодаря развитию процессов самоорганизации в поризуемой системе. Показано, что плотность пеностекол при использовании механоактивации возрастает при переходе от пеностекол системы "стеклобой-цеолитсодержащая порода" к пеностеклам системы "стеклобой-витрокластический туф" при прочих равных условиях.

Установлено, что наряду с механоактивацией исходного сырья, на формирование структуры и свойств пеностекол существенное влияние оказывают структура пород и предварительная подготовка пенообразующих смесей в виде выдержки в нормальных условиях и пропарки прессованных сырцов из тонкомолотых сырьевых компонентов, затворенных щелочным раствором. Предварительная подготовка прессованных сырцов перед обжигом интенсифицирует поризацию пеностекол вследствие интенсивного подвода щелочных ионов к тонкомолотым частицам компонентов, в полости и каналы цеолитовых минералов, содержащихся в исходных породах и образованию в них гидроксильных групп, которые при температуре обжига способствуют увеличению газовой фазы в поризуемой стекломассе.

Получены регрессионные уравнения основных свойств пеностекол систем "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и "стеклобой-витрокластический туф", необходимые для оптимизации параметров технологии пеностекол с использованием механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих прессовок перед обжигом.

Установлены зависимости физико-технических свойств пеностекол от химико-технологических параметров, как соотношение в шихте компонентов, содержания щелочного компонента, механоактивации пород, режимы предварительной обработки, обжига и т.д.

Практическая значимость работы.

Разработаны составы для получения теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий со средней плотностью 275550 кг/м3, 350-750 кг/мЗ и прочностью при сжатии 2,5-5,5 МПа, 3,5-6,5 МПа, полученных соответственно на основе пеностекол систем "стеклобой витрокластический туф" и "стеклобой-цеолитсодержащая порода".

Предложен способ получения пеностекол с улучшенными физико-техническими свойствами, заключающийся в предварительной подготовке пенообразующих прессовок с использованием разработанных составов (заявка на изобретение).

Проведена промышленная апробация технических решений по получению теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий из разработанных пеностекол.

Определены технико-эксплуатационные показатели пеностекол и подготовлен Инвестиционный проект по организации промышленного производства пеностекол в г. Улан-Удэ.

Внедрение результатов исследований.

На основе проведенных исследований разработаны рекомендации по производству теплоизоляционных пеностекольных плит и проведено опробование в производственных условиях ООО "Карьер" г. Иркутск.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции "Молодые ученые Сибири" (Улан-Удэ, 2003), международной научно-практической конференции "Энергосберегающие и природоохранные технологии" (Томск-Улан-Удэ, 2005); "Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии" (Белгород, 2007); "Строительный комплекс России: Наука. Образование, практика» (Улан-Удэ, 2008); The 3rd International Conference on Chemical Investigation & Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, Mongolia, 2008); IV Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Теория и практика повышения эффективности строительных материалов" (Пенза, 2009), научных конференциях ВСГТУ (Улан-Удэ, 2006-2009); диплом ЗАО "Улан-Удэнская ярмарка" за участие в международной выставке "Стройка-2008"; грант конкурса «Лучший инновационный проект» 2008 г.

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях, в т.ч. 2 статьи в журналах по реестру ВАК Российской Федерации.

На защиту выносятся: научное обоснование эффективности механохимической активации исходного сырья и предварительной подготовки прессованных сырцов при получении пеностекол на основе стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз;

- экспериментальные данные по разработке составов и способа получения пеностекол в системах "стеклобой-цеолитсодержащая порода" и "стеклобой-витрокластический туф"; результаты изучения влияния составов пеностекол, механоактивации сырья, щелочного компонента, предварительной выдержки пенообразующих образцов-прессовок и температуры обжига на структуру и свойства пеностекол; результаты оптимизации составов, условий подготовки сырья и шихты, температуры обжига и физико-химических исследований структуры и свойств синтезируемых пеностекол;

- результаты исследований физико-технических свойств пеностекол.

- технико-экономическое обоснование эффективности производства изделий из пеностекол и результаты внедрения.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 138 наименований и приложений. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включая 24 рисунка, 20 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения пеностекол по энергосберегающей технологии при комплексном использовании механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих смесей стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз.

