автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Пеностекло с повышенными конструктивными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя

На правах рукописи

ПЕНОСТЕКЛО С ПОВЫШЕННЫМИ КОНСТРУКТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ЭФФУЗИВНЫХ ПОРОД И СТЕКЛОБОЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Улан-Удэ - 2006

_ Г - '/¿О

Работа выполнена в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете (г. Улан-Удэ)

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Дамдинова Дарима Ракшаевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Битуев

Александр Васильевич

Защита состоится "_10_" июля 2006 г. в 1422 часов на заседании диссертационного Совета Д.212.039.01 в ВосточноСибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в, ВСГТУ, зал заседаний Ученого совета университета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВосточноСибирского государственного технологического университета.

Автореферат разослан " /О " 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук,

кандидат технических наук, доцент

Гершман

Галина Олеговна

Ведущая организация — Байкальский

институт

природопользования СО РАН (Улан Удэ)

доцент

Актуальность. С введением в действие энергосберегающих нормативов по теплозащите зданий в соответствии со СНиП 23-02-2003 весьма актуальной стала проблема обеспечения энергоэффективности вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений. Одним из направлений решения данной проблемы является разработка и производство эффективных теплоизоляционных материалов пеностекол на основе местного минерального сырья и стеклобоя.

Преимущества пеностекла — высокопористого материала неорганического состава, заключающиеся в уникальном сочетании теплоизоляционных и конструктивных свойств, безусадочности, пожаробезопасности и биостойкости, ставят его в разряд долговечных строительных теплоизоляционных материалов. Причинами того, что данный пеноматериал до сих пор недооценен и не получил достаточно широкого применения в практике строительства, являются не эксплуатационные его характеристики, а технологические особенности получения пеностекла. Технология пеностекла всегда была и остается достаточно сложной и энергоемкой по сравнению с другими теплоизоляционными материалами.

В связи с этим первоочередного решения требуют проблемы совершенствования технологии получения пеностекол с использованием оптимальных составов и технологических приемов. С учетом того, что существующие технологии пеностекла были направлены, прежде всего, на получение теплоизоляционных материалов, обширные исследования проведены в отношении пеностекол с низким коэффициентом теплопроводности. Недостаточно изученными являются вопросы о возможности повышения конструктивных свойств пеностекол, полученных путем непосредственного вспенивания алюмосиликатных расплавов.

Весьма важным при этом является обеспечение условий создания оптимальной поровой структуры пеностекла, обусловливающей качество синтезируемого материала. Актуальность выполняемой работы определяется необходимостью совершенствования технологии пеностекла с позиций повышения его конструктивных свойств.

Распространенность эффузивных пород, к которым относятся базальты и вулканические водосодержащие стекла - перлиты на территории Востока России (Забайкалье, Дальний Восток), и достаточно интенсивное образование стекольных отходов предполагают комплексное их использование для получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами по энергосберегающей технологии. Предпосылкой к этому служит склонность к уплотнению структуры пеностекла при непосредственном вспенивании алюмосиликатных расплавов на основе эффузивных пород и боя тарного стекла.

Работа выполнялась в рамках Федеральных целевых программ "Жилище" и "Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья" на 1996 - 2010 гг, и Региональной научно-технической программы "Бурятия. Наука. Технологии и инновации" на 2003 — 2006 гг. и Республиканского молодежного гранта "Получение эффективных теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе эффузивных пород и отходов промышленности".

Цель диссертационной работы заключается в разработке научно обоснованных составов и технологических приемов получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- теоретическое обоснование повышения конструктивных свойств пеностекол путем регулирования их структуры;

- разработка составов и способа производства изделий из пеностекла с повышенными конструктивными свойствами;

- исследование физико-химических процессов поризации и кристаллизации алюмосиликатного расплава при формировании фазового состава и структуры пеностекол;

- исследование структуры и свойств пеностекол;

- оптимизация технологии изделий из пеностекол;

- разработка рекомендаций по производству теплоизоляционно-конструкционных изделий из пеностекол и опытно-промышленное опробование.

Научная новизна работы.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования композиций, представляющих собой рационально подобранные смеси из стеклобоя и эффузивных пород (перлитов и базальтов) для получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами.

Установлено, что при вспенивании в присутствии щелочного компонента смесей из стеклобоя и высокодисперсных эффузивных пород в зависимости от соотношения в шихте перлитовой и базальтовой пород при одинаковом уровне содержания стеклобоя (70-90%) возможно получение как теплоизоляционных, так и теплоизоляционно-конструкционных пеностекол.

Выявлены основные закономерности протекания физико-химических процессов при получении пеностекол повышенной прочности с использованием предварительной термической обработки пенообразующих смесей на основе разработанных составов.

Исследования структуры пеностекол показали, что предварительная термическая выдержка прессованных образцов пенообразующих смесей

приводит к повышению физико-механических свойств пеностекла благодаря формированию мелкопористой макроструктуры вследствие развития процессов кристаллизации в микроструктуре межпоровых перегородок.

Получены многофакторные математические модели температурно-временных режимов вспенивания с использованием составов в системе «стеклобой+перлит+базальт», необходимые для оптимизации технологии пеностекол с повышенными конструктивными свойствами.

Установлены зависимости физико-технических характеристик пеностекол и изделий на их основе от технологических параметров производства (содержания компонентов, продолжительности механоактивации пород, температурных режимов нагревания и вспенивания, свойств алюмосиликатного расплава и т.д.).

Практическая значимость работы.

Разработаны составы для получения теплоизоляционных пеностекол со средней плотностью 450-550 кг/м3 и прочностью при сжатии 3,5-4,8 МПа и теплоизоляционно-конструкционных изделий со средней плотностью 600-750 кг/м3 и прочностью при сжатии 6,5-9,0 МПа.

Предложен способ повышения прочности пеностекол, заключающийся в предварительной термической обработке пенообразующих смесей с использованием разработанных составов (заявка на изобретение).

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

Изучены технико-эксплуатационные показатели пеностекол.

Внедрение. На основе проведенных исследований разработаны рекомендации по производству теплоизоляционных плит и мелкоштучных изделий на основе эффузивных пород и стеклобоя и проведено их опробование в производственных условиях ООО "Улан-Удэстекло".

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование возможности получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя по энергосберегающей технологии;

- экспериментальные данные по оптимизации составов и способа получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами на основе разработанных композиций в системе "стеклобой+перлит+базальт";

- результаты изучения влияния условий подготовки стеклошихты, температурных режимов нагревания и вспенивания пенообразующей смеси на основные свойства пеностекол;

- результаты исследований физико-технических свойств пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя;

- технико-экономическое обоснование эффективности производства и применения изделий из пеностекол;

- результаты внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 2003 - 2006 гг.); на III международной научно-технической конференции "Энергосберегающие и природоохранные технологии (Встреча на Байкале)" (г. Улан-Удэ, 2005 г.); на международной научно-практической конференции "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии" (г. Белгород, 2005 г.); на международной конференции "International Conference on Rational Utilization of Natural Mineral" (Ulaanbaatar, Mongolia, 2005); на 10-х Академических чтениях PAACH "Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения" (г. Казань, 2006 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 статей и подана заявка на изобретение по способу получения пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 170 наименований и приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включая 18 рисунков, 23 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы. Выбор темы обусловлен необходимостью создания эффективных

теплоизоляционных материалов с повышенными физико-механическими свойствами и использования при этом местного минерального сырья и стеклобоя. Определены цель и задачи исследований, изложены научная новизна, практическая значимость работы и результаты ее реализации.

В первой главе рассмотрены составы стеклошихт, способы получения, свойства пеностекол и подобных им материалов, приведенные в работах И.И. Китайгородского, Т.М. Кешишяна, Л.М. Бутта, Ф. Шилла, Б.К. Демидовича, С.С. Акулича, Э.Р. Саакяна, Р.Г. Мелконяна, Н.И. Минько, Г.И. Овчаренко, JI. К. Казанцевой, В.М. Хрулева, В.Ф. Павлова, В.И. Кетова, В. А. Лотова, М.С. Гаркави и др. Отражено современное состояние вопроса по изучаемой проблеме в России и за рубежом, отмечены преимущества и недостатки пеностекол в сравнении с другими теплоизоляционными материалами. Даны сравнительные характеристики составов стеклошихт и технологических

приёмов, используемых при получении пеностекол, пеношлакостекол, сибирфома, фомгласа, керамзита, вспученного перлита и т.д. Это позволило автору выстроить стратегию и тактику исследований пеностекол с повышенными конструктивными свойствами.

Исследования в области получения пеностекол, направленные на улучшение их теплофизических свойств, а именно на снижение их теплопроводности, были связаны с использованием их преимущественно в качестве теплоизоляционных материалов. Главная особенность пеностекла, заключающаяся в уникальном сочетании в нем таких свойств, как повышенная прочность при низких показателях средней плотности, не в достаточной степени использована в практике строительства. В связи с этим представляет интерес изучение вопроса о повышении конструктивных свойств пеностекол. Свойства пеностекол обусловливаются, прежде всего, их поровой структурой. Формирование поровой структуры пеностекла по аналогии с теплоизоляционными материалами, получаемыми путем вспучивания силикатных расплавов, определяется общими закономерностями пенообразования в пиропластических силикатных системах.

Однако некоторые вопросы, связанные с особенностями механизма поризации пенообразующих смесей из алюмосиликатных расплавов на основе стеклобоя и природных сырьевых материалов при непосредственном вспенивании, требуют детального изучения. Представляет интерес изучение связи структуры, состава и свойств пеностекол с повышенными конструктивными свойствами с условиями подготовки стеклошихты, оксидным и фазовым составом исходных компонентов, температурными режимами нагревания и вспенивания и т.д. Следовательно, для обеспечения оптимальной поровой структуры пеностекла необходим комплексный подход при определении влияния различных факторов на свойства пеностекла на протяжении всей его технологической истории.

