автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технология получения теплоизоляционных материалов на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного техногенного стекла

На правах рукописи

□0305(303 1

Баранов Евгений Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФФЕКТА ВСПУЧИВАНИЯ И ПОРИЗАЦИИ ОБВОДНЕННОГО ТЕХНОГЕННОГО СТЕКЛА

Специальность 05 23 05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж 2006

Работа выполнена в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель

академик Российской академии архитектуры и строительных наук, доктор технических наук, профессор Чернышов Евгений Михайлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Барбанягрэ Владимир Дмитриевич

кандидат технических наук, стар науч сотрудник Потамошнева Нина Дмитриевна

Ведущая организация

Липецкий государственный технический университет (г Липецк)

Защита состоится "28" февраля 2007 г в 9 часов на заседании диссертавд онного совета Д 212 033 01 при Воронежском государственном архитектурнс строительном университете, по адресу 394006, Воронеж, ул 20-летия Октября, ауд 3220

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан "27"января 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Власов В В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В ряду современных теплоизоляционных материалов одним из наиболее эффективных является поризованное стекло Поризованное стекло лишено многих недостатков, свойственных другим теплоизоляционным материалам, и отличается высокими эксплуатационными свойствами Однако объемы производства изделий из поризованного стекла недостаточны, в том числе по причине сложности технологии, необходимости специальной варки стекломассы, а в итоге -относительной дороговизны

Возможным направлением повышения эффективности производства поризованного стекла может стать применение в качестве сырья техногенных стекол с использованием новых принципов вспучивания и поризации В данном случае в качестве газообразователя может выступать связанная вода, образующаяся при специальном обводнении техногенных стекол Присутствие в обводненном стекле гидро-ксильных групп, помимо вспучивающего эффекта, может, как известно, положительно влиять на процесс спекания частиц, расширяя температурно-временной интервал, в котором протекает формирование макроструктуры поризованного стекла

Необходимо отметить, что утилизация стеклоотходов в производстве поризованного стекла является наиболее перспективным направлением, поскольку объем конечного продукта будет в несколько раз превышать объем исходного материала Это даст возможность получения дополнительного количества ценных теплоизоляционных материалов Использование в качестве сырья для получения поризованного стекла бытовых и промышленных отходов силикатных стекол — стеклобоя позволит снизить экологический ущерб, наносимый окружающей среде при их хранении

С учетом сказанного именно актуальным вопросам разработки технологии получения теплоизоляционных материалов на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного техногенного стекла и посвящена данная диссертация

Работа выполнена в рамках тематического плана НИР Воронежского государственного архитектурно-строительного университета по заданию Минобрнауки РФ на 2001 2005 г в составе темы «Разработка и развитие теории синтеза и конструирования структур строительных композитов», а так же в составе проекта №75377 «Технологические факторы и способы получения пористых материалов на основе стеклосодержащих техногенных продуктов» по программе Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы»

Целью работы является изучение механизма процессов поризации стекла как основы управления параметрами технологии производства пористых материалов из предварительно подвергнутых обводнению техногенных стекол, экспериментальное исследование факторов, влияющих на развитие процесса структурообразования, и обоснование рекомендаций по производству теплоизоляционных материалов и изделий из обводненных техногенных стекол

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

- обосновать принципиальную возможность поризации с использованием эффекта вспучивания обводненного стекла,

- комплексно рассмотреть физико-химические процессы, происходящие при обводнении стекла,

- изучить возможность получения и механизм формирования равномерно-пористой и пористо-пустотелой структуры материала на основе эффекта вспучивания при термической обработке обводненного стекла,

- исследовать рецептурно-технологические факторы, влияющие на формирование равномерной пористой и пористо-пустотелой структуры материала,

- обосновать принципиальные решения и предложить технологические параметры производства пористых материалов на основе обводненного стекла,

- комплексно оценить физико-механические характеристики полученного материала, разработать временные технические условия и технологические рекомендации по производству изделий из поризованного стекла, полученных на основе реализации эффекта вспучивания и поризации обводненного стекла

Научная новизна заключается в следующем

- обоснованы научные положения получения поризованного стекла с использованием в качестве газообразователя связанной воды, образующейся при специальном обводнении техногенного стекла,

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения поризованного стекла с равномерной ячеистой пористостью и изделий в виде блоков без применения форм в процессе термической обработки,

- впервые разработан и обоснован новый принцип получения пористо-пустотелой структуры в гранулах без введения выгорающего ядра

Достоверность полученных результатов обеспечена применением в исследованиях научно обоснованных методологических подходов и современных методик комплексных оценок состава, структуры, состояния и свойств материалов, применением методов планирования экспериментов с вероятностно-статистической обработкой полученных результатов испытаний

Практическая значимость Доказана технологическая возможность производства поризованного стекла в виде пористых пустотелых гранул за счет совмещения пористой и пустотелой структуры, разработана технология получения пористых пустотелых гранул с пониженной плотностью и водопоглощением

Обоснована технология производства поризованного стекла в виде блоков без форм, что позволяет исключить дорогостоящий парк форм из жаростойкой стали и обеспечить энергоэкономичный прогрев массы при термической обработке

Использование в качестве сырья стеклобоя позволяет снизить экологический ущерб, наносимый его скоплением

Реализация результатов работы. По результатам работы подготовлены «Временные технические условия - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологические рекомендации по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла», которые переданы Воронежскому проектному институту «Гипропром» для использования при проектировании предприятий промышленности строительных материалов

Результаты исследований используются в учебном процессе при постановке учебно-исследовательских работ по курсам «Технология изоляционных строительных материалов и изделий», «Основы научных исследований и технического творчества», в курсовом и дипломном проектировании для студентов специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 4-ой конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003 г), Межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2004 г), V Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2004 г), Восьмых академических чтения РААСН «Современное состояние и перспектива строительного материаловедения» (Самара, 2004 г), IV Международной научно-практической конференции «Эффективные строительные конструкции теория и практика» (Пенза, 2005 г), Юбилейной научной конференции, посвященной 75-летию Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2005г), Межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2006 г), IV Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2006 г), 58-й Республиканской научной конференции (Казань, 2006), XII Международном семинаре АТАМ «Строительные и отделочные материалы Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006 г), Первой международной конференции «Деформация и разрушение материалов» (Москва, 2006 г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей, получен патент №2276659 «Способ изготовления пенодекора» и положительное решение по заявке №2004138531/03(041890) на патент «Шихта для пеностекла»