2. В качестве стеклошихты предложены составы, содержащие бой тарных стекол и породу с повышенным содержанием кристаллических фаз (витрокластический туф и цеолитсодержащую порода). Благодаря высокому содержанию в шихте стеклобоя, повышенной адсорбционной способности витротуфа и ЦСП, а также применению механоактивации пород пеностекла получены без применения варки стекла. Содержание дорогостоящего щелочного компонента доведено до 6-8%.

3. Изучен механизм поризации пеностекол при использовании комплексных шихт, состоящих из стеклобоя и горных пород с повышенным содержанием кристаллических фаз. Неоднородность фазового состава витротуфа и цеолитсодержащей породы, а также различный уровень их цеолитизации обусловливают отличие структуры и свойств пеностекол с использованием этих пород в составах комплексных шихт.

4. При содержании стеклобоя 60-90% в составах шихты в диапазоне Тобж.= 875.900 °С и в зависимости от вида предварительной подготовки пенообразующих образцов в системе "стеклобой-витрокластический туф" получены пеностекла с плотностью р0= 200-800 кг/м3 и 1^.= 1,1-9,4 МПа без применения механоактивации и пеностекла с плотностью ро — 245-950 кг/м3 и Ксж.= 1,7-12,0 МПа с применением механоактивации витротуфа.

При аналогичных условиях по соотношению компонентов в шихте, Тобж., °С и предварительной подготовке образцов в системе "стеклобой-ЦСП" получены пеностекла с плотностью 175-485 кг/м3 и Б^ж. = 1,1-2,9 МПа без применения механоактивации и пеностекла с плотностью 200-500 кг/м3 и Ыс-Ж.= 1,6-3,5 МПа с применением механоактивации ЦСП.

При этом меньшие показатели пеностекол обеих систем относятся к предварительной выдержке при пропаривании (Т = 100. 125 °С, т = 0,5. 1,5 ч), а большие - к выдержке в нормальных условиях.

Более низкие показатели физико-механических свойств пеностекол системы "стеклобой-ЦСП" по сравнению с пеностеклами системы "стеклобой-витротуф" обусловлены наличием соответственно ортоклаза и водных алюмосиликатов АЬОз-З-^ЗЮг-пНгО в цеолитсодержащей породе и более тугоплавкого кристобалита в витротуфе.

5. Показана интенсификация поризации пеностекол в результате пропаривания прессованных сырцов перед обжигом по сравнению с контрольными образцами, выдержанными в нормальных условиях. Это свидетельствует об активизации процесса диффузии щелочных ионов при нагреве и проникновении их в полости и каналы цеолитовых минералов, содержащихся в исходных породах и образованию в них гидроксильных групп, которые в дальнейшем при обжиге способствуют увеличению газовой фазы в поризуемой стекломассе. Установлено, что эти процессы более ярко выражены при получении пеностекол в системе "стеклобой-витротуф", благодаря повышенному содержанию в витротуфе цеолитового минерала морденита (На2К2Са)[А12811о024]"7Н20.

6. Доказана эффективность применения виброизмельчения при механоактивации пород с повышенным содержанием кристаллических фаз для улучшения поровой структуры пеностекол и повышения его физико-механических свойств в результате формирования в пеностекле мелкопористой структуры. Это объясняется аморфизацией структуры рассматриваемых пород и активизацией процессов новообразований в виде щелочных алюмосиликатов, что подтверждается результатами РФА и РЖ-спектрометрии структуры пеностекол.

7. Получены регрессионные уравнения основных свойств пеностекол систем "стеклобой-цео л итсо держащая порода" и "стеклобой-витрокластический туф", необходимые для оптимизации параметров технологии пеностекол с использованием механохимической активации и предварительной подготовки пенообразующих прессовок перед обжигом.

8. Установлены зависимости физико-технических свойств пеностекол от химико-технологических параметров, как состав шихты, содержание щелочного компонента, механоактивация пород, режимы предварительной обработки, обжига и т.д.