Вторая глава посвящена изучению химико-минералогического состава исходных компонентов и методам исследований. В соответствии с рабочей гипотезой о возможности повышения конструктивных свойств пеностекол путем создания оптимальной мелкопористой структуры пеностекла, благодаря предварительной термической обработке пенообразующих смесей и уплотнению структуры пеностекла вследствие развития процессов формирования упорядоченных структур в пеностекле на основе стеклобоя и эффузивных пород, в качестве основных компонентов рассмотрены бой тарных стекол, перлит Мухор-Талинского и базальт Селендумского месторождений Республики Бурятия. Комплексное использование указанных пород и стеклобоя способствует экономии природного сырья, снижению экологической нагрузки на окружающую среду путем утилизации стеклобоя.

Изучение структуры исходных материалов и синтезируемого пеностекла осуществлялось комплексным методом, включающим химический, дифференциально - термический, ИК-спектрометрию, рентгеноструктурный и электронно-микроскопический анализы.

Исследования пеностекла проводились в лабораториях кафедр "Производство строительных материалов и изделий" и "Сопротивление материалов" ВСГТУ, лаборатории химии и технологии минерального сырья БИП СО РАН и лаборатории химико-спектрального анализа Геологического института СО РАН. Некоторые исследования проведены в лабораториях Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (БГТУ) и Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС).

Дифференциально-термический (ДТА) и термогравиметрический (ДТО и TG) анализы исходных пород и пеностекол проведены на дериватографе фирмы «Paulik-Erdei» в интервале температур от 20 °С до 1000 °С со скоростью подъема 10 °С в минуту в лаборатории кафедры прикладной химии ПГУПС и лаборатории Строительного материаловедения, изделий и конструкций БГТУ им. В.Г. Шухова (зав. кафедрой д.т.н., проф. B.C. Лесовик). Рентгенофазовый анализ (РФА) исходных пород и пеностекол проведен на рентгеновских дифрактометрах ДРОН - 4 - 07 и ДРОН - 3 в лаборатории кафедры "Технология стекла и стеклокристаллических материалов" БГТУ им. В.Г. Шухова (зав. кафедрой д.т.н., проф. Н.И. Минько). В БГТУ также проведен анализ гранулометрического состава пеностекольной шихты.

Автор выражает благодарность руководителям подразделений вышеуказанных учреждений, которые предоставили материально-исследовательскую базу для проведения физико-химических исследований и оказали при этом ценные консультации.

Химический состав рассматриваемых сырьевых материалов приведен в таблице 1.

Стеклошихта для получения пеностекла подготавливалась следующим образом: куски стеклобоя, перлита и базальта после предварительного дробления до размера не более 2 мм измельчали в шаровой мельнице типа МЕЛ до удельной поверхности 300 - 350 м2/кг. Затем породы были подвергнуты механоактивации в стержневой вибрационной мельнице типа 75Т - ДрМ до удельной поверхности 400 м2/кг. Дисперсность полученных порошков оценивали по удельной поверхности, определенной на приборе IICX-2 по воздухонепроницаемости слоя порошка. После дозирования компонентов приготавливали шихту, которую тщательно перемешивали и затворяли водным раствором гидроксида натрия. Изготовленные путем прессования образцы подвергали. нагреву и вспениванию в лабораторной муфельной печи с максимальной температурой подъема

Таблица 1

Химический состав сырьевых материалов

Наименование пород и материалов БЮ2 А120з Ге203 РеО СаО МЕО Иа20 К20 тю2 р2о5 МпО ппп

Стеклобой 71,4 6 2,47 0,40 - 6,74 3,43 14,45 0,85 - 0,20 - -

Перлит 68,3 0 12,75 1,20 0,05 0,98 0,48 3,73 3,70 0,16 0.05 0,21 8.58

Базальт 49,6 16,9 2,8 6,78 6,0 4,66 4,67 3,13 2,07 0,88 0,14 2,53

до 1100 °С в соответствии с принятыми режимами нагрева, вспенивания и охлаждения.

Физико—механические свойства пеностекол определяли по известным методикам на стандартном оборудовании

В третьей главе изложены результаты исследований физико-химических процессов получения пеностекол. Главной практической задачей исследований являлось получение долговечных теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе пеностекол с использованием стеклобоя и эффузивных пород. По химическому составу смеси из стеклобоя и эффузивных пород относятся к оксидной системе БЮ2 -Л1203 — Рс203— ГеО- СаО — N^0 — №20 — К20, к которой можно отнести большинство горных пород и отходов.

При выборе сырьевых материалов автор исходил из того, что содержание в них готовой стеклофазы и оксидов щелочных металлов позволит интенсифицировать процессы плавления стекломассы и вспенивания пеностекла и понизить количество дополнительно вводимого щелочного компонента. Отличительной особенностью предлагаемых составов шихт от ранее разработанных является то, что требуемый химический состав пеностекла обеспечивается использованием композиций, включающих искусственные стекла (стеклобой), природные вулканические водосодержащие стекла (перлиты) и породу с содержанием мелкокристаллических фаз и стекла (базальт). При применении водного раствора гидроксида натрия становятся возможными увлажнение и брикетирование шихт путем подпрессовки, а также вспенивание пеностекла без введения дополнительных газообразователей. Процесс формирования свойств пеностекла, как материала, получаемого вспучиванием алюмосиликатного расплава при высоких температурах, предопределяется структурой исходных пород и готового материала, дисперсностью и активностью исходных компонентов, а также температурно-временными режимами вспенивания и обжига, характеристиками алюмосиликатного расплава и т.д. При изучении достаточно сложных и многофакторных процессов, которые имеют место при получении пеностекол, весьма эффективным является использование математических методов описания указанных процессов.

В данной работе при изучении влияния структуры исходных материалов и температурно-временных режимов вспенивания на физико-механические свойства пеностекла в системе "стеклобой + перлит + базальт" проводился полнофакторный эксперимент ПФЭ типа 25. В качестве входных факторов были выбраны: г1 . - содержание базальта, %; г2 — содержание перлита, %; г3 — содержание воды, %; г4 — продолжительность вспенивания, мин; г5 — температура вспенивания, °С (табл. 2).

Таблица 2

Условия планирования

г] 22 г5

Основной уровень г°/ 25 25 16 15 900

Интервал

варьирования Д 15 15 2 14 50

+1 40 40 18 29 950

-1 10 10 14 1 850

На постоянном уровне приняты продолжительность механоактивации (10 мин) и содержание щелочного компонента №011 (10% сверх массы сухой шихты), вводимого в шихту в виде водного раствора. По известным методикам были получены уравнения регрессии для средней плотности (У;, кг/м3) и предела прочности при сжатии (У?, МПа), адекватные эксперименту:

У, =782,23 + 201,78х, + 37,66хг - 27,05х, - 43,00*ч -191,05л, -+ 21,31*,^ - 49,88*,*5 + 20,95*2.х3

И

У, = 6,00 + 2,2л:, + 0,28*2 - 0,38*3 - 0,63*4 - 2,6х5 -1,2 Цд:5

Согласно уравнению для У; на среднюю плотность пеностекла наибольшим образом влияют содержание базальта и температура вспенивания (рис. 1). Рост содержания базальта в трехкомпонентной шихте в большей степени способствует повышению средней плотности пеностекла, чем рост содержания перлита. Характер зависимостей прочности пеностекол соответствует характеру зависимостей средней плотности.

кг/м3

Рис. 1. Зависимость средней плотности от температуры и содержания базальта

На рисунке 1 нижний уровень поверхностей соответствует более длительной продолжительности вспенивания пеностекла. При удлинении продолжительности вспенивания наблюдается укрупнение размеров пор вследствие коалесценции пузырьков в стекломассе, что вызвало необходимость ограничения времени выдержки при максимальной температуре вспенивания на том уровне, когда начинается объединение пузырьков в стекломассе.

При вспенивании пеностекла структура формирующихся пор во многом предопределяется реологическими характеристиками алюмосиликатного расплава. Прочность пленок ячеек при их расширении зависит от вязкости расплава, обеспечивающей неразрывность перегородок и поверхностного его натяжения, способствующего утончению этих пленок. В связи с этим проводилась оценка реологических характеристик алюмосиликатного расплава в области температур вспенивания.

Расчет вязкости в рассматриваемой области температур 850-950 °С проводился по методу Мазурина, Третьяковой, Швайко-Швайковской и с помощью уравнения Фогеля-Фулчера-Таммана: г\ — А+В/(Т — Т0), где А, В и Т0 - постоянные, зависящие от состава стекла. Расчет поверхностного натяжения а расплава проводили по формуле аддитивности сг = Ер,а„ где р, — содержание отдельных оксидов в мол. %, а, - аддитивные коэффициенты поверхностного натяжения стекла в Н/м. Данные расчетов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Влияние состава шихты, свойств расплава и температуры на основные свойства пеностекла

№N2 Содержание компонентов, масс. % Свойства расплава Свойства пеностекла

ц ю-!, Пас а, Н/м рср, кг/м3 Ясж, МПа

1 базальт - 40 перлит — 40 стеклобой - 20 49,80 0,346 1284,5-1334,1 18,9-20,9

1а 5,20 0,345 771,5-903,8 6,7-12,6

2 базальт — 40 перлит — 10 стеклобой - 50 16,73 0,350 1203,9-1223,7 18,2-24,5

2а 2,22 0,349 602,5-721,8 3,5-7,45

3 базальт — 10 перлит — 40 стеклобой - 50 4,02 0,337 647,3-826,9 6,45-12,2

За 0,979 0,336 394,8-566,3 3,6-5,7

4 базальт — 10 перлит — 10 стеклобой - 80 1,99 0,341 594,1-801,7 6,5-11,0

4а 0,48 0,340 331,5-521,7 2,7-3,3

В таблице 3 пеностекла составов 1-4 получены при Т = 850 "С, а составов 1а-4а — при Т = 950 °С. Так как поверхностные натяжения для всех составов, согласно расчету, оказались величинами практически одного порядка, расплав в большей степени характеризуется вязкостью размягченного стекла. При этом оптимальный уровень вязкости (ц — 5,20 103 Па-с) с использованием состава 1: базальт — 40%, перлит — 40% и стеклобой — 20% достигается при температуре 950 °С, тогда как при использовании состава 3: базальт — 10 %, перлит — 40% и стеклобой — 50% примерно такой же уровень вязкости (t] - 4,02-103 Па с) достигается при температуре 850 °С. Пеностекло состава 3, вспененное при Т = 950 °С, обладает крупнопористой структурой, что вызвано понижением вязкости стекломассы до 0,979-103 Па с в присутствии повышенного содержания в шихте компонентов со стекловидной фазой. Увеличение содержания стеклобоя до 80% (состав 4) приводит к дальнейшему снижению вязкости до (0,48-1,99)-103 Па с и укрупнению пор пеностекла при меньшей температуре Т = 850 °С. Анализ данных расчетов реологических свойств показывает, что рост температуры вспенивания, а также увеличение содержания стеклобоя и перлита способствуют значительному снижению вязкости расплава, это подтверждает их роль в интенсификации процессов плавления шихты. При этом температура процесса и содержание стеклобоя взаимно компенсируют друг друга. Смеси с содержанием стеклобоя 20-50%, базальта 40% и перлита 10-40% при температуре Т = 850 °С не вспенились. Образцы представляют собой или спёк, или плотные структуры с начальным уровнем пенообразования в поверхностных слоях. Пеностекла, полученные на основе этих же смесей при Т = 950 °С, обладают крупнопористой структурой, что связано с понижением вязкости расплава при повышении температуры.