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста (в том числе четырех приложений на 35 страницах), содержит 33 рисунка и 13 таблиц Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка использованных литературных источников, который включает 114 наименований

Автор защищает:

- обоснование возможности получения поризованного стекла на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного техногенного стекла при термической обработке,

- научное обоснование и результаты экспериментальных исследований процессов, происходящих при обводнении стекла,

- основные принципы получения пористых материалов с различным типом структуры из обводненного стекла,

- результаты по оптимизации технологических параметров получения пористых пустотелых гранул и поризованного стекла в виде блоков, вспученных без форм,

- результаты оценки строительно-технических свойств пористых материалов из обводненного стекла,

- прикладные разработки - «Временные технические условия - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологические рекомендации по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла»

Автор выражает глубокую признательность и благодарность к т н, доц кафедры строительного материаловедения ВГАСУ Т И Шелковниковой за консультации при постановке и проведении экспериментальных исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследования, сформулированы цель и задачи исследований по данной диссертационной работе, показана научная новизна и практическая значимость, дана общая характеристика работы

В первой главе представлен обзор и анализ научно-технической литературы в области разработок по производству поризованного стекла широкой номенклатуры Рассмотрены основные направления формирования структуры поризованного стекла в контексте с известными способами поризации теплоизоляционных материалов

^дд^порнстая Анализ возможных вариан-

тов получения макроструктуры пористых материалов показывает (рисунок 1), что совмещение нескольких типов структуры, например пустотелой (образующейся за счет выгорающего ядра) и ячеистой, приводит к созданию комбинированной пористо-пустотелой структуры, что обеспечивает увеличение общей пористости материала и снижение его плотности Создание материалов с сочетанием различных видов структуры расширяет номенклатуру эффективных материалов и изделий В связи с этим в работе рассматривается возможность формирования как равномерной ячеистой структуры, характерной для поризованного стекла в виде блоков, так и пористо-пустотелой структуры в грануле (в виде пористой оболочки и пустоты в центре)

Научным проблемам изучения теоретических и практических основ получения поризованного стекла широкой номенклатуры и подобных им материалов посвящены труды известных ученых И И Китайгородского, Ю М Бутта, Т И Кеши-няна, Б Лонга, Б К Демидовича, Ю П Горлова, Ф Шилла, Э О Шульца, С П Онац-кого, а так же работы А П Меркина, М И Зейфмана, С Г Василькова, В В Хрулева, Л Н Волочиенко, А Н Христофорова, Э Р Саакяна, Н П Садченко, Н И Минько, А А Кетова, С Ф Кореньковой, И С Пузанова, В Н Корнеевой, Т И Шелковнико-вой, А С Рассомагиной и др

В ранее выполненных исследованиях достаточно большое внимание уделено вопросу выявления вида и роли газообразователей в создании газовой фазы поризованного стекла Многие авторы отмечали положительное влияние связанной воды на снижение вязкости и поверхностного натяжения стекла при термической обработке, а также одновременном сдвиге температуры начала вспучивания в область более низких значений температуры, что расширяет температурный интервал, в котором протекает формирование структуры поризованного стекла Однако вопрос о возможности использования связанной воды в качестве газообразователя в процессе вспучивания поризованного стекла основательно не рассматривался и является до конца не изученным

сгаггная структура

порнсто-п)стотеляя

тстотелая

Рисунок 1- Варианты макроструктуро-образования пористых материалов

Вместе с тем, основываясь на работах, посвященных вспучиванию вулканических водосодержащих горных пород, и многочисленных исследованиях по взаимодействию техногенных стекол с водой, которые проводились с целью определения их химической устойчивости И В Гребенщиковым, М А Безбородовым, Н М Павлушкиным и др , можно предположить, что процесс гидротермальной обработки тонкомолотого стекла приведет к обводнению стекла и вспучиванию при термической обработке Согласно работам Р Айлера, В И Соломатова, В Т Ерофеева, Ю П Горлова, Б М Румянцева сделано предположение, что за счет образования и конденсационной полимеризации мономера кремниевой кислоты в процессе гидротермальной обработки измельченного стекла произойдет склеивание не полностью растворившихся частичек стекла в монолит Следовательно, в процессе обводнения брикет из тонкомолотого стекла, приобретет прочность, достаточную для транспортирования Это позволит отказаться в дальнейшем от использования парка форм из жаростойкой стали, используемых в процессе термической обработки при традиционном порошковом способе производства поризованного стекла Высокотемпературная термообработка обводненного стекла должна вызвать его вспучивание за счет испарения связанной воды На процесс вспучивания поризованного стекла значительное влияние оказывают вязкость и поверхностное натяжение исходного стекла При низкой температуре вязкость будет настолько велика, что образующиеся газы окажутся «бессильными» вспучить стекломассу и, наоборот, при повышенной температуре малая вязкость будет обусловливать беспрепятственное удаление газов из расплава, вследствие чего вспучивание не произойдет (рисунок 2)

Важнейшая роль в процессе получения поризованного стекла отводится температурно-временным режимам при термической обработке Медленное нагревание может привести к удалению газообразователя до момента перехода материала в пиропластическое состояние, вследствие чего вспучивание не произойдет При быстром подьеме температуры наблюдается образование крупных трещин при спекании стекломассы, ширина которых может достигнуть в отдельных местах 5 7 мм Вследствие этого при бурном вспенивании стекломассы возможно образование дефекта структуры в виде пустоты, преимущественно в центре образца, который снижает качество поризованного стекла Исследование механизма формирования структуры поризованного стекла в процессе термической обработки позволяет установить влияние технологических параметров на формирование дефекта структуры в виде

Область температур оптимального вспучнвашм

Рисунок 2 - Характер размягчения стекломассы и ее вспучивания

пустоты и направить его в положительном направлении для получения пористо-пустотелой структуры в гранулах Создание комбинированной структуры в гранулах в виде пористой оболочки и пустоты в центре позволит снизить их плотность и расширить номенклатуру эффективных материалов, получаемых из обводненного стекла.