9. Определены основные физико-технические свойства пеностекол: водопоглощение, коэффициенты теплопроводности пеностекол, морозостойкость и класс гидравлической устойчивости.

10. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов работы на ОАО «Карьер».

1. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, 1979. — 252 с.

2. Акулич С.С. О характере температурной кривой вспенивания пеностекла /С.С. Акулич, Б.К. Демидович, Б.И. Петров // Стекло и керамика. -1976.- №5.- С. 14-16.

3. Аппен A.A. Химия стекла. М.: Химия, 1979. - 352 с.

4. A.c. 393227 СССР, М. Кл. СОЗС. Стекло для получения пеноматериала / Б.К. Демидович, В.И. Пилецкий, С.С. Акулич и др.; Минский гос. науч.-исслед. ин-т строит, материалов (СССР); Опубл. в Б.И., 1973.-№33.

5. A.c. 1089069 СССР, МКИ СОЗС. Шихта для получения пеностекла / Э.Р. Саакян. Науч.-исслед. институт камня и силикатов (СССР); Опубл. в Б.И., 1984. № 16.

6. Безбородое М.А. Химическая устойчивость силикатных стекол. — Минск: Наука и техника, 1972.- 302 с.

7. Битемиров М.К. Оптимизация технологических параметров производства шлаковой пемзы с применением газообразующих добавок / М.К. Битемиров, Н.С. Бажиров, Т.У. Искаков, Л.Д. Розовский // Строительные материалы. 1996 -№6-С. 11-13.

8. Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология / П.И. Боженов. М.: Изд-во АСВ, 1994. - 264 с.

9. Болдырев В.В. Инфракрасные спектры минералов / В.В. Болдырев. М.: Недра, 1976. - 198 с.

10. Бутт Л.М. Технология стекла / Л.М. Бутт, В.В. Полляк. М.: Стройиздат, 1976. -368 с.

11. Верещагин В.И. Керамические теплоизоляционные материалы из природного и техногенного сырья Сибири / В.И. Верещагин, В.М.

12. Погребенков, T.B. Вакалова, Т.А. Хабас // Строительные материалы. 2000. -№4.-С. 34-35.

13. Виноградов Б.Н., Элинзон М.П. Фазовый состав искусственных пористых заполнителей из промышленных отходов // Сб. тр. ВНИИСтрома, вып. 35 (65).- М.: 1976. С. 46-55.

14. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 с.

15. Гаркави М.С. Технологические параметры брикетирования шихты для получения пеностекла / М.С. Гаркави, Н.С. Кулаева // Стекло и керамика. 2005. - С. 18-19.

16. Глуховский В. Д. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов / В.Д. Глуховский, Р.Ф. Рунова, JT.A. Шейнич, А.Г. Гелевер. Киев: Вища шк., 1986.- 303 с.

17. Глуховский В.Д. Щелочные бетоны на основе эффузивных пород / В.Д. Глуховский, А.Д. Цыремпилов, Р.Ф. Рунова, А.П. Меркин, K.M. Марактаев // Иркутск. Изд-во ИГУ, 1990. — 173 с.

18. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий / Ю.П. Горлов. М.: Высш. шк., 1989. - 384 с.

19. Гороховский В.А. Химическая технология стекла и ситаллов. Свойства стекол в жидком и твердом состоянии. — Саратов: Изд-во СПИ, 1979.

20. Горяйнов К.Э. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов / К.Э. Горяйнов, К.Н. Дубенецкий, С.Г. Васильков. -М.: Стройиздат, 1976. 536 с.

21. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости. -М., 1995.

22. ГОСТ 101340-82. Стекло неорганическое и стеклокристаллические материалы. Методы определения химической стойкости.

23. ГОСТ 7076-87. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.

24. ГОСТ 10978-83. Стекло неорганическое и стеклокристаллические материалы. Методы определения температурного коэффициента линейного расширения.

25. Дамдинова Д. Р. Повышение эффективности пеностекол путем использования эффузивных пород и стеклобоя: Дис. . докт. тех. наук: 05.23.05. Защищена 31.10.07; Утв. 11.04.08. - Улан-Удэ, 2007. - 415 с.