Для технологии пеностекла предпочтительны стекла, обладающие повышенной вязкостью и пониженным поверхностным натяжением в диапазоне температур пенообразования. Этому требованию соответствуют пеностекла состава 1 и 2, полученные при температуре Т = 950 °С, и пеностекло состава 3, полученное при температуре Т = 850 °С. Структура пеностекол при этом характеризуется наличием мелких (менее 1,5 мм) и средних размеров пор (1,5-3 мм). Структура пеностекла состава 3, полученного при Т=950 "С, и пеностекла состава 4 характеризуется появлением крупных и сообщающихся пор в результате чрезмерного понижения вязкости расплава. При этом укрупнение пор в пеностекле состава 4 происходит уже при температуре Т=850 °С. Следует отметить, что укрупнение пор, наблюдаемое при повышении температуры вспенивания, нежелательно из-за ухудшения теплофизических и конструктивных свойств пеностекла.

Следовательно, для получения мелкопористой структуры пеностекла с использованием составов с повышенным содержанием стеклобоя необходимо понизить максимальную температуру вспенивания до температур, обеспечивающих оптимальные значения вязкости расплава. А при использовании составов с ббльшим содержанием эффузивных пород, в особенности базальта, необходимо увеличить температуру вспенивания. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что такой фактор, как температура вспенивания, является одним из сильных внешних воздействий на данную систему, который влияет на формирование важнейших свойств пеностекла.

Результаты расчетов и экспериментов также показывают, что наряду с температурным фактором не менее важным является фактор степени связности / алюмокремнекислородного каркаса, которая может быть выражена разностью (Т^О - А12Оз). Для пеностекол рассматриваемых составов 1-4 и 1а-4а определены оптимальные значения / = 10,539... 15,248 мол.%. Именно в этом диапазоне значений f становится возможным вспенивание размягченной стекломассы и получение пористого материала.

Оптимизация уравнений регрессии (с. 11) позволила определить координаты оптимальных составов и температурно-временных режимов в пределах факторного пространства. Были установлены следующие диапазоны, пригодные для получения пеностекол с требуемой поровой структурой: содержание (в масс.%) базальта - 10...25; перлита - 10...25; стеклобоя - 50...80, температуры - 850...875 °С и продолжительности вспенивания - 10... 15 мин. При указанных диапазонах изменения факторов могут быть получены пеностекла с равномерной мелкопористой структурой со средней плотностью 647,3 - 905 кг/м" и прочностью при сжатии 6,45 — 9,8 МПа. Однако следует отметить, что данные результаты получены при достаточно высоком содержании щелочного компонента, что обусловило дальнейшие исследования по получению пеностекол с пониженным содержанием гидроксида натрия.

В исследованиях пеностекол, проведенных ранее сотрудниками ВСГТУ, была показана эффективность использования механо- и щелочной активации исходных пород и стеклобоя. В настоящей работе этот вопрос рассматривался с позиций влияния данных факторов на свойства пеностекол с использованием нового вида сырья, как базальт, и снижения расхода КаОН в целях повышения химической устойчивости пеностекла и снижения его стоимости ввиду дороговизны щелочного компонента.

В связи с вышеизложенным на следующем этапе исследований решалась задача оптимизации структуры пеностекла путем подбора режима механоактивации эффузивных пород, температурно-временных режимов и определения оптимального содержания гидроксида натрия

при повышенном содержании в шихте стеклобоя. Предполагалось, что свойства пеностекла определяются такими факторами, как — содержание щелочного компонента, хг — температура вспенивания, х3 — продолжительность вспенивания, *4 — продолжительность

механоактивации пород и *5 — содержание базальта. Диапазоны варьирования факторов: = 4-8 масс.%, х2 = 787,5-837,7 °С, Хз = 3-15 мин, х4 = 2-14 мин и х5 = 2-10%. На постоянном уровне были зафиксированы уровни содержания формовочной воды (16%) и стеклобоя (90%). В результате реализации ротатабельного плана были построены модели второго порядка. Уравнения регрессии имеют вид для средней плотности пеностекол (У/, кг/м3):

У, = 597,5 - 50,9х, - 46,1х2 - 17,9х, + 33,0*4 + 17,23*3 - 17,7*3*., -— 33,86х4х4 - 15,9х5.х5 - 25,5х2х} и предела прочности при сжатии (У?, МПа):

У2 =5,1-0,6*, —1,0*2 + 0,63лг4 - 0,46*,*, -0,56*3*3 -0,4&с4*4 -0,67*2*3.

При содержании в шихте 90% стеклобоя наблюдается снижение средней плотности пеностекол по сравнению с предыдущим планом, в котором составы содержат менее 80% стеклобоя. Также отмечено, что количество растворенной щелочи и температура процесса при постоянном уровне содержания стеклобоя компенсируют друг друга, т.е. при уменьшении одного параметра необходимо увеличение другого при данных условиях эксперимента. Так, при температуре вспенивания Т = 825 °С требуется 4% №ОН, а при Т = 800 °С содержание щелочного компонента необходимо увеличить до 5-6%.

Наличие экстремумов на семействе кривых зависимостей свойств пеностекла от продолжительности механоактивации и содержания базальта указывает на то, что после достижения определенных значений этих факторов наблюдается понижение показателей физико-механических свойств пеностекла (рис. 2). Это связано с увеличением содержания сверхтонких частиц . в шихте и ухудшением условий растворения в базовом стекле из стеклобоя легкоплавких компонентов из базальта, например, плагиоклазов. Установлено, что структура пеностекла улучшается при одинаковом уровне удельной поверхности составных компонентов стеклошихты, достигаемом при разных режимах измельчения. Так, для стеклобоя достаточно измельчения в шаровой мельнице, для перлитовой породы целесообразно установить кратковременный режим механоактивации (2 мин) и более длительный режим механоактивация — для базальта (14 мин).

Таким образом, при применении составов с содержанием 90% стеклобоя пеностекла с развитой поровой структурой могут быть получены практически во всем диапазоне изменения факторов.

механоактивации, мин

Рис. 2. Зависимость средней плотности пеностекол от содержания базальта и продолжительности механоактивации

Однако существует необходимость ограничения содержания гидроксида натрия (не более 4-5%) из-за возможного ухудшения химической устойчивости пеностекла. Также является целесообразным ограничение верхних пределов таких факторов, как продолжительность механоактивации и содержание базальта на уровне 6%, так как установление таких пределов на некотором оптимальном уровне способствует, во-первых, улучшению структуры пеностекла и, во-вторых - снижению энергозатрат.

Зависимости предела прочности пеностекла при сжатии аналогичны зависимостям средней плотности, что вполне соответствует представлениям об обусловленности показателей прочности материала от его плотности. Макроструктура пеностекол характеризуется наличием преимущественно мелких пор диаметром менее одного миллиметра, что позволило получить пеностекла с повышенными показателями прочности. Результаты расчета реологических характеристик расплавов показывают, что пеностекла с мелкопористой структурой получены при вязкости расплава (2,219...5,232)103 Па-с и поверхностном натяжении 0,342...0,339 Н/м.

На рисунке 3 показана структура базальта (а) и перлита (б), подвергнутых измельчению в вибрационной мельнице.

На снимках базальта (рис. 3, а) видны фазы оливина (1), титаномагнетита. (2), плагиоклаза (3), пироксена (8), которые расположены в стеклофазе базальта (4,6,7).

Структура перлита (рис.3,б) является гомогенной и представлена фазами, которые можно отнести к плагиоклазу (1), санидину (2) и анальциму (5), которые распределены в стекловидной фазе перлита (4).

1 ЮОргп 1 а 1 70рт 1 д

Рис. 3. Электронно-сканирующий снимок эффузивных пород

Рентгенограммы пород и пеностекол показывают наличие пиков, относимых к вышеуказанным фазам, и ослабление этих пиков при обжиге пеностекла (рис. 3). Содержание стеклофазы в перлите не менее 95%, а в базальте не менее 20%.

Исследование микроструктуры пеностекол показывает, что в стекловидной фазе межпоровых перегородок, образованной из стеклобоя, перлита и стеклофазы базальта, находятся кристаллические фазы базальта. При этом отмечается разрушение структуры кристаллов и подплавление некоторых менее тугоплавких составляющих базальта в результате комплексного воздействия механо -, щелочной активации и повышения температуры.

При формировании оптимальной структуры пеностекла наряду с реологическими свойствами расплава важной является кристаллизационная способность расплава в температурном интервале нагревания и вспенивания. В технологии пеностекла одним из основных требований к расплаву является устойчивость стекла к спонтанной кристаллизации в температурном интервале вспенивания, а в случае все же развития кристаллизационных процессов необходимо, чтобы к моменту вспенивания эти процессы были в начальном состоянии. С другой стороны, процессы объемной кристаллизации в стекломассе могут привести к упрочнению межпоровых перегородок пеностекла, что и обусловило в настоящей работе исследование вопроса о влиянии предварительной термической обработки образцов из пеностсколъной шихты в период, предшествующий вспениванию, на структуру и свойства пеностекла.