Таким образом, регулируя температурный режим вспучивания обводненного стекла, можно будет получить как равномерную ячеистую структуру в блоках, так и пористо-пустотелую структуру в гранулах без введения выгорающего ядра

Несмотря на свои превосходные свойства, поризованное стекло остается пока еще дорогим материалом Одной из причин этого является использование специально сваренного стекла Для удешевления производства делаются попытки использования недефицитного сырья, имеющего в своем составе готовую стеклофазу и исключающего высокотемпературный процесс варки стекла, например стеклобоя

Ежегодно на 1 млн человек образуется 18-30 тыс тонн стеклобоя Реальные колебания составов силикатных стекол в собираемом стеклобое обычно находятся в пределах, допустимых для минерального сырья Использование стеклобоя в качестве сырьевого материала для поризованного стекла является наиболее перспективным направлением В данном случае стеклобой рассматривается не как добавка, а как самостоятельный вид сырья, а получаемые материалы в несколько раз превышают объем исходных компонентов При этом получается значительное количество ценных теплоизоляционных материалов, одновременно улучшается экологическая обстановка в стране

Анализ выполненных работ показывает, что, несмотря на большой объем исследований, актуальным остается целый ряд научных и инженерных вопросов, которые и определили задачи и содержание настоящих диссертационных исследований и разработок

Во второй главе приведено описание применяемых в исследованиях исходных материалов, условий изготовления образцов, методологических подходов и методик проведения экспериментов, представлены математические методы обработки результатов испытаний

Для получения образцов в качестве сырьевого материала использовался тарный стеклобой (бесцветный и зеленый) 1 сорта с содержанием щелочного компонента не менее 12 %, отвечающий требованиям ГОСТ Р 52233 - 2004 «Тара стеклянная, стеклобой Общие технические условия», поскольку этот вид сырья достаточно распространен и при устойчивом предложении он имеет низкую себестоимость

Для проведения физико-химических анализов отбиралась представительная проба материала из серии образцов и использовался комплекс методов исследования дифференциально-термический, рентгенофазовый, метод инфракрасной спектроскопии, электронная микроскопия, метод лазерной гранулометрии

Применение указанного комплекса методов исследований дало достаточно полную и достоверную информацию о составе и структуре изучаемых систем

Основные физико-механические свойства определялись и оценивались стандартными методами

Эксперименты проводились с использованием методов математического планирования эксперимента Доверительный интервал для коэффициентов регрессии находился на основании результатов малых выборок с использованием распределения Стьюдента, а адекватность получаемых моделей оценивали по критерию Фишера.

В третьей главе рассмотрены закономерности взаимодействия стекла с водой и приведены результаты исследований процессов, происходящих при обводнении стекла

Изучение деструктивных процессов, связанных с воздействием воды и слабых растворов кислот и щелочей на силикатные стекла, до настоящего времени проводилось, в основном, с целью повышения их устойчивости По мнению И В Гребенщикова, М А Безбородова, Ф Милиуса, Э Грошува и др , при взаимодействии стекла с водой протекают два основных физико-химических процесса - выщелачивание и обводнение Длительное воздействие воды на частицы стекла при повышенных температурах (тепловлажностная или автоклавная обработка) способствует прохождению процессов деструкции в глубь частицы стекла Важную роль в процессе разрушения стекла играет суммарное количество щелочных оксидов (К20 + Ыа20) в его составе Содержание щелочных компонентов в стекле в данном случае должно быть не менее 12 %

При длительной выдержке в гидротермальных условиях порошка силикатных стекол (оконного или тарного) взаимодействие стекла с водой начинается с разрыва связей =8ьО-№, происходящего путем обмена ионов натрия стекла на ионы водорода из воды, что приводит к обводнению стекла с образованием силанольных групп (=51-ОН) и ЫаОН в соответствии с уравнением (1)

=81-0-Ыа+ НОН->=81-ОН+МаОН (1)

Растворение кремнезема стекла, связанное с разрывом связей =81-0-81= в результате присоединения воды является вторичным процессом Выщелачивание приводит к повышению рН среды и увеличению растворения кремнеземистой составляющей стекла с образованием кремниевой кислоты и силикатов щелочных металлов Происходит разрыв связей =81-0-81= и вместо каждой из них появляются две группы со связями иного типа =81-0-Ыа и =81-0Н Разрыв связей =81-0-81= распространяется в глубь частицы стекла, его структура разрушается, кремнезем начинает переходить в жидкую фазу с образованием кремниевой кислоты Накопление последней и гидросиликатов щелочных металлов будет способствовать образованию устойчивого золя кремниевой кислоты, который в результате поликонденсации перейдет в гель Общее уравнение поликонденсации может быть представлено следующим образом

=Б1-0Н + ОН-81= -> =81-0-81= + Н20 (2)

или п81(ОН)4 — (8102)„ + Н20

По данным анализа инфракрасной спектроскопии (рисунок 3) произведена идентификация полос, установлено наличие ОН" групп (полосы 3540 3670 см "', 1450 1520 см"') и адсорбированных на поверхности гидроксильных групп в обводненном стекле молекул Н20 (полосы 3200 3400 см "', 1600 1680 см "')

1- гидротермальная обработка при 95 °С 4 ч, 2 - гидротермальная обработка при 95 °С 6 ч, 3 - гидротермальная обработка при 95 °С 8 ч

Рисунок 3 - Инфракрасные спектры поглощения обводненного стекла

3200 3400 см *' - основная частота валентных колебаний, характерная для молекулярной воды,

1600 1680 см"1 - полосы, характерные для деформационных колебаний молекул воды, 5 НОН,

3540 3750 см - основная частота валентных колебаний ОН" групп (симметричных и антисимметричные колебания ОН"),

1450 1520 см"1 - полосы, характерные для деформационных колебаний гидроксиль-ных групп, 8 ОН"