26. Дамдинова Д.Р. Эффективные пеностекла на основе эффузивных пород и стеклобоя/ Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, К.К. Константинова: Монография. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - 166 с.

27. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла / Б.К. Демидович.- Минск. Наука и техника, 1972. - 304 с.

28. Демидович Б.К., Садченко Н.П. Пеностекло технология и применение // Пром-сть строит. материалов. Сер.9. Стекольная промышленность. Аналит. обзор. - 1990.- 44 с.

29. Довжик В.Г., Дорф В.А., Петров В.П. Технология высокопрочного керамзитобетона. — М.: Стройиздат. — 1976. — 136 с.

30. Долгорев A.B. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов: Физико-химический анализ: Справ, пособие. -М.: Стройиздат, 1990. 456 с.

31. Дуденков C.B. Сбор, переработка и направления использования отходов стекла / С.В Дуденков., В.Ф. Кроткова, Е.С. Гендлина, Д.К. Портноян // Обзорная информация. Серия: Рацион, использ. материальных ресурсов. М., ЦНИИТЭИМС. -1978. - 47 с.

32. Дышлова Т. А. Прогнозирование кристаллизационной способности алюмосиликатных стекол // Т.А. Дышлова, Ю.А. Марконреков, JI.H. Шелудяков. Стекло и керамика. - 1982. - № 5. - С. 14-15.

33. Езерский В.А., Кролевецкий Д.В., Горбунов Г.И. Поризованная стеновая керамика преимущества и недостатки технологии / Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. - 2006. - № 4. - С. 42-44.

34. Езерский В.А., Кролевецкий Д.В. К вопросу о технологии пористо- пустотелых керамических изделий / Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. — 2006. № 5. - С. 28 — 29.

35. Жерновая Н.Ф. Физико-химические свойства стекол стеклокристаллических материалов / Н.Ф. Жерновая, З.В. Павленко // Белгород: изд-во БелГТАСМ, 2000. 96 с.

36. Зедгинидзе Г. Математическое планирование эксперимента для исследования и оптимизация свойств смесей. Тбилиси. — 1971.

37. Зияев A.C. Влияние механической активации на реакционную способность фарфоровых масс / A.C. Зияев, Ш.М. Миркамилов, A.M. Эминов // Стекло и керамика. 1990. -№ 12. - С. 15-16.

38. Иваненко В.Н. Аморфный кремнезем и перспективы его использования в промышленности строительных материалов // Стекло и керамика. 1973. -№3. - 30-32.

39. Казанцева JI.K. Физико-механические свойства сибирфома -пористого строительного материала из цеолитсодержащих пород / JI.K. Казанцева, И.А. Белицкий, Б.А. Фурсенко, С.Н. Дементьев // Стекло и керамика. 1995. - № 10. - С. 3-6.

40. Казанцева JI.K. Сибирфом с брекчиевидной текстурой / JI.K. Казанцева, И.А. Белицкий, Б.А. Фурсенко, С.Н. Дементьев // Стекло и керамика. 1995. -№ 12. - С. 6-8.

41. Казанцева JI.K. Вспененные стеклокерамические теплоизоляционные материалы из природного сырья / JI.K. Казанцева, В.И.

42. Верещагин, Г.И. Овчаренко // Строительные материалы. — 2001. № 4. - С. 33-34.

43. Казанцева JI.K. Природа и основные критерии вспучиваемости цеолитизированных пород / JI.K. Казанцева, Е.А. Паукштис // Строительные материалы. 2002. - № 4. - С. 36-39.

44. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. М.: Высш. школа, 1991.-399 с.

45. Кешишян Т.Н. Влияние добавок кварца на физико-механические свойства пеностекла / Т.Н. Кешишян, O.A. Мусвик // Тр. Моск. хим.-технол. ин-та им. Д.И. Менделеева, 1977. № 98. - С. 150-152.

46. Киселев И .Я. Зависимость теплопроводности современных теплоизоляционных материалов от плотности, диаметра волокон или пор, температуры / Строительные материалы. 2003. - № 7. - С. 17-18.

47. Кисиленко Н.Г. Повышение механической прочности стеклокристаллита / Н.Г. Кисиленко, В.Ю. Гуркина, H.H. Щеглова // Стекло и керамика. 1981. - № 9. - С.4-5.