Выбор режимов предварительной термической обработки основывался на данных дифференциально-термического анализа исходных пород и стеклобоя. Наибольший интерес представляли термические эффекты, свидетельствующие о фазовых превращениях, перекристаллизации структуры и т.д.

Рис. 4. Рентгеиофазовый анализ эффузивных пород и пеностекла: а — базальта; б — перлита; в - пеностекла

В области повышенных температур на кривых ДТА перлитов отмечен небольшой эндоэффект, который может быть связан как с удалением прочно связанной воды перлита, так и с процессами кристаллизации структуры. ДТА базальта показывает размытый экзоэффект в области температур 360-760 °С, который может быть связан с образованием центров кристаллизации. На кривой ДТА тарного стекла, по данным Б.С. Баталина и H.A. Правиной, наблюдается экзоэффект при 460 °С, который авторы связывают с образованием центров кристаллизации. При повышении температуры соответственно до 780 °С площадь этого пика увеличивается, что характеризует рост кристаллов выделяющейся фазы. По характеру пиков в интервале температур 700-900 °С можно судить о кристаллизации не менее двух фаз. Рентгенограмма стеклобоя показала наличие рефлексов 1,38; 1,41; 1,54; 1,82; 3,34; 4,25 А, относимых к а-кварцу, и рефлексов 1,87; 1,93; 2,52; 3,19; 4,11 А, которые могут быть отнесены к рефлексам альбита Na2OAl203-6Si02. О повышении кристаллизационной способности механоактивированных тарных стекол при нагреве до 600 "С указано также в работах Ю.С. Щипалова.

В данной работе исследования влияния предварительной термообработки при температуре 550-700 °С проводились в отношении пеностекол с содержанием стеклобоя в диапазоне 70-90% с подшихтовкой из механоактированных эффузивных пород в системах "стеклобой+перлит", "стеклобой+перлит+базальт" и

"стеклобой+базальт" (рис. 5). На рисунке 5 к группе А, Б и В относятся соответственно составы стеклошихт с содержанием 90, 80 и 70% стеклобоя. При этом составы 1 и 1а в группах А, Б и В относятся к системе "стеклобой+перлит", составы 2 и 2а — к системе "стеклобой+перлит+базальт", составы 3 и За — к системе "стеклобой+базальт".

Группа А Группа Б Группа В

Рис. 5. Влияние предварительной термической обработки на свойства пеностекол составов групп А, Б и В

Микроструктура стеклофазы межпоровой перегородки, в которой сформировались упорядоченные структуры, показана на рисунке 6. На снимке, наряду с неизмененными фазами исходной породы, видны новообразования в виде мелких фаз.

Рис. 6. Микроструктура межпоровой перегородки пеностекла

Данные по приросту показателей средней плотности и прочности пеностекол в результате предварительной термической обработки прессовок представлены в таблице 4.

Таблица 4

Влияние состава шихты и предварительной термической обработки на основные свойства пеностекол

№№ составов группа А группа Б группа В

Рср> кг/м ^СЖ» МПа Рср, кг/м Ясж, МПа Рср, кг/м ^СЖ? МПа

1 576.6 3.3 598.5 3.4 631.8 4.6

1а 620.4 4.7 634.4 4.9 659.8 6.4

2 590.4 3.5 626.2 3.9 654.2 4.9

2а 635.8 5.0 661.8 5.1 686.8 7.4

3 603.1 3.6 645.2 " 4.7. 681.2 5.6

За 658.7 5.3 684.6 .7.2 715.8 8.0

Анализ полученных данных показывает, что предварительная термическая обработка отпрессованных пенообразующих смесей приводит к росту физико-механических свойств пеностекла. При этом больший эффект в приросте показателей свойств наблюдается в отношении пеностекол с повышенным содержанием стеклобоя. На РФА пеностекол количество пиков убывает в ряду А —» Б —> В.

На дериватограмме шихты с содержанием 80% стеклобоя, 10% перлита и 10% базальта в присутствии водного раствора гидроксида натрия наблюдается эндоэффект с максимумом при температуре 190 °С, связанный с удалением адсорбированной воды и легкоудаляемой воды иерлитов. Термоэффекты при 600 и 840 °С могут быть связаны с началом диссоциации кальцита, разложением NaOH и появлением новообразований CaSi03Na2CaSi308 и Na20-Al203-6Si02.

Таким образом, при непосредственном вспенивании увлажненных и брикетированных шихт из стеклобоя и эффузивных пород в присутствии гидроксида натрия, которое имеет место в данной работе, возможно протекание следующих физико-химических процессов: удаление адсорбированной, физически связанной воды при температурах 110-250 °С; размягчение стеклобоя, растворение в нем при повышении температуры легкоплавких компонентов перлита и базальта; выход из пород при температурах 550-650 °С и выше летучих компонентов, в том числе связанной воды, и разложение гидроксида натрия с образованием воды, которые вызывают вспучивание размягченного стекла при температурах вспенивания. Благодаря снижению энергии активации протекания процессов образования упорядоченных структур при предварительном нагреве пенообразующих смесей возможно образование соединений — аналогов природных щелочных алюмосиликатов в период вспенивания пеностекол.

В четвертой главе рассмотрены физико-технические свойства пеностекол: средняя плотность, прочность при сжатии, водопоглощение, теплопроводность пеностекол в сухом и увлажненном состоянии, морозостойкость и гидролитическая устойчивость. Определены FCTJIP и начальные модули упругости пеностекол.

Гидролитическая устойчивость пеностекла определялась по ГОСТ 101340-82. Пеностекла в зависимости от содержания щелочного компонента относятся к Ш и IV классу гидролитической устойчивости.

Коэффициент термического линейного расширения (KTJ1P) пеностекла рассчитан по методу Такахаши.

Водопоглощение пеностекла определяли согласно требованиям ГОСТ 7025-78. Для определения морозостойкости образцы пеностекла подвергались многократному замораживанию и оттаиванию по методике для стеновых материалов, согласно ГОСТ 70225-78.

Коэффициент теплопроводности пеностекла определен электронным измерителем теплопроводности ИТП - МГ4 согласно ГОСТ 22024-76. Основные свойства пеностекол приведены в таблице 6.

Таблица 6.

Физико-технические свойства пеностекол

Составы Свойства Содевжание стеклобоя, масс. %

90 80 70

Перлит перлит+ базальт базальт перлит перлит+ базальт базальт перлит перлит+ базальт базальт

Средняя плотность, кг/м3 450,1590,4 614,2654,1 639,8681,2 611,5654,3 645,6685,7 667,2698,1 635,2679,5 665,2705,1 692,3731,9

Предел прочности при сжатии, МПа 3,5-4,8 4,8-5,2 5,0-5,6 4,7-5,2 4,8-6,4 5,4-7,5 5,9-6,4 5,8-8,0 6,5-8,8

Водопоглощение, масс. % 3-6 3-5 3-5 3-5 2-5 2-4 2-4 2-4 2-4

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии (влажном), Вт/м °С 0,098/ 0,105 0,175/ 0,185 0,182/ 0,192 0,175/ 0,185 0,183/ 0,193 0,188/ 0,196 0,180/ 0,191 0,188/ 0,198 0,195/ 0,204

Морозостойкость, ЦИКЛЫ >30 >30 >30 >30 >30 >30 >30 >30 >30

КТЛР, ахЮ70С"1 82,91 83,44 83,96 82,35 83,38 84,42 79,41 80,98 82,54

Начальный модуль упругости, х Ю"3 МПа 5,2-6,3 6,7-7,3 7,0-7,8 6,6-7,3 7,0-8,2 7,5-8,8 7,4-8,2 7,7-9,2 8,3-9,9

Улучшенные физико-механические свойства пеностекол позволяют использовать их в качестве теплоизоляционно-конструкционных материалов в строительстве. Данный материал можно выпускать в виде мелкоштучных блоков и плит. Хорошее сцепление с кладочным раствором, благодаря активной поверхности пеноблоков, способствует повышению сейсмостойкости возводимых зданий и сооружений.

Экономический эффект при получении изделий из пеностекол достигается за счет исключения высокотемпературного процесса стекловарения, снижения количества дополнительно введенного щелочного компонента до 3-4 % и экономии природного минерального сырья за счет использования стеклобоя. Значительный эффект от использования пеностекол ожидается в строительстве, на предприятиях теплоэнергетики и при теплозащите трубопроводов за счет снижения трудо- и материалоемкости строительства.

При средней плотности 600 — 750 кг/м3 прочность при сжатии составит:

- для пеностекла 5- 8 МПа;

- для пенобетона 2-3,5 МПа.

При прочности при сжатии 5-7,5 МПа средняя плотность составит:

- для пеностекла 600 - 700 кг/м3;

- для пенобетона 800 - 900 кг/м3;

В пятой главе приведены результаты лабораторных испытаний и рекомендации по аппаратному оформлению технологической линии и организации производства с учетом технико-экономических показателей. На основании проведенных исследований была разработана технологическая схема производства изделий из пеностекол.

Результаты экспериментальных исследований положены в основу проведения опытно-промышленного опробования разработанной технологии изделий из пеностекол в производственных условиях ООО "Улан-Удэстекло " в г. Улан-Удэ. На основе разработанных составов была выпущена партия плит размером 400x400x80 мм и блоков 250x120x65, соответствующих по своим физико-механическим характеристикам требованиям ТУ.

В работе представлены технико-экономические расчеты по организации производства пеностекол. Результаты расчета экономической эффективности от применения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя показали следующее. Экономия от применения однослойных конструкций из пеностекольных блоков по сравнению с ограждающей конструкцией из керамического кирпича с минераловатным утеплителем составит ок. 1000 руб. на 1 м2 стены.

Основные выводы по результатам работы:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения пеностекол повышенной прочности при использовании смесей из стеклобоя и механоактивированных эффузивных пород при их реакционном спекании с гидроксидом натрия и повышения конструктивных свойств полученных пеностекол путем предварительной термической обработки пенообразующей смеси.