Анализируя полученные данные, можно однозначно говорить о колебаниях двух типов воды (ОН" и Н20) в обводненном стекле

Установлено, что вхождение воды в структуру стекла при гидротермальной обработке измельченного стекла осуществляется в двух формах Н20 и ОН причем мономерные группы ОН " входят в структуру стекла с разрывом связей = 81-0-81=, а количество связанной воды увеличивается с повышением температуры обработки, что обусловлено возрастанием подвижности элементов кремнекислородного скелета стекла, уменьшением жесткости связей, в связи с чем требуется меньшая энергия для разрыва связей =81-0-81= Измельченное стекло, подвергнутое гидротермальной обработке, будет содержать воду в состоянии гидроксильного поверхностного слоя, гидроксильные группы которого связаны с поверхностью прочной ионной или донорно-акцепторной связью и являются центрами адсорбции молекулярной воды Молекулы адсорбированной воды связаны с гидроксильными группами приповерхностного гидроксильного слоя водородной связью При повышении степени гидратации увеличивается количество гидроксильных групп, называемых силанольной водой

Рисунок 4 - Кривые ЭТА, ЭТв обводненного стекла в процессе гидротермальной обработки при 95 °С в течение 8 ч

* а

4 6

Время гидротермальной обработки при 1 = 95 "С, ч

* Содержание силанольной воды, % ■ Содержание молекулярной воды, %

* Степень обводнения, %

Рисунок 5 - Зависимость степени обводнения измельченного стекла от времени изотермиской выдержки гидротермальной

обработки при 95 С

По данным дифференциально-термического анализа (рисунок 4) установлено, что температура удаления молекулярной воды лежит в интервале 70 170 °С, удаление силанольной воды, представленной гидроксильны-ми группами (ОН"), и часть молекулярной воды (Н20), координированной атомами кремния, сильно связанной с гидроксильными группами, начинается в значительной степени выше ~ 170 °С и заканчивается около 800 1000°С

Содержание воды, вошедшей в структуру стекла предложено оценивать степенью обводнения За показатель степени обводнения, возрастающий с увеличением продолжительности изотермической выдержки, принято количество связанной воды (молекулярной и силанольной), поглощенной в процессе гидротермальной обработки измельченного стекла при 95 °С Результаты количественной оценки содержания связанной воды представлены на рисунке 5 Полученные данные позволяют утверждать, что при термической обработке будет происходить вспучивание обводненного стекла и решающую роль в данном процессе будет играть сила-нольная вода В процессе термообработки расплавившаяся стекломасса будет обволакивать частицу обводненного стекла, а в глубинных слоях силанольная вода будет переходить в пар Давление пара будет возрастать и наступит момент, когда оно станет достаточным для преодоления сил поверхностного натяжения стекломассы, что приведет к вспучиванию

В процессе обводнения стекла при гидротермальной обработке происходит образование и осаждение на поверхности частичек стекла пленки геля БЮ2, гидросиликатов щелочных

металлов (Ка20 БЮг пН20), набухание геля, за счет процессов поликонденсации происходит агрегация, приводящая к склеиванию частичек в монолит по схеме (рисунок 6) Данные, полученные на лазерном гранулометре, показали укрупнение исходных частиц стекла, а данные электронной микроскопии наличие гелевидной фазы на поверхности частиц

ОО

О Г) оо 0&0

О О

(о

чь

(О)

1- частица стекла (=81-0-Ма), 2 - образование и набухание геля кремневой кислоты на поверхности частицы, 3 - склеивание частичек в монолит

Рисунок 6 - Схема структурообразования обводненного стекла

Экспериментально установлено, что с увеличением продолжительности изотермической выдержки при гидротермальной обработке возрастают прочностные показатели брикетов из обводненного стеклопорошка Зависимости прочности при сжатии брикетов из обводненного стекла от времени гидротермальной обработки и удельной площади поверхности исходного тонкомолотого стекла представлены на рисунке 7

Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением удельной площади поверхности стеклопорошка (с 4500 см2/г до 6500 см2/г) и времени изотермической выдержки (с 4 ч до 8 ч) прочность при сжатии брикетов из обводненного стеклопорошка возрастает с 1,2 МПа при удельной площади поверхности 4500 см2/г и времени изотермической выдержки 4 ч до 6,3 МПа при удельной поверхности 6500 см2/г и времени изотермической выдержки 8 ч Это вызвано интенсификацией деструкции исходного стекла и образо-

е =

4 5 6 7 8

Время изотермической выдержки при гидротермальной обработке 95 °С, ч

►-Удельная площадь поверхности стеклопорошка 4500 см^г Удельная площадь поверхности стеклопорошка 5500 с г,'/г Удельная площадь поверхности стеклопорошка 6500 см/г

Рисунок 7 - Зависимость прочности образцов-цилиндров (диаметром и высотой 5 см), подвергнутых гидротермальной обработке ванием силикагеля, вызывающего при 1 = 95°С омоноличивание исходной струк-

туры

Анализ результатов выполненных исследований позволил разработать исходные положения технологической схемы получения пористых материалов из обводненного стекла

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований по оптимизации рецептурно-технологических условий получения из обводненного стеклопорошка равномерной ячеистой структуры поризованного стекла и декоративно отделочного поризованного стекла в виде блоков без форм и пористой пустотелой структуры в гранулах

Определяющую роль в процессе формирования структуры и физико-механических свойств пористых материалов из обводненного стекла играют режимы термообработки В основу разработки рациональных режимов вспучивания было положено уравнение Фурье (3), позволяющее определить распределение температурных полей в материале

dT/dt=a-(d2T/dx2 +d2T/dy2 +d2T/dz2), (3)

где Т - температура, t - время, а- коэффициент температуропроводности, x,y,z - размеры