48. Кисляк З.Н., Орлов Д.Л., Орлова Е.М. Зарубежный опыт сбора и использования вторичного (покупного) стеклобоя // Пром-сть строит. Материалов. Сер. 9. Стекольная промышленность. Экспресс-информация, 1983. Вып. 7.-С. 25-28.

49. Китайгородский И.И. Пеностекло / И.И. Китайгородский, Т.Н. Кешишян. -М.: Промстройиздат, 1953. 132 с.

50. Китайгородский И.И. О некоторых закономерностях начальных стадий образования стеклокристаллических структур / И.И. Китайгородский, Э.М. Рабинович, В.И. Шелюбский // Стекло и керамика. 1963. - №12. - С. 1-9.

51. Крупа A.A. .Физико-химические основы получения пористых материалов из вулканических стекол. Киев, "Вища школа", 1978. - 136с.

52. Лазарев E.B. Теплоизоляционный материал на основе местного природного сырья электронный ресурс.: Дис. . канд. техн. наук: 05.23.05. -М.: РГБ, 2005.

53. Лесин А.Д. Вибрационные машины в химической технологии. -М., 1968.-79 с.

54. Лесовик B.C. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород: Научное издание / B.C. Лесовик. М.: Издательство АСВ, 2006. - 526 с.

55. Лотов В. А. Контроль процесса формирования структуры пористых материалов // Строительные материалы. — 2000. — № 9. — С. 26-28.

56. Лотов В.А. Кинетика процесса формирования пористой структуры пеностекла / В.А. Лотов, Е.В. Кривенкова // Стекло и керамика. — 2002, № 3-С. 14-17.

57. Марактаев K.M. Перлитовые породы как активные добавки для силикатного кирпича (в условиях Забайкалья): Дис. . канд. тех. наук.-Новосибирск, 1971. 152 с.

58. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. М.: Мир, 1967. - 234 с.

59. Матвеев М.А. Расчеты по химии и технологии стекла / М.А. Матвеев, Г.М. Матвеев, Б.Н. Френкель. М.: Стройиздат, 1972. - 239 с. (КТЛР)

60. Минько Н.И. Оценка кристаллизационной способности стекол / Н.И. Минько, С.А. Проскурин / Стекло и керамика. 2001, № 2. - С. 6-9.

61. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. -М.: Стройиздат, 1988. 304 с.

62. Наседкин В.В. Основные закономерности формирования месторождений водосодержащих стекол и пути их промышленного использования // Перлиты. -М.: 1981. С.17-42.

63. Налимов В.В. Статистические методы планирования экспериментов / В.В. Налимов, H.A. Чернова. М.: Наука, 1975.

64. Никифоров К.А. Теория и парогазовая технология получения силикатной керамики / К.А. Никифоров, Г.И. Хантургаева. Улан-Удэ: Изд. БНЦ-1999.

65. Овчаренко Е.Г. Перспективы производства и применения вспученного перлита // Строительные материалы. 1999. - № 2. - С. 14-15.

66. Овчаренко Г.И., Свиридов В.Л., Казанцева Л.К. Цеолиты в строительных материалах. Барнаул, Изд-во АлтГТУ, 2000. — 320 с.

67. Онацкий С.П. Производство керамзита. — М.: Стройиздат, 1987. — 331 с.

68. Павлов В.Ф., Шабанов В.Ф. Особенности кривой нагревания пеноситалла // Строительные материалы. 2002. - № 11. - С. 40-42.

69. Павлов В.Ф. Способ вовлечения в производство строительных материалов промышленных отходов // Строительные материалы. — 2003. — № 8.-С. 28-30.

70. Павлов В.Ф. Использование явления самораспространяющейся кристаллизации для получения стеклокристаллических материалов / В.Ф. Павлов, В.Ф. Шабанов. Стекло и керамика. - 2003. - № 11-13.

71. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов / Н.М. Павлушкин.- М.: Стройиздат, 1979. 538 с.