2. В качестве стеклошихты предложены составы, содержащие искусственное стекло (бой тарного стекла), вулканическое водосодержащее стекло (перлит) и породу с содержанием кристаллических фаз и стекла (базальт). При содержании стеклобоя в пеностекольной шихте в диапазоне 70-90% в зависимости от соотношения компонентов получены пеностекла с регулируемыми свойствами. При одинаковом уровне содержания стеклобоя свойства пеностекла обусловливаются соотношением в шихте перлита и базальта. Для получения теплоизоляционно-конструкционных материалов температура вспенивания пеностекол находится на уровне 825-850 °С. При этом содержание щелочного компонента (ЫаОН), благодаря высокому содержанию в шихте стеклобоя, доведено до 3-5 масс.%.

3. При содержании в шихте 70% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 631,8 - 681,2 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 4,65,6 МПа. При содержании в шихте 80% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 598,5-645,2 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 3,4-4,7 МПа. При содержании в шихте 90% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 576,6-603,1 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 3,3-3,6 МПа.

4. Определены условия измельчения компонентов стеклошихты, которые позволили повысить физико-механические свойства пеностекол разработанных составов. Установлено, что для повышения средней плотности и прочности пеностекол целесообразно измельчение стеклобоя в шаровой мельнице, а эффузивных пород - в вибрационной мельнице. При этом оптимальная продолжительность механоактивации перлитов составила 2-5 мин, базальта -10-15 мин.

5. Доказана эффективность предварительной термической обработки пенообразующих смесей на основе разработанных составов для повышения конструктивных свойств пеностекол. Повышение прочности пеностекол достигнуто при температуре термообработки указанных смесей в диапазоне 550-700 °С.

6. В результате предварительной термической обработки шихты при содержании 70% стеклобоя получены пеностекла со средней плотностью 659,8-715,8 кг/м3 и прочностью при сжатии 6,4-8,0 МПа; при содержании 80% стеклобоя пеностекла со средней плотностью 634,4-684,6 кг/м3 и прочностью при сжатии 4,9-7,2 МПа; при содержании 90% стеклобоя получены пеностекла со средней плотностью 620,4-658,7 кг/м3 и прочностью при сжатии 4,7-5,3 МПа.

Определен оксидный и фазовый составы пеностекол.

7. Определены реологические характеристики алюмосиликатного расплава, позволяющие получить пеностекло при энергетически выгодных температурных режимах. Для получения пеностекол с требуемой поровой структурой оптимальным диапазоном вязкости стекломассы является т|=(0,48-5,2)-103 Па-с, а поверхностного натяжения 0=0,337-0,345 Н/м.

8. Установлено влияние степени связности / алюмокремнекислородного каркаса, выраженной разностью Я20- А1203, на свойства пеностекол. Для пеностекол разработанных составов оптимальные значения / составили 10,539... 15,248 мол.%. Именно в этом диапазоне значений / становится возможным вспенивание размягченной стекломассы и получение пористого материала.

9. Получены многофакторные математические модели, выражающие зависимости физико-механических свойств пеностекол от состава компонентов стеклошихты, от содержания щелочного компонента, продолжительности механоактивации, температурных режимов нагревания и вспенивания.

10. Определены основные физико-технические свойства пеностекол: водопоглощение, коэффициенты теплопроводности пеностекол в сухом и увлажненном состоянии, морозостойкость, класс гидравлической устойчивости и начальный модуль упругости.

11. Разработаны рекомендации по производству изделий из пеностекла, включающие общие требования к материалам, особенности оптимизации составов пеностекол и технологии их приготовления.

12. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов работы на ООО "Улан-Удэстекло".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Павлов В.Е. Пеноситалл на основе местных пород и отходов / Д.Р. Дамдннова, В.Е. Павлов, И.И. Будаева // Материалы научно-технической конференции, серия: "Технические науки".- Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003.- С. 32-33.

2. Павлов В.Е. Изучение влияния оксидного состава алюмосиликатного расплава на физико-механические свойства пеноситалла / А.Д. Цыремпилов, Д.Р. Дамдинова, В.Е. Павлов // Строительные материалы. — 2004. - № 4.- С.40-41.

3. Павлов В.Е. Технология производства пеноситаллов / Д.Р. Дамдинова, В.Е. Павлов: Тез. докл. 61-й науч.-техн. конф. НГАСУ (СИБСТРИН). - Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2004. - С.37.

4. Павлов В.Е. Получение пеностекол с повышенным содержанием оксида кремния на основе минерального сырья и стеклобоя / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, В.Е. Павлов, В.В. Батодоржиев // Материалы III международной научно-технической конференции "Энергосберегающие и природоохранные технологии (Встреча на Байкале)".- Томск-Улан-Удэ, 2005.- С. 384-387.

5. Павлов В.Е. Физико-химические основы эффективного ресурсо- и энергопотребления в технологии пеностекол с повышенными конструктивными свойствами / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, В.Е. Павлов, В.В. Батодоржиев // Материалы международной научно-практической конференции "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии" (XVII Научные чтения).- Белгород, 2005.- С. 67-73.

6. Pavlov V.E. Heat insulating and Construction Foamglass Based on Mineral Raw materials and Glass wastes / D.R. Damdinova, P.K. Ckardaev, V.E. Pavlov, V.V. Batodorgiev // International Conference on Rational Utilization of Natural Mineral.- Ulaanbaatar, Mongolia, 2005.- P. 8.

7. Павлов В.Е. Вспененные стеклокристаллические материалы на основе перлитовых пород и стеклобоя / |А.Д. Цыремпилов], Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, В.Е. Павлов, В.В. Батодоржиев // Вестник ВСГТУ,- Улан-Удэ, 2005.- №4.- С. 63-66.

8. Павлов В.Е. Комплексное использование минерального сырья и стеклобоя при получении пеностекол / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, В.Е. Павлов // Вестник БГУ.- Улан-Удэ, 2005.- №4.- С. 71-75.

9. Павлов В.Е. Исследования процесса получения кристаллизующихся пеностекол с помощью математического планирования эксперимента / Д.Р. Дамдинова, П.К. Хардаев, В.Е. Павлов, Б.А. Карпов //Материалы международной научно-практической

конференции "Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения" (Девятые Академические чтения PA ACH).- Казань, 2006.- С. 158-160.

Подписано в печать 7.06.2006г. Формат 60x84 1/16Усл.п.л. 1,63.

____Тираж 80 экз. Заказ № 104_

Издательство ВСГТУ. 670013. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в. Отпечатано в типографии ВСГТУ. 670013. г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, 42

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИИ.

1.1. Литературный анализ отечественного и зарубежного опыта использования горных пород и отходов промышленности при 10 производстве вспененных алюмосиликатных материалов

1.2. Физико-химические предпосылки и технологические подходы, к получению пеностекол с повышенной прочностью на основе 32 эффузивных пород и стеклобоя

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Обоснование выбора сырьевых материалов 57 2.1.1. Химико-минералогическая характеристика сырьевых материалов

2.2. Методика исследований

2.2.1. Методика физико-механических испытаний

2.2.2. Методика физико-химических исследований при получении пеностекол

2.3.3. Методика статистической обработки результатов эксперимента

2.3.4. Методика математического планирования эксперимента

ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ПЕНОСТЕКОЛ НА ОСНОВЕ ЭФФУЗИВНЫХ ПОРОД И 80 СТЕКЛОБОЯ

3.1. Определение факторов, влияющих на синтез пеностекол с заданными свойствами

3.1.1. Изучение влияния структуры исходных материалов и температурно-временных режимов вспенивания на основные 82 свойства пеностекол в системе "стеклобой+перлит+базальт"

3.1.2. Исследование влияния реологических свойств расплава на условия вспенивания, структуру и свойства пеностекол в системе "стеклобой+перлит+базальт"

3.1.3. Оптимизация составов и температурных режимов вспенивания пеностекол в системе "стеклобой+перлит+базальт" ^ 3.2. Изучение влияния механо- и щелочной активации и температурно-временных режимов вспенивания на структуру и 92 свойства пеностекол с повышенным содержанием стеклобоя

3.3. Исследования по изучению влияния химических и технологических факторов на основные свойства пеностекол в 103 системе "стеклобой+базальт"

3.3.1. Изучение влияния структуры исходных материалов, их щелочной активации и температурно-временных режимов 103 ф вспенивания на свойства пеностекол

3.4. Изучение влияния предварительной термической обработки на основные свойства пеностекол

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ У СВОЙСТВ ПЕНОСТЕКОЛ

4.1. Определение водопоглощения пеностекол

4.2. Определение физико-механических свойств пеностекол

4.3. Определение теплопроводности пеностекол

4.4. Определение морозостойкости пеностекол

4.5. Определение гидролитической устойчивости пеностекол

4.6. Определение статистической модуля упругости пеностекол

4.7. Определение прочности сцепления пеностекол с кладочным раствором

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСТЕКОЛ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

5.1. Технологическая схема производства изделий из пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя

5.2. Опытно-промышленное опробование технологии изделий из пеностекол

5.3. Технико-экономическое обоснование эффективности производства и применения изделий из пеностекол на основе эффузивных 128 пород и стеклобоя

С введением в действие энергосберегающих нормативов по теплозащите зданий в соответствии со СНиП 23-02-2003 весьма актуальной стала проблема обеспечения энергоэффективности вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений. Одним из направлений решения данной проблемы является разработка и производство эффективных теплоизоляционных материалов - пеностекол на основе местного минерального сырья и стеклобоя.

Преимущества пеностекла - высокопористого материала неорганического состава, заключающиеся в уникальном сочетании теплоизоляционных и конструктивных свойств, безусадочности, пожаробезопасности и биостойкости ставят его в разряд долговечных строительных теплоизоляционных материалов. Причинами того, что данный пеноматериал до сих пор недооценен и не получил достаточно широкого применения в практике строительства являются не эксплуатационные его характеристики, а технологические особенности получения пеностекла. Технология пеностекла всегда была и остается достаточно сложной и энергоемкой по сравнению с другими теплоизоляционными материалами.