Однако данное уравнение возможно применить только до температуры 600 °С, поскольку при увеличении температуры выше 600 °С существенно изменяются граничные условия Образец имеет подвижные границы за счет вспучивания увеличиваются размеры образца, изменяется фазовый состав, стекло переходит в пиропла-стическое состояние, изменяется вещественный состав в следствие удаления связанной воды, коэффициент температуропроводности нестабилен в условиях поризую-щейся системы Из-за трудностей получения исходных данных при составлении граничных условий для решения задачи в дальнейшем был выбран шаговый, экспериментально-расчетный метод исследования формирования структуры поризованного стекла Для увеличения теплопроводности сырца исходное тонкомолотое стекло подвергалось брикетированию Средняя плотность сырца составляла 1400 1480 кг/м3 Брикетированные образцы после обводнения имели прочность при сжатии от 1,2 до 6,3 МПа Такая прочность сырца обеспечивает сохранение правильной формы при загрузке в печь

Удаление силанольной воды и Н20, координированной атомами кремния, сильно связанной с гидроксильными группами, происходит в широком температурном интервале (от 170 до 1000 °С), поэтому для полного использования их потенциала в качестве газообразователя термическую обработку целесообразно проводить по пиковому режиму Для выравнивания температуры между поверхностью и центром образца требуется время, за которое большая часть газообразователя может удалиться, по этой причине первоначально сырец помещали в печь, разогретую до максимальной температуры Образцы вспучились достаточно хорошо, имели правильную геометрическую форму, что подтвердило возможность получения поризованного стекла без форм, а в качестве вспучивающего агента использовать силанольную воду, но в центре изделия имелся дефект в виде пустоты, выводящий изделие в брак (рисунок 8)

Изучение кинетики нагрева шихты позволило определить факторы, влияющие на процесс образования дефекта в виде пустоты и направление дальнейших исследований

Выполненные исследования показали, что с уменьшением размера образца дефект уменьшается либо полностью исчезает Установлено, что на образцах-цилиндрах d=5 см, h=2 и 3 см дефект в виде пустоты образуется, а на образцах h=I см он отсутствует Полученные данные хорошо корреспондируются с теоретическими предпосылками, так как образцы с высотой 1 см интенсивно прогреваются, а излишки неиспользованного газообразователя могут беспрепятственно удалиться, температурный градиент в данном случае минимальный

Определение рационального содержания связанной воды и ее влияние на процесс вспучивания обводненного стекла проводили на образцах-цилиндрах из измельченного стекла d=5 см и h=3 см, подвергнутых обводнению в течение 2, 4, 6, 8 ч при t=95 °С Длительность термической обработки при температуре 800, 850, 900 °С составляла 20 мин

Образцы после выдержки при 900 °С деформировались из-за низкой вязкости стекломассы и произошло объединение ячеек в более крупные, поэтому в дальнейшем данная температура не рассматривалась Образцы, подвергнутые термообработке при 800 и 850 °С, имели практически правильную геометрическую форму, наружная поверхность оплавилась в разной степени В середине образцов имелась полость У образцов обводненных в течение 2 и 4 ч, дефект в виде полости немного меньше, чем на образцах, обводненных в течение 6 и 8 ч Зависимость средней плотности от температуры и времени гидротермальной обработки определялась на фрагментах образцов без полости, так как полость существенно снижает среднюю плотность и не позволяет реально оценить способность к вспучиванию обводненного стекла Наименьшее значение средней плотности (350 340 кг/м3) получено на образцах с 6 и 8 ч изотермической выдержкой в гидротермальных условиях Структура образцов не однородная, в центре имеется полость неправильной формы, ячеистая пористость не одинаковая по размерам В приграничных слоях образца поры крупнее, чем в центре Причинами формирования такой структуры явились неоднородные температурные поля и широкий интервал температуры (170 1000 °С) выделения газообразователя Для выравнивания температурных полей выдержку при 850 °С увеличили с 20 до 40 мин При такой изотермической выдержке получено поризованное стекло с равномерной ячеистой пористостью (средняя плотность целого образца 240 260 кг/м3), но дефект в центре сохранился

На основании полученных данных можно сделать следующий вывод в процессе вспучивания обводненного стекла решающим фактором в образовании дефекта в виде пустоты является температурный градиент между поверхностью и центром изделия Связанная вода, переходя в пар, будет вспучивать стекломассу, находящуюся в пиропластическом состоянии, но, испаряясь в широком температурном интервале по трещинам и пустотам, образующимся при спекании стекломассы, она будет стремиться к периферии, раздувая трещины и образуя пустоты

Поскольку оптимальный температурный режим является одним из важнейших этапов рациональной технологии производства поризованного стекла, то следующим этапом в проведении экспериментов стало рассмотрение вопроса подбора оптимального температурного режима на лабораторных образцах для получения бездефектной структуры поризованного стекла из брикетов обводненного стекла

Рисунок 8 - Структура дефекта поризованного стскла, вспученного при температуре 850°С

Брикеты обводненного стекла помещали в муфельную печь, разогретую до температуры 580...630 °С, с выдержкой при этих температурах от 0 до 20 мин для получения спекшегося брикета. Подъем до максимальной температуры - 850 °С, с последующей выдержкой при данной температуре, проводился с различной скоростью. Также рассматривались режимы с начальной температурой меньше 580 °С с различной скоростью подъема и выдержкой при максимальной температуре 850ПС.

Дефект уменьшался, но окончательного устранения не произошло. С увеличением выдержки при температуре

I <>г

580...630 С увеличивается плотность изделия, так как значительная часть газообразовэтеля успевает улетучиться до момента перехода материала в пиропластическое состояние.