72. Павлушкин Н.М. Водоустойчивость промышленного листового стекла / Н.М. Павлушкин, Н.В. Попович, Л.А. Кондрашенкова // Стекло и керамика.- 1983. -№3.- С. 16.

73. Патент № 2164898 РФ. МКИ СОЗС. Состав для получения пеностекла / Д.Р. Дамдинова, А.Д. Цыремпилов, К.К. Константинова; Вост.-Сиб. гос. технол. ун-т; 99109233/03; Заявл. 19.04.1999; Опубл. 10.04.2001 Бюл. № 10.

74. Патент № 2132306 РФ. МКИ С1. Способ получения пористых стекломатериалов из мартеновских шлаков / Павлов В.Ф. Опубл. 27.06.99; Бюл. № 18.

75. Патент № 2167112 РФ. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения пеностекла /A.A. Кетов, А.И. Пузанов, И.С. Пузанов, М.П. Пьянков и др. -Заявл. 15.05.2000; Опубл. 20.05.2001; Бюл. № 14.

76. Патент на изобретение № 2005103210/03. Способ получения пеностекла /Д.Р. Дамдинова, А.Д. Цыремпилов, И.И. Будаева. Опубл. 03.07.2006.

77. Повитков Г.Ф. Зависимость термостойкости листовых стекол от химического состава /Г.Ф. Повитков, В.А. Гороховский// Стекло и керамика.- 1988.-№4.-С. 5-6.

78. Попов JI.H. Лабораторный контроль строительных материалов и изделий: Справочник. М.: Стройиздат, 1986. - 349 с.

79. Прокопец B.C. Влияние механоактивационного воздействия на активность вяжущих веществ/Строительные материалы. 2003.-№ 9. - С.28-29.

80. Развитие исследований в области механохимии неорганических веществ в СССР // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - С. 20.

81. Ратинов В.Б. Химия в строительстве / В.Б. Ратинов, Ф.М. Иванов.- М.: Изд-во лит-ры по строит-ву, 1969. 200 с.

82. Ребиндер П. А. Некоторые положения физико-химической механики / П. А. Ребиндер // Вестник АН СССР.- 1964. № 8. - С. 28.

83. Рекламные материалы "Интермако Аэрофлекс AT" СН-8050 Цюрих, Доленвег 28.

84. Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики / М.И. Роговой. М.: Стройиздат, 1974. - 316 с.

85. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев. М.: Высш. школа, 2004. - 701 с.

86. Свиридов B.JI. Строительные материалы и изделия на основе природных цеолитов Сибири и Дальнего Востока: Автореф. дис. . докт. техн. наук / B.JI. Свиридов. Барнаул, 2000. - 40 с.

87. Свиридов B.JI., Овчаренко Г.И. Природные цеолиты -минеральное сырье для строительных материалов // Строительные материалы, 1999. № 9. -С. 9-11.

88. Саакян Э.Р. Ячеистое стекло и гранулят из Забайкальского перлитового сырья // Стекло и керамика. 1990. - № 2. - С. 7.

89. Саакян Э.Р. Многофункциональные ячеистые стекла из вулканических стекловатых пород // Стекло и керамика. 1991. - № 1 — С. 56.

90. Саакян Э.Р. Ячеистые стекла из осадочных кремнеземистых пород // Стекло и керамика. 1991. - № 3 - С. 3-4.

91. Саркисов П.Д. Направленная кристаллизация стекла — основа получения многофункциональных стеклокристаллических материалов. М.: изд. РХТУ им. Менделеева, 1997. - 218 с.

92. Селезский А.И. Некоторые аспекты цетробежно-ударного измельчения материалов / А.И. Селезский, В.В. Воробьев // Строительные материалы.- 2005. -№ 1. С. 21-23.

93. Сентюрин Г.Г., Егорова Л.Г. Ришина В.А. К вопросу получения пеностекол с малым объемным весом // Использование недефицитных материалов в стекольном производстве: Тез. докл. Всесоюз. совещ. М., 1971.-С. 98-103.

94. Сергеев Н.И., Виноградов Б.Н. Фазовые превращения при термообработке гидротермально измененных вулканических стекол Мухор-Талы / Сб. тр. ВНИИСтром, вып. 27(55). М.: 1973. - С. 109-118.