В связи с этим, первоочередного решения требуют проблемы по совершенствованию технологии получения пеностекол с использованием оптимальных составов и технологических приемов. С учетом того, что существующие технологии пеностекла были направлены, прежде всего, на получение теплоизоляционных материалов обширные исследования проведены в отношении пеностекол с низким коэффициентом теплопроводности. Недостаточно изученными являются вопросы о возможности повышения конструктивных свойств пеностекол, полученных путем непосредственного вспенивания алюмосиликатных расплавов.

Весьма важным при этом является обеспечение условий создания оптимальной поровой структуры пеностекла, обусловливающей качество синтезируемого материала. Актуальность выполняемой работы определяется необходимостью совершенствования технологии пеностекла с позиций повышения его конструктивных свойств.

Распространенность эффузивных пород, к которым относятся базальты и вулканические водосодержащие стекла - перлиты на территории Востока России (Забайкалье, Дальний Восток) и достаточно интенсивное образование стекольных отходов предполагают комплексное их использование для получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами по энергосберегающей технологии. Предпосылкой к этому служит склонность к уплотнению структуры пеностекла при непосредственном вспенивании алюмосиликатных расплавов на основе эффузивных пород и боя тарного стекла.

Работа выполнялась в рамках Федеральных целевых программ "Жилище" и "Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья" на 1996 - 2010 г.г. и Региональной научно-технической программы "Бурятия. Наука. Технологии и инновации" на 2003 - 2006 г.г. и Республиканского молодежного гранта 2006 года по направлению: "Получение эффективных теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе эффузивных пород и отходов промышленности".

Научная новизна работы.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования композиций, представляющих собой рационально подобранные смеси из стеклобоя и эффузивных пород (перлитов и базальтов) для получения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами.

Установлено, что при вспенивании в присутствии щелочного компонента смесей из стеклобоя и высокодисперсных эффузивных пород в зависимости от соотношения в шихте перлитовой и базальтовой породы при одинаковом уровне содержания стеклобоя в диапазоне (70-90%) возможно получение как теплоизоляционных, так и теплоизоляционно-конструкционных пеностекол.

Выявлены основные закономерности протекания физико-химических процессов при получении пеностекол повышенной прочности с использованием предварительной термической обработки пенообразующих смесей на основе разработанных составов.

Исследования структуры пеностекол показали, что предварительная термическая выдержка прессованных образцов пенообразующих смесей приводит к повышению физико-механических свойств пеностекла, благодаря формированию мелкопористой макроструктуры вследствие развития процессов кристаллизации в микроструктуре межпоровых перегородок.

Получены многофакторные математические модели температурно-временных режимов вспенивания с использованием составов в системе «стеклобой+перлит+базальт», необходимые для оптимизации технологии пеностекол с повышенными конструктивными свойствами;

Установлены зависимости физико-технических характеристик пеностекол и изделий на их основе от технологических параметров производства (содержания компонентов, продолжительности механоактивации пород, температурных режимов нагревания и вспенивания, свойств алюмосиликатного расплава и т.д.).

Практическая значимость работы.

Разработаны составы для получения теплоизоляционных пеностекол со средней плотностью 450-550 кг/м3 и прочностью при сжатии 3,5-4,8 МПа и теплоизоляционно-конструкционных изделий со средней плотностью 600750 кг/м3 и прочностью при сжатии 6,5-9,0 МПа.

Предложен способ повышения прочности пеностекол, заключающийся в предварительной термической обработке пенообразующих смесей с использованием разработанных составов (заявка на изобретение).

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

Изучены технико-эксплуатационные показатели пеностекол.

Реализация результатов исследований.

На основе проведенных исследований разработаны рекомендации по производству теплоизоляционных плит и мелкоштучных изделий на основе эффузивных пород и стеклобоя и проведено их опробование в производственных условиях ОАО "Улан-Удэстекло".

Результаты расчета экономической эффективности от применения пеностекол с повышенными конструктивными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя показали следующее. Экономия от применения однослойных конструкций из пеностекольных блоков по сравнению с ограждающей конструкцией из керамического кирпича с минераловатным утеплителем составит ок. 1000 руб на 1 м стены.

Апробация работы.

Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и обсуждались на:

- научных конференциях преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 2003 - 2006 г.г.);

III международной научно-технической конференции "Энергосберегающие и природоохранные технологии (Встреча на Байкале)" (г. Улан-Удэ, 2005 г.);

- международной научно-практической конференции "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии" (г. Белгород, 2005 г.);

- международной конференции "International Conference on Rational Utilization of Natural Mineral" (Ulaanbaatar, Mongolia, 2005);

- 10-х Академических чтениях PAACH "Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения" (г. Казань, 2006 г.).

Публикации.

По результатам диссертационной работы опубликовано 9 статей и подана заявка на изобретение по способу получения пеностекол на основе эффузивных пород и стеклобоя.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 170 наименований и приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включая 18 рисунков, 23 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения пеностекол повышенной прочности при использовании смесей из стеклобоя и механоактивированных эффузивных пород при их реакционном спекании с гидроксидом натрия и повышения конструктивных свойств полученных пеностекол путем предварительной термической обработки пенообразующей смеси.

2. В качестве стеклошихты предложены составы, содержащие искусственное стекло (бой тарного стекла), вулканическое водосодержащее стекло (перлит) и породу с содержанием кристаллических фаз и стекла (базальт). При содержании стеклобоя в пеностекольной шихте в диапазоне 70-90% в зависимости от соотношения компонентов получены пеностекла с регулируемыми свойствами. При одинаковом уровне содержания стеклобоя свойства пеностекла обусловливаются соотношением в шихте перлита и базальта. Для получения теплоизоляционно-конструкционных материалов температура вспенивания пеностекол находится на уровне 825-850 °С. При этом содержание щелочного компонента (NaOH), благодаря высокому содержанию в шихте стеклобоя, доведено до 3-5 масс.%.

3. При содержании в шихте 70% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 631,8 - 681,2 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 4,6-5,6 МПа. При содержании в шихте 80% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 598,5-645,2 кг/м и пределом прочности при сжатии 3,4-4,7 МПа. При содержании в шихте 90% стеклобоя путем изменения соотношения перлита и базальта получены пеностекла со средней плотностью 576,6-603,1 кг/м и пределом прочности при сжатии 3,3-3,6 МПа.

4. Определены условия измельчения компонентов стеклошихты, которые позволили повысить физико-механические свойства пеностекол разработанных составов. Установлено, что для повышения средней плотности и прочности пеностекол целесообразно измельчение стеклобоя в шаровой мельнице, а эффузивных пород - в вибрационной мельнице. При этом оптимальная продолжительность механоактивации перлитов составила 2-5 мин, базальта -10-15 мин.

5. Доказана эффективность предварительной термической обработки пенообразующих смесей на основе разработанных составов для повышения конструктивных свойств пеностекол. Повышение прочности пеностекол достигнуто при температуре термообработки указанных смесей в диапазоне 550-700 °С.

6. В результате предварительной термической обработки шихты при содержании 70% стеклобоя получены пеностекла со средней плотностью 659,8-715,8 кг/м3 и прочностью при сжатии 6,4-8,0 МПа; при содержании 80% стеклобоя пеностекла со средней плотностью 634,4-684,6 кг/м и прочностью при сжатии 4,9-7,2 МПа; при содержании 90% стеклобоя получены пеностекла со средней плотностью 620,4-658,7 кг/м3 и прочностью при сжатии 4,7-5,3 МПа.

Определен оксидный и фазовый составы пеностекол.

7. Определены реологические характеристики алюмосиликатного расплава, позволяющие получить пеностекло при энергетически выгодных температурных режимах. Для получения пеностекол с требуемой поровой структурой оптимальным диапазоном вязкости стекломассы является т]=(0,48-5,2)-10 Па-с, а поверхностного натяжения а=0,337-0,345 Н/м.

8. Установлено влияние степени связности / алюмокремнекислородного каркаса, выраженной разностью R20 - А1203 на свойства пеностекол. Для пеностекол разработанных составов оптимальные значения оптимальные значения / составили 10,539. 15,248 мол.%. Именно в этом диапазоне значений / становится возможным вспенивание размягченной стекломассы и получение пористого материала.

9. Получены многофакторные математические модели, выражающие зависимости физико-механических свойств пеностекол от состава компонентов стеклошихты, от содержания щелочного компонента, продолжительности механоактивации, температурных режимов нагревания и вспенивания.

10. Определены основные физико-технические свойства пеностекол: водопоглощение, коэффициенты теплопроводности пеностекол в сухом и увлажненном состоянии, морозостойкость, класс гидравлической устойчивости и начальный модуль упругости.

11. Разработаны рекомендации по производству изделий из пеностекла, включающие общие требования к материалам, особенности оптимизации составов пеностекол и технологии их приготовления.

12. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов работы на ОАО "Улан-Удэстекло".

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

2. Ананьев А.И. Теплотехнические свойства и морозостойкость теплоизоляционного пенодиатомитового кирпича в наружных стенах зданий / А.И. Ананьев, В.П. Можаев, Е.А. Никифоров, В.П. Елагин // Строительные материалы.- 2003.- № 7.- С. 14-16.

3. Акутин В.Ф. Современные стены зданий из керамического кирпича / В.Ф. Акутин, А.П.Кочнев // Строительные материалы.- 2002.- № 8.- С. 4-8.

4. 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. (о пользе брикетирования)

5. Акулич С.С., Демидович Б.К. Синтез и исследование высокоглиноземистых стекол для производства пеностекла / В республ. межведомств, сб. "Стекло, ситаллы и силикатные материалы", вып. 2 // Минск: Выш. шк.- 1974.- С. 47-51.

6. Аппен А.А. Химия стекла. М.: Химия, 1979.- 352 с.

7. А.с. 292909 СССР, МКИ СОЗС. Шихта для изготовления пеностекла / М.В. Дарбинян, Э.Р. Саакян; Науч.-исслед. институт камня и силикатов (СССР); Опубл. в Б.И., 1971.- № 5.

8. А.с. 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.

9. А.с. 507535 СССР, М. Кл.2 СОЗС. Пеностекло / М.И. Козьмин, Н.Е. Коломиец, И.Н. Кузнецов, В.А. Минаков и др.; Константиновский з-д "Автостекло" (СССР); Опубл. в Б.И., 1976.- №11.