Для максимального использования потенциальных возможностей газообразо-ватсля и обеспечения стационарных условии в центре брикета образец помещался в печь, разогретую до температуры 700 °С, с постепенным подъемом и выдержкой при температуре 850 °С, снижение температуры от 850 °С проводили ступенчато. При таком режиме структура наружных слоев постепенно фиксируется за счет перехода стекла в более вязкое состояние. Середина образца, замкнутая в пористую оболочку, продолжает вспучиваться и залечивать дефекты, находясь в «термосных условиях». В ходе «термосной» выдержки сформировалась однородная ячеистая структура без дефекта (рисунок 9). Образцы, обводненные в течение 6..,8 ч в процессе гидротермальной обработки при 95 °С и подвергнутые термообработке по установленному режиму, не имели дефекта структуры в виде полости. Получено поризованное стекло со средней плотностью 300...350 кг/м\

Рисунок 9 — Макроструктура поризованного стекла из обводненного стекла: а) - полученное вспучиванием без форм, б) - то же, с увеличение в 16 раз

Другой способ устранения дефекта в виде полости заключается в предварительном просверливании отверстий по торцевым сторонам образца на глубину части. Термическую обработку таких образцов возможно производить по более же-

сткому режиму, так как происходит более равномерное распределение температурных полей по сечению образца Вспучивание происходит одновременно на поверхности и в центре изделия, а газообразователь, не участвующий в процессе вспучивания, имеет возможность беспрепятвенно покинуть изделие, не образуя дефектов Сформировавшиеся после термической обработки отверстия могут использоваться для крепления готовых изделий Лабораторные образцы поризованного стекла, вспученные при температуре 850 °С по предложенному способу, не имели дефектов, средняя плотность составила 300 350 кг/м3

Реализация предлагаемой технологии возможна не только при получении теплоизоляционного поризованного стекла, но и при изготовлении декоративно-отделочного поризованного стекла (пенодекора), поскольку в процессе термической обработки обводненного стекла происходит сглаживание неровностей и получение плоской поверхности Покровный слой предлагается наносить на сырец методом полива заранее приготовленной суспензией, состоящей из измельченного до удельной площади поверхности 3000 4000 см2/г стеклобоя, керамического пигмента и воды Образцы с цветным декоративным покрытием подвергались термообработке при температуре 800 850 °С по установленному режиму Полученные образцы имеют равномерную ячеистую пористость, плотность 340 400 кг/м3 На поверхности поризованного стекла формируется глянцевая водонепроницаемая пленка стекла толщиной 0,2 0,3 мм, что позволяет использовать теплоизоляционный материал для облицовки фасадов зданий, создавать из него художественные и декоративные вставки

Умение управлять процессами структурообразования пористых материалов на основе обводненного стекла позволяет использовать дефект в виде пустоты в блоках поризованного стекла в положительном направлении для получения пористых пустотелых гранул

Согласно высказанным предположениям, основополагающим фактором в формировании пористо-пустотелой структуры является максимальный температурный градиент между поверхностью и центром исходной гранулы Для изучения влияния технологических параметров на получение пористо - пустотелой структуры в гранулах из обводненного стекла с целью разработки технологии пористых пустотелых гранул исследовалось влияние следующих рецептурно-технологические факторов удельной площади поверхности исходного тонкомолотого стекла, времени гидротермальной обработки при t=95 °С, формы и размера образцов, режима термообработки

Для установления рациональных рецептурно-технологических параметров был запланирован и реализован 3 - факторный эксперимент типа 2" с использованием принципа Д - оптимальности (варьируемые факторы представлены в таблице 1)

Варьируемые факторы Основной уровень Верхний уровень Нижний уровень

натуральные кодированные натуральные кодированные натуральные кодированные

Удельная площадь поверхности стеклопо-рошка, см2/г, Х| 5500 0 6500 +1 4500 -1

Время выдержки в гидротермальных условиях при 1=95 °С, ч, Х2 6 0 8 +1 4 -1

Температура термической обработки, °С, Х3 850 0 900 +1 800 -1

Продолжительность термической обработки 3 мин

Исходная фракция, мм 10 15

После проверки адекватности модели получено уравнение регрессии зависимости средней плотности гранул от варьируемых параметров

У=560,5-131,9Х1-55,8Х2-108,ЗХз-18)83Х|2+11,67Х22+9,2Хз2+8,4Х|Х2+

+27,2Х|Х3+8,4Х2Х3 (4)

Анализ представленных зависимостей показывает, что наименьшее значение средней плотности гранул (300 320 кг/м3) получено на образцах с удельной площадью поверхности тонкомолотого стекла 6500 см"/г, времени изотермической выдержки в гидротермальных условиях 8 ч и температуры при термической обработке 900 °С Для дальнейшей оптимизации технологических параметров запланирован и реализован 4 - факторный эксперимент с фиксированным значением удельной площади поверхности 6500 см2/г, варьируемые факторы представлены в таблице 2

Анализ влияния формы и размера образца на образование пустоты в грануле показал, что на образцах фракции 5 7 мм и менее пустота не образуется Это связано с быстрым прогревом гранул и выравниванием температурных полей по всему сечению гранулы Для фракции 7 10,10 15,15 20 мм выявлено образование пустоты, наибольший размер пустоты получен на образцах с коэффициентом формы 0,95 1 На образцах лещадной формы либо вообще не образуется пустота, либо образуются зачатки пустоты

Варьируемые факторы Основной уровень Верхний уровень значений Нижний уровень значений

натуральные кодированные натуральные кодированные натуральные кодированные

Время выдержки в гидротермальных условиях при 1=95 °С, ч, X, 6 0 8 +1 4 -1

Температура термической обработки, °С, Х2 850 0 900 +1 800 -1

Размер фракции гранул, мм, Х3 10-15 0 15-20 +1 7-10 -1

Продолжительность термической обработки, МИН, Х4 5 0 7 +1 3 -1

Изучение влияния времени и температуры термической обработки на образование пустоты осуществлялось путем обжига фракций по пиковому режиму Гранулы помещались в муфельную печь, разогретую до температуры термообработки При температуре 800 °С и времени выдержки 3, 5, 7 мин пустота практически не образовывалась, для температуры 850 °С установлены зачатки образования пустоты лучеобразной формы, а при температуре 900 920 °С происходит образование пустоты, которая стремится принять форму шара (рисунок 10)

В результате реализации плана 4 - факторного эксперимента и проверки адекватности модели было получено следующее уравнение для средней плотности

Y=355,3-39.94Х,-71,7Х2+12,83Х3-37,9X4+28,6Х,2+25,6Х42+

+8,2Х|Х2+5,81Х|Х4-33,94Х2Хз+27,7Х2Х4-31ХзХ4 (5)