95. Сергеев Н.И. Перлитовое сырье для получения вспученного щебня и песка и его классификация / Сб. тр. ВНИИСтром, вып. 33(61). М.: 1975.-С. 83-97.

96. Сергеев Н.И. Технологические свойства стекловатых пород Мухор-Талинского месторождения перлитов Бурятской АССР / Сб. тр. ВНИИСтром, вып. 33(61). М.: 1975. - С. 98-107.

97. Сергеев Н.И., Кройчук Л.А., Варламов В.П., Иващенко A.B. Методические особенности оценки водосодержащих стекловатых пород на вспучиваемость / Сб. Тр. ВНИИСтрома, вып. 37(65). -М., 1977. С. 138-149.

98. Современные материалы. Пер. с англ. В.М. Кардонского // Под ред. В .И. Саррака. М.: Мир, 1970. - 233 с.

99. Спиридонов Ю.А. Проблемы получения пеностекла / Ю.А. Спиридонов, Л.А. Орлова // Стекло и керамика. 2003. - №10. - С. 10-11.

100. Сулименко Л.М. Влияние механоактивации портландцементных сырьевых смесей на процесс клинкерообразования / Л.М. Сулименко, Ш. Майснер // Журнал Прикладная химия. 1988. - № 2. - С. 300.

101. Стекло. Справочник / Под ред. Н.М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1973.-487 с.

102. Тамов М.Ч. Моделирование кинетики вспучивания пористой керамики // Строительные материалы. 2001. - № 10. - С. 26.

103. Тамов М. Ч. Энергоэффективные пористокерамические материалы и изделия: Автореф. дис. . докт. техн. наук / М.Ч. Тамов. М., 2005.-39 с.

104. ТУ 5914-002048407840-2000.

105. Тыкачинский И.Д. Проектирование и синтез стекол и ситаллов с заданными свойствами. -М.: Стройиздат, 1977. 143 с.

106. Удачкин И.Б. Пористые заполнители на основе топливных шлаков и других стекловидных сырьевых материалов // Строительные материалы.- 1988. №7.- С. 2-4.

107. Хайнике Г. Трибохимия. М.: Мир, 1987. 582 с.

108. Хенней Н. Химия твердого тела. Пер. с англ. М.: Мир, 1971. -223 с. (МХА).

109. Химическая технология стекла и ситаллов / Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. М.: Стройиздат, 1983. - 432 с.

110. Химическая технология стекла и ситаллов. / Под ред. В.А. Гороховского. Саратов, 1975. — 256 с.

111. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. -М.: Стройиздат, 1972. 307 с.

112. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. - 307 с.

113. Чайкина М.В. Механохимия природных и синтетических апатитов. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал "Гео", 2002. — 223 с.

114. Шилл Ф. Пеностекло. М., Промстройиздат. - 1965. - 307 с.

115. Щипалов Ю.К. Влияние измельчения стеклобоя в мельницах ударно-отражательного действия на свойства стеклопорошков / Ю.К. Щипалов, А.К. Осокин, A.M. Гусаров и др. // Стекло и керамика. 1998. - № 11.-С. 15-19.

116. Элинзон М.П. Производство искусственных пористых заполнителей / М.П. Элинзон. М.: Стройиздат, 1980. - 223 с.

117. Эйдукявичюс К.К. Применение стеклобоя различного химического состава для производства пеностекла / К.К. Эйдукявичюс, В.Р. Мацейкене, В.В. Балкявичюс и др. // Стекло и керамика. 2004. - № 3 - С. 12-15.

118. Foamglas // Проспект фирмы "Pittsburg Corning". Питтсбург, США. 23 p. (англ.).

119. Holger Meinhard, Wolfgang Frânzel and Peter Grau. Mechanical properties of sheet glass at high pressure during indentation experiments //Glass Sci. Technol. -74-2001. № 11/12.

120. K. Karlson, L.Spring. Briquetting of glass batch // "Glasteknisk Tidskrift", 1970.- 25.- № 4. P. 85-89 (Швеция).

121. Kokura K., Tomozava M., MacCrone K.K. Defect formation in Si02 glass during fracture // J. Non-Cryst. Solids. 1989. - 111, № 2-3. - p. 269-276.