10. А.с. 663664 СССР, М. Кл2. СОЗВ. Установка для получения пеностекла непрерывным способом / Б.К. Демидович, В.И. Пилецкий, И.И. Мацевич,

11. JI.M. Лапин и др.; Минский гос. науч.-исслед. ин-т стройматериалов (СССР); Опубл. в Б.И., 1973.-№33.

12. А.с. 806627 СССР, М. Кл.3 С 03 С. Способ изготовления пеностекла / В.А. Криницина, Н. М. Губелев; Кучинский комбинат керам. облицов. материалов (СССР); Опубл. в Б.И. 1981,- № 7.

13. А.с. 885166 СССР, М. Кл.3 С 03 С. Способ получения пеностекла / В.Н. Корнеева, С.Н. Неумеечева; Воронежский инжен.- строит. Институт (СССР); Опубл. в Б.И. 1981.-№44.

14. А.с. 908759 СССР, МКИ С 03 С. Пеностекло / В.Н. Образцов, В.В. Хрулев, Т.В. Образцова и В.В. Хрулев; Опыт, з-д зольного гравия Пром. треста № 1 "Железобетон" (СССР); Опубл. в Б.И., 1982.- № 8.

15. А.с. 1056894 СССР, М. Кл.2 С 03 С. Способ получения пеностекла / К. Тот, И. Матрай, Л. Тарьяни и Б. Тот (ВНР); Опубл. в Б.И., 1983.- № 43.

16. А.с. 1073199 СССР, МКИ СОЗС. Смесь для изготовления пеностекла/ Э.Р. Саакян, Н.В. Месропян, А.С. Данилян., Науч.-исслед. ин-т камня и силикатов (СССР); Опубл. в Б.И., 1984.- № 6.

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

18. А.с. 11277868 СССР, МКИ СОЗС. Пеностекло / Б.С. Баталин, Н.Б. Москалец, В.И. Микова и др. (СССР); Опубл. в Б.И., 1984,- № 45.

19. А.с. 1359259 СССР, МКИ СОЗС. Пеностекло и способ его получения / Э.Р. Саакян. Науч.-исслед. институт камня и силикатов (СССР); Опубл. в Б.И., 1987.-№46.

20. А.с. 1413067 СССР, МКИ С ОЗС. Пеностекло / Б.С. Черепанов, В.В. Хресина, Н.В. Гогосашвили и П.А. Самолетов; Гос. науч.-исслед. институт строит, керамики (СССР); Опубл. в Б.И., 1988,- № 28.

21. Баженов Ю.М. Строительные материалы / Ю.М. Баженов, Г.И. Горчаков.- М.: Стройиздат, 1986,- 668 с.

22. Баженов Ю.М. Технология производства строительных материалов / Ю.М. Баженов, А.Г. Комар, JI.M. Сулименко.- М. Высш. шк., 1990.- 446 с.

23. Баталин Б.С. Использование боя листового и тарного стекла для изготовления ситаллобетонов / Б.С. Баталин, Н.А. Правина // Стекло и керамика.- 1992.-№ 11-12.-С. 19-20.

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

25. Белан В.И. Современные теплоизоляционные материалы на стройках России / В.И. Белан, А.А. Быков, И.В. Белан, В.К. Кинебас // Строительные материалы. Наука.- 2005.- № 5.- С. 18-19.

26. Белоусов Ю.Л. Устойчивость пеностекла на контакте с цементным раствором / Ю.Л. Белоусов, С.В Алексеев // Строительные материалы.- 1999.-№ 7-8.- С. 45-47.

27. Бережной А.И., Ильченко Л.Н. Влияние предкристаллизационной тепловой обработки на характер низкотемпературной кристаллизации светочувствительного стекла / Изв. АН СССР. Неорган, материалы.- 1969, 5.-№ 10.-С. 1768-1772.

28. 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.

29. Бобкова Н.М. Ситаллокерамика и его свойства / Н.М. Бобкова, С.Е. Баранцева, О.С. Залыгина / Стекло и керамика. 1995 - № 11 - С. 16-18.

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

31. Ботвинкин O.K. Зависимость вспенивания пеностекла и его свойств от кристаллизации высокоглиноземистых стекол / O.K. Ботвинкин, Б.К. Демидович, С.С. Акулич // Стекло и керамика.- 1973.- № 5.- С. 16-17.

32. Британский патент № 863776. Получение полукристаллических керамических материалов из стекла без применения нуклеаторов / Glass Technology (Великобритания), 1962, № 12,-С. 105-А.

33. Будников А.А. Повышение прочности керамзита методом катализированной кристаллизации / А.А. Будников, А.А. Крупин, С.П. Онацкий и В.Т. Титовская // Строительные материалы.-1966.- №10.- С. 28-31.

34. Бутт JI.M. Технология стекла / J1.M. Бутт, В.В. Полляк.- М.: Стройиздат, 1976.- 368 с.

35. 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.

36. Витюгин В.М. Термогранулирование содосодержащих стекольных шихт без связующих добавок / В.М. Витюгин, В.А. Трофимов, Л.Г. Лотова // Стекло и керамика.- 1977.- № 2.- С. 8-11.

37. Вознесенский В.А. Статистические решения в технологических задачах.- Кишинев, изд-во "Картя молдовеняскэ".- 1969.- 232 с.

38. Воробьев Х.С. Теплотехнологические процессы и аппараты силикатных производств / Х.С. Воробьев, Д.Я. Мазуров, А.А. Соколов.- М.: Высш. шк., 1965.- 774 с.

39. Галушко И.К. Стеклокристаллические глазури для химически стойкой керамики / И.К. Галушко, Л.И. Дворкин // Стекло и керамика-1971 № 9. -С. 36-39.

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

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

42. Голенков В.А. Производство и применение универсального теплоизоляционного материала ТИСМ / В.А. Голенков, А.А. Кисляков, Ю.С.

43. Степанов и др. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.- 2002.- № 11 (46).- С. 34-35).

44. Горин В.М. Перспективы применения керамзитобетона на современном этапе жилищного строительства / В.М. Горин, С.А. Токарева, A.M. Кривопалов, Ю.С. Вытчиков // Строит, материалы.- № 12.- С. 22- 23.

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

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

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

48. ГОСТ 244-52-82. Метод определения начального модуля упругости.

49. ГОСТ 24816-81. Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности.

50. ГОСТ 101343-82. Стекло неорганическое и стеклокристаллические материалы. Методы определения химической стойкости.

51. Гулоян Ю.А. Химическое взаимодействие компонентов при получении стеклообразующего расплава // Стекло и керамика.- 2003,- № 8.- С. 3-5.

52. Дамдинова Д. Р. Пеностекло на основе щелочных алюмосиликатных пород и отходов промышленности: Дис. . канд. тех. наук 05.23.05 / Д.Р. Дамдинова.- Защищена в Вост.-Сиб. гос. технол. ун-те 10.12.98; Утв. 08.07.99. -154 с.

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

54. Демидович Б.К., Пилецкий В.И. Влияние фазовой неоднородности и напряжений в пеностекле на стабильность его структуры / В республ. межведомств, сб. "Стекло, ситаллы и силикатные материалы", вып. 2 // Минск: Выш. шк.- 1974.- С. 119-123.

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

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

57. Дуденков С.В. 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.

58. 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.

59. Ермоленко И.М., Фаргер Н.Э. Исследование стеклообразования и кристаллизационной способности стекол в системе S1O2- MgO -Ca0-Na20 / В республ. межведомств, сб. "Стекло, ситаллы и силикатные материалы", вып. 2 // Минск: Выш. шк.- 1974.- С. 64-66 с.

60. Жунина JI.A. Факторы, определяющие процесс ситаллизации стекла / В республ. межведомств, сб. "Стекло, ситаллы и силикатные материалы" // Минск: Высш. шк.- 1974.- С. 124-134.

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

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

63. Иващенко П.А., Хренов Н.А. Обжиговый материал на основе двуокиси кремния и добавок / Сб. тр. ВНИИСтром, вып. 33(61).- М.: 1975.- С. 137 -140.

64. Ильина В.П. Легкоплавкие стекла на основе природных алюмосиликатов Карелии // Стекло и керамика,- 2002,- № 5.- С. 18-21.

65. Кабанова М.К., Уклейн Е.Д., Осетрова А.В. Количественный фазовый состав керамзита и его направленное регулирование для улучшения физико-механических свойств заполнителя / Сб. тр. ВНИИСтром, вып. 27(55).- М.: 1973.-С. 123 -130.

66. Казанский В.М. Морозостойкость строительных материалов при разных температурах замораживания // В.М. Казанский, В.А. Новоминский В.А.- строит. Материалы.- 1988,- № 9,- С. 22-24.

67. Казанцева J1.K. Физико-механические свойства сибирфома пористого строительного материала из цеолитсодержащих пород / J1.K. Казанцева, И.А. Белицкий, Б.А. Фурсенко, С.Н. Дементьев // Стекло и керамика. -1995. - № 10.- С. 3-6.

68. Казанцева J1.K. Вспененные стеклокерамические теплоизоляционные материалы из природного сырья / JI.K. Казанцева, В.И. Верещагин, Г.И. Овчаренко // Строительные материалы.- 2001.- № 4.- С. 33-34.

69. Казанцева J1.K. Природа и основные критерии вспучиваемости цеолитизированных пород / J1.K. Казанцева, Е.А. Паукштис // Строительные материалы,- 2002.- № 4.- С. 36-39.

70. Кингери У. Д. Введение в керамику.- М.: Стройиздат, 1984.- 534 с.

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

72. 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. (16% стеклобоя!).

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

74. 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.

75. Клюев В.П., Роскова Г.П., Аверьянов В.И. В сб. «Ликвационные явления в стеклах». Л., 1969, с. 59-63.

76. Комохов П.Г. Механико-энергетические аспекты процессов гидратации, твердения и долговечности цементного камня / П.Г. Комохов // Цемент.- 1987.- № 2.- С. 20-22.

77. Козлова Л.Н. Изучение процесса образования стекла из синтетической многокомпонентной шихты / Л.Н. Козлова, Л.И. Шворнева, В.П. Прянишников, В.И. Быков,- Стекло и керамика.- 1976.- № 8.- С. 5-7.