Оптимальными условиями для получения наименьшей средней плотности пористых пустотелых гранул (280 300 кг/м3 из исходой фракции 10 15 мм и 300 320 кг/м3 из исходной фракции 7 10 мм) являются гидротермальная обработка при 95 °С в течение 8 ч, температура термической обработки 900 °С, время выдержки 3 5 мин для исходной фракции 7 10 мм и 5 мин для исходной фракции 10 15 мм В пористых пустотелых гранулах за счет образования пустоты происходит снижение плотности гранулы на 15 20 % по сравнению с пористой гранулой Увеличение длительности выдержки при температуре 900 °С приводит к увеличению средней плотности оболочки на 20 30 кг/м3 за счет оплавленния поверхности

T=8D0 С

о,

Т=850X

о,

Т=900 С

о,

Рисунок 10 - Динамика процессов, происходящих при формировании пористо-пустотелой структуры в гранулах

Исходная фракция I0...I5 мм вспучивается, образуя пористые пустотелые гранулы с насыпной плотностью 170... 180 кг/м' и размером зерен 10...20 мм, 20...40 мм, а исходная фракция 7.,.10 мм вспучивается, образуя пористые пустотелые гранулы с насыпной плотностью 180...200 кг/м' и размером зерен 10...20 мм.

Установлено, что стабильное образование полости в грануле будет происходить при большом градиенте температуры между наружной поверхностью и центром, термообработку гранул из-за разной скорости прогрева следует производить по фракциям 7... 10 мм, 10... 15.

В пятой главе рассмотрен технологический процесс производства пористых материалов из обводненного стекла, показаны области применения и представлены технико-экономические расчеты.

Технологический процесс получения пористых материалов из обводненного стекла включает следующие операции: исходный стеклобой измельчается до удельной Площади поверхности 6500 см3/г, после чего тонкомолотый порошок стекла увлажняется до влажности 8 % и методом полусухого прессования, при давлении прессования 20 МПа, формуются брикеты, которые подвергаются гидротермальной обработке при t=95 °С и последующему нанесению декоративного слоя для декора-тввно-отделочного лорйШйаНного стекла или дроблению с рассевом на фракции необходимых размеров для пористых пустотелых гранул. Вспучивание брикетов обводненного стекла осуществляется в щелевых печах для блочных изделий с последующим отжигом или в коротких вращающихся печах для пористых пустотелых гранул.

Физико-механические свойства, полученных материалов представлены в таблице 3, 4.

Таблица З-Физико-механические свойства поризованного и декоративно-отделочного поризованного стекла в виде блоков

Показатели Значение

Средняя плотность, кг/ м3 280 350

Пористость, % 86 89

Водопоглощение, по массе % 3 8

Предел прочности при сжатии, МПа 4 5

Коэффициент теплопроводности, Вт/м °С 0,06 0,07

Таблица 4 - Физико-механические свойства пористо-пустотелых гранул

Фракция, мм Свойства пористых пустотелых гранул

сырцовые гранулы пористые пустотелые гранулы средняя плотность, кг/м3 насыпная плотность, кг/м3 водопоглощение, по массе, % предел прочности при сдавливании в цилиндре, МПа

7 10 10 20 300 320 180 200 3 6 0,5

10 15 10 20 20 40 280 300 170 180 3 5 0,4 0,5

Результаты исследований обобщены и представлены в виде «Временных технических условий - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологических рекомендаций по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла»

Основные выводы:

1 Проведенные исследования показали, что в процессе гидротермальной обработки при происходит обводнение измельченного стекла с образованием связанной воды При термической обработке данная вода может выступать в качестве вспучивающего агента, что исключает необходимость введения дополнительных газообразователей

2 Изучены физико-химические процессы при обводнении стекла Установлено, что вхождение воды в структуру стекла осуществляется в двух формах Н20 и ОН" С увеличением продолжительности изотермической выдержки гидротермальной обработки при 1=95 °С с 4 до 8 ч степень обводнения возрастает с 3 % до 5 %

3 Установлено, что при высокотемпературной термической обработке (800 900 °С) обводненного стекла происходит его вспучивание и при этом решающую роль в данном процессе играет силанольная вода

4 Изучен механизм формирования структуры поризованного стекла и установлено, что путем направленного регулирования режима термической обработки из обводненного стекла могут быть получены как пористо-пустотелая структура (в пористых пустотелых гранулах) без введения выгорающего ядра, так и равномерная ячеистая структура в блоках Выявлено, что при наличии максимального температурного градиента между поверхностью и центром формируется пористо-пустотелая структура, а при минимальном температурном градиенте образуется равномерная ячеистая структура

5 Проведенные исследования показали, что в процессе обводнения тонкомолотого стекла образуется полуфабрикат с достаточной прочностью для транспортирования и нанесения декоративного слоя, а также для дробления с целью последующего получения пористых пустотелых гранул Предел прочности при сжатии брикетов обводненного стекла составляет от 1,2 до 6,3 МПа в зависимости от удельной площади поверхности тонкомолотого стекла и длительности изотермической выдержки при гидротермальной обработке Показано, что из полученных брикетов обводненного стекла возможно изготавливать поризованное стекло и декоративно-отделочное норизованное стекло в виде блоков без форм

6 Предложены рациональные технологические параметры для получения пористых пустотелых гранул из обводненного стекла гидротермальная обработка при 95 °С - 8 часов, термообработка при температуре 900 920 °С с продолжительностью выдержки при максимальной температуре 5 мин для исходной фракции 10 15 мм и 3 мин для исходной фракции 7 10 мм Максимальное образование пустоты происходит на фракциях с коэффициентом формы 0,95 1

На основании экспериментальных исследований установлен оптимальный температурный режим вспучивания обводненного стекла для производства поризо-ванного стекла в виде блоков без форм

7 Проведенные исследования позволили разработать технологию получения поризованного и декоративно-отделочного поризованного стекла в виде блоков без форм, а также пористых пустотелых гранул На основании полученных результатов разработаны «Временные технические условия - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологические рекомендации по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла»

По теме исследований опубликованы следующие работы: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Шелковникова Т И, Баранов Е.В. Исследование влияния теплотехнических факторов на процесс формирования структуры пеностекла / Т И Шелковникова, ЕВ Баранов//Огнеупоры и техническая керамика 2006,-№10 - С 21 24 Лично автором выполнено 2 страницы