122. Li Jiazhi, Fang Chih-yao. Prospects of the relationship between liquidphase separation and crystallization in glass // J. Non-Cryst. Solids, 1986, 87, № 3. -P. 387-391.

123. Low N.M.P. Natural mica and recycled waste glass: potential for the development of new building materials // CJM Bulletin, 1982. 75. - № 837. - P. 92-94 (Канада).

124. Maklad M.S., Kreidl N. J. Some effect of OH groups on sodium silicate glasses // 9 eme Congr. Int. verre, Versilles, 1971 Communs sci. et. Techn. Vol. I.-Paris, 1971.-P. 75-100.

125. Mandy Erdmann and Dorte Stachel. Zeolite-type and nepheline crystals in glass- ceramics // Glass Sci. Technol. 76-2003. - № 4.

126. Morgan C.S. Activation energy in sintering // "J. Amer. Ceramic. Soc." 1969, 52. -№ 8. - P. 453-454 (англ.).

127. Nesbitt John D., Fejer Mark E. Process for pre-treating and melting glassmaking materials Institute of Gas Technology. Патент США, Кл. 65-134, (С 03 b 5/16), № 3788832, заявл. 25.8.72, опубл. 29.1.74. (брикет, и агломер.)

128. Procédé de fabrication de matières cellulaires Pittesburg Corning Corp.. Бельгийский. Патент, Кл. С 03, № 730782, заявл. 31.03.69, опубл. 6.12.72.

129. Raymond Viskanta and Jongmook Lim. Analysis of heat transfer during glass forming. //Glass Sci. Technol. 74-2001 № 11/12.

130. Rittler Hermann L. Spontaneouslyformed nefeline-carnegieite glassceramics. (Corning Glass Works.). Пат. США, Кл. 65-33, (С 03 В 32/00, С 03 СЗ/22), № 4000998, заявл. 19.03.75, № 559730, опубл. 04.01.77.

131. Roberts D. Resysled Glass in the Glass Container Industry // Glass International. 1985. - № 4. - p. 60.

132. Schäfer Manfred. Coriglas-Schaumglas genügt höchsten Ansprüchen // "Baupraxis", 1979. № 2. - 21-22 (нем.).

133. Senna M. Smart milling for rational production of new materials / International conference on rational utilization of natural minerals. Ulaanbaatar, Mongolia. - RUNM 2005. - P. 34-41.

134. Trautvetter R., Fröhlich J., Z. Helmut. Bauplatte aus Schaumglas und anorganischen Baustoff Bindemitteln. Патент ГДР, кл. 80b, 6/06 (С 04b), № 66577, заявл. 10.04.68, опубл. 20.04.69.

135. Trautvetter R., Magel E. Bauplatte aus Schaumglas und Faserbewhrten, kunstharzverguteten Baustoff Bindemitteln. Патент ГДР, кл. 80b, 13/01, № 66582, заявл. 10.04.68, опубл. 20.04.69.

136. Turnbull D., Cohen M.N. Concerning Reconstructive Transformation and Formation of Glass // J. Chem. Phys. 1958. - V. 29. - P. 1049-1054.

137. Williams Tudor, Bost John D. Method for making continuous foam glass product. Пат. США, кл. 65/22 (С 03 В 19/08), № 4124365. 1978.

138. Патент Японии № 49036806 кл. 21 А291 (С 031 С). Crystalline foamglass contg. beta spodumene / Танака Кадзуёси, Аоги Хиронобу, Коидэ Кадзуо. Нихон дэнки гарасу к.к.; Заявл. 24.11.70; Опубл. 03.10.74.1. АКТ

139. При выпуске прод> кции бил использован бутылочный стеклобой коричневого цвета (далее по тексту СБК).

140. В качестве щелочного компонента применен гидрокеид натрия (кристаллический)

141. При вспенивании пеностекол на основе композиций "СБК-ВТ" н "С1Ж-ЦСП" применялись шихты следующею сост<ша и виды предварительной обработки прессовок (таблица 1)