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

79. Куколев Г.В. Химия кремния и физическая химия силикатов, М.: Стройиздат, 1966.-463 с.

80. Книгина Г.И. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей / Г.И. Книгина, Э.Н. Вершинина, Л.Н. Тацки,- М.: Высш. шк., 1985.- 224 с.

81. Козачун Г.У. Экономическое обоснование конструкций наружных стен индивидуальных жилых домов / Г.У. Козачун, А.П. Моргун // Строительные материалы. Бизнес.-2003.-№ 1.-С. 11-13.

82. Лазарев Е.В. Теплоизоляционный материал на основе местного природного сырья электронный ресурс.: Дис. . канд. Техн. наук: 05.23.05.-М.: РГБ, 2005.

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

84. Лесовик B.C. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород: Научное издание / B.C. Лесовик.-М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006.- 526 с.

85. Липовский И.Е. Роль стеклофазы в механических свойствах стеклокристаллических материалов // Стекло и керамика. 1969.- № 5.- С. 17.

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

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

88. Лотов В.А. Перспективные теплоизоляционные материалы с жесткой структурой // Строительные материалы.- 2004.- № 11.- С. 8-9.

89. Магдеев У.Х. Энергосбрегающие технологии вяжущих и бетонов на основе эффузивных пород / У.Х. Магдеев, Ю.М. Баженов, А.Д. Цыремпилов. М.: Изд-во РААСН, 2002. - 348с.

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

91. Мануйлова Н.С., Наседкин В.В. Петрография и практическое значение перлитов Мухор-Талы // Сб. тр. ИГЕМ АН СССР. М., 1967. - Вып.48. - 28с.

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

93. Медведев Е.Ф. Зависимость фактора связности структуры щелочно-силикатных стекол от силикатного модуля / Е.Ф. Медведев, А.И. Христофоров.- Стекло и керамика.- 2003.- № 8.- С. 8-10.

94. Методические рекомендации по определению экономической эффективности капитальных вложений в действующее производство.-Свердловск, 1980.- 70 с.

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

96. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов.- М.: Госгеолиздат, 1957.- 868 с.

97. Мовсесян М.С. Гранулирование и брикетирование стекольной шихты на основе ереванита/ М.С. Мовсесян, М.Е Манукян., З.М. Сорокина / Стекло и керамика,- 1979.- № 4.- С. 9-10.

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

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

100. Найденов А.П. Вспенивание силикатного расплава // Стекло и керамика. 1974 - № 9 - С. 19-21.

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

102. Онацкий С.П. Производство керамзита.- М.: Стройиздат, 1987.- 331 с.

103. Орлова Л.А. Строительные стеклокристаллические материалы / Л.А. Орлова, Ю.А. Спиридонов // Строит, материалы. 2000.- № 6.- С. 17 -20.

104. Охотин М.В. Определение по формуле максимальной скорости кристаллизации натрий-кальций-магний-алюмосиликатных стекол, содержащих 16% Na20 // Стекло и керамика.- 1963,- С. 8.

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

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

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

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

109. Панкова Н.А. Процессы силикатообразования в увлажненной шихте / Н.А. Панкова, С.И. Марков // Стекло и керамика.- 1994.- № 1.- С. 2-4.

110. Патент Японии № 49036806 кл. 21 А291 (С 031 С) Crystalline foam -glass contg. beta spodumene / Танака Кадзуёси, Аоги Хиронобу, Коидэ Кадзуо. Нихон дэнки гарасу к.к.; Заявл. 24.11.70; Опубл. 03.10.74.

111. 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.

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

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

114. Попов J1.H. Лабораторный контроль строительных материалов и изделий: Справочник.- М.: Стройиздат, 1986,- 349 с.

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

116. Рекламные материалы "Интермако Аэрофлекс АГ" СН-8050 Цюрих, Доленвег 28.

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

118. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев.- М.: Высш. шк.,2004.-701с.

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

120. Саакян Э.Р. Многофункциональные ячеистые стекла из вулканических стекловатых пород // Стекло и керамика. 1991. - № 1 - С. 5-6.

121. Саркисов П.Д. Стеклообразование и кристаллизация стекол системы Si20-Al203-Fe203(Fe0)-Ca0-Mg0-R20/ П.Д. Саркисов, М.А. Семин, Л.С. Егорова // Стекло и керамика. 1995. - № 11 - С. 6 - 7.

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

123. 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.

124. 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.

125. 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.

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

127. Современные материалы. Пер. с англ. В.М. Кардонского // Под ред.

128. B.И. Саррака.- М.: Мир, 1970. 233 с.

129. Славянский В.Т. Взаимодействие стекла с газообразователями при вспенивании / В.Т. Славянский, Л.В. Александрова // Стекло и керамика,-1966,-№ П.- С.8-11.

130. СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".

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

132. Спиридонова Е.В. Прогнозирование образования твердых растворов в стекле / Е.В. Спиридонова, И.Б. Рожкова // Стекло и керамика.- 1992.- № 2.1. C. 9-10.

133. Сулименко JI.M., Майснер Ш.Н. Влияние механоактивации на технологические свойства портландцементаых сырьевых смесей // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 1986 (29), № 1. С. 80-84.

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

135. Стрнад 3. Стеклокристаллические материалы. Пер. с чеш. И.Н. Князевой // Под ред. Б.Г. Варшала. М.: Стройиздат, 1988.- 256 с.

136. Строкова В.В. Типоморфизм сырья новое научное направление в строительном материаловедении / В.В.Строкова: Материалы докладов Академических чтений РААСН.- Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005.-С. 141-149.

137. Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Лапин В.В. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Вып. 3. Тройные силикатные системы. Л: Наука, 1972,1 - 448 с.

138. ТУ 5914-002048407840-2000.

139. Тютюников Н.П. Бесфтористые шлакоситаллы на основе отходов ГРЭС / Н.П. Тютюников, Л.Г. Васютина, Н.В. Чапая // Стекло и керамика-1990.- № 4.- С.2.

140. Удачкин И.Б. Пористые заполнители на основе топливных шлаков и других стекловидных сырьевых материалов // Строительные материалы.-1987.-М 5.- С. 3-4.

141. Усанова Е.П., Петрихина Г.А., Иващенко П.А., Коношенко Г.И. Особенности раскристаллизации диатомитов в зависимости от режима термообработки при производстве заполнителя // Сборник трудов ВНИИстрома, вып. 43 (71).- М.- 1980.- С. 147-157.

142. Физическая химия силикатов // Под ред. А.А. Пащенко. М.: Высш. шк., 1986,- 285с.

143. Федоровский Л.А. Ситаллы строительного назначения без катализаторов // Стекло и керамика 1990. - № 1 - С. 15 - 17.

144. Федосеева Т.И. Получение механически прочного, кислотостойкого и износоустойчивого ситалла марки БЛ из плавленого базальта / Т.И. Федосеева, Е.В. Соболев // Стекло и керамика.- 1972.- №1.- С.29-31.

145. Франценюк Л.И. Синтез шлакоситаллов / Л.И. Франценюк, И.В. Блинцова, А.Е. Середкин // Стекло и керамика. 1996. - № 12 - С. 8-13.

146. Хенней Н. Химия твердого тела. Пер. с англ. М.: Мир, 1971.- 223 с.

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

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

149. Чернова О.А. Опытно-промышленная установка для вспучивания перлита в Улан-Удэ / О.А. Чернова, Л.И. Горбова В.И. Еремин // Сб. тр. № 21 РОСНИИСМ.- М., 1962.- С. 27-35.

150. Шахов В.Н. Самораспространяющаяся кристаллизация при синтезе стеклокристаллических материалов на основе золошлаковых отходов // Стекло и керамика.- 2003.- № 7.- С. 6-7.

151. Шворнева Л.И. Поведение химически активированной стекольной шихты при нагревании / Л.И. Шворнева, М.С. Мовсесян, Л.Н. Козлова, В.В. Габов.- Стекло и керамика.- 1984.- № 7.- С. 4- 5.

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

153. 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.

154. Щипалов Ю.К. Физико-химические аспекты механохимической активации стеклопорошков // Стекло и керамика.-1999.- № 6.- С. 3-5.

155. Элинзон М.П. Производство искусственных пористых заполнителей / М.П. Элинзон.- М.: Стройиздат, 1974.- 250 с.

156. Эйдукявичюс К.К. Применение стеклобоя различного химического состава для производства пеностекла / К.К. Эйдукявичюс, В.Р. Мацейкене,

157. B.В. Балкявичюс, А.А. Шпокаускас и др. // Стекло и керамика.- 2004,- № 31. C. 12-15.

158. ASTM 343-54 Т. Tentative Specification for Cellular glass Insulating Block.

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

160. Fredrik Wilhelm, Anton Kurs. Process for the manufacture of foam glass // Англ. Пат. Кл. CI M, (С 03 b 19/08), № 1299014, заявл. 5.03.70, опубл. 6.12.72.

161. Geffken W., Berger E. Grundsatzliches uber die chemische Angreifbarket von Glasern // Glastechn. Ber.- 1938,- Bd. 16.

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

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

164. 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.- 75-100.

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

166. 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.

167. Prospects of the relationship between liquid-phase separation and crystallization in glass. Li Jiazhi, Fang Chih-yao. «J. Non-Cryst. Solids», 1986, 87, №3, P. 387-391 (англ.).

168. Precede de fabrication de matieres cellulaires Pittesburg Corning Corp.. Бельгийский. Патент, Кл. С 03, № 730782, заявл. 31.03.69, опубл. 6.12.72.

169. 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.

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

171. Schafer Manfred. Coriglas-Schaumglas geniigt hochsten Anspriichen // "Baupraxis", 1979.- № 2.- 21-22 (нем.).

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

173. УТВЕРЖДАЮ»: Генеральный директо ООО «Улан-Удэстекло1. Г.И.Шан44 » J4 2005 г.1. АКТ

174. В качестве сырьевых материалов использовались:- сортированный стеклобой тарного стекла;- перлитовые породы Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия;- базальт Селендумского месторождения Республики Бурятия;- гидроксид натрия (кристаллический).