2 Баранов Е.В , Шелковникова Т И Исследование физико-химических процессов при гидротермальной обработке техногенных стекол /ЕВ Баранов, Шелковникова Т И // Известия ТулГУ Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения» - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 , Вып 10 , С 3-7 Лично автором выполнено 3 страницы

Публикации в других изданиях:

1 Баранов Е В , Шелковникова Т И Разработка шихтового состава для получения строительного пеностекла /ЕВ Баранов, Т И Шелковникова // Труды 4-ой конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» - Самара 2003 С 32-33 Лично автором выполнено 0,8 страницы

2 Особенности получения пенодекора / Шелковникова Т И , Баранов Е.В., Дьяченко И Е // V Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» — Тула, 2004 С 103-104 Лично автором выполнено 0,4 страницы

3 Теоретические предпосылки вспучивания обводненных техногенных стекол при высокотемпературной обработке (обжиге) / Т И Шелковникова, Е.В. Баранов, Р В Рымар, А А Желтухина // Восьмые академические чтения РААСН «Современное состояние и перспектива строительного материаловедения» - Самара, 2004 С 596-598 Лично автором выполнена 1 страница

4 Шелковникова Т И , Баранов Е В Способы подготовки пенообразующей смеси для пеностекла и их влияние на процесс вспучивания / Т И Шелковникова, Е.В. Баранов // IV Международная научно-практическая конференция «Эффективные строительные конструкции теория и практика» — Пенза, 2005 С 332-334 Лично автором выполнена 1 страница

5 Баранов Е.В , Шелковникова Т И Исследование процессов структурооб-разования пористо-пустотелых гранул /ЕВ Баранов, Т И Шелковникова // IV Международная научно-техническая конференция «Материалы и технологии XXI века» -Пенза, 2006 С 57-59 Лично автором выполнена 1 страница

6 Шелковникова Т И , Баранов Е.В. Влияние рецептурно-технологических факторов на процесс получения пеностекла / Т И Шелковникова, Е В Баранов // материалы десятых академических чтений РААСН «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения» - Казань-Пенза, 2006 С 460 - 462 Лично автором выполнена 1 страница

7 Баранов Е.В , Шелковникова Т И Способы производства пористых материалов широкой номенклатуры из обводненного стекла /ЕВ Баранов, Т И Шелковникова // XII Международный семинар АТАМ «Строительные и отделочные материалы Стандарты XXI века» - Новосибирск, 2006 том 2, С 121-122 Лично автором выполнено 0,7 страницы

8 Шелковникова Т И , Баранов Е.В., Артамонова О В Получение и изучение прочностных характеристик высокопористых материалов из обводненного стекла / Т И Шелковникова, Е В Баранов, О В Артамонова // Первая международная конференция «Деформация и разрушение материалов - М, 2006 , С 520 Лично автором выполнено 0,5 страницы

9 Шелковникова Т И , Баранов Е.В. Теплоизоляционные материалы из техногенного сырья / Т И Шелковникова, Е В Баранов //Кровельные и изоляционные материалы 2006 №5 С 58-59 Лично автором выполнена 1 страница

10 Баранов Е.В., Шелковникова Т И , Никулина Е Ю Перспективный газо-образователь пеностекла - силанольная вода /ЕВ Баранов, Т И Шелковникова, Е Ю Никулина //Материалы 58-й Республиканской научной конференции Сборник научных трудов докторантов и аспирантов - Казань КГАСУ, 2006 С 15-18 Лично автором выполнено 2 страницы

11 Патент № 2276659 Способ изготовления пенодекора / Баранов Е.В , Шелковникова Т И , Матющенко И Н , МПК С03 С11/00, 20 05 2006, бюл №14 Лично автором выполнено 1,5 страницы

12 Положительное решение по заявке №2004138531/03(041890) на патент «Шихта для пеностекла» / Баранов Е.В , Шелковникова Т И, Желтухина А А , Никулина Е Ю , заявл 28 12 2004

Баранов Евгений Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФФЕКТА ВСПУЧИВАНИЯ И ПОРИЗАЦИИ ОБВОДНЕННОГО ТЕХНОГЕННОГО СТЕКЛА

Специальность 05 23 05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 19 01 07 Формат 60x84 1/16 Уел -печ л 1,5 Уел -изд л 1,4 Бумага писчая Заказ №32 Тираж 100 экз

Отпечатано отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г Воронеж, ул 20 лет Октября, 84

Введение.

1. Принципы и технологии получения поризованного стекла: состояние вопроса, постановка проблемы, обоснование задач и содержания исследований.

1.1. Поризованное стекло и его применение в строительстве.

1.2. Обзор работ по проблемам получения поризованного стекла.

1.3. Способы получения структуры поризованного стекла.

1.4 Варианты использования отходов стекла в строительной отрасли.29 Выводы по главе 1 и рабочие гипотезы.

2. Основные положения методики экспериментальных исследований.

2.1. Общие вопросы методики экспериментальных исследований.

2.2 Характеристика применяемых сырьевых материалов и условия изготовления образцов.

2.3 Методика оценки состава, структуры и состояния материала.

2.4 Методика оценки физико-механических свойств пористых материалов из обводненного стекла.

3. Обводнение техногенного стекла и теоретические предпосылки его вспучивания при высокотемпературной обработке.

3.1 Анализ физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии стекла с водой.

3.2 Процессы, происходящие при обводнении тонкомолотого стекла в гидротермальных условиях при 95 °С.

3.3 Теоретические предпосылки вспучивания обводненного стекла.

Выводы по главе 3.

4. Исследование и оптимизация рецептурно-технологических условий получения пористых материалов на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного стекла.

4.1 Исследование и оптимизация рецептурно-технологических условий получения поризованного стекла в виде блоков без форм.

4.2 Исследование и оптимизация рецептурно-технологических условий получения пористых пустотелых гранул из обводненного стекла.

Выводы по главе 4.

5. Практическая реализация результатов работы и технико-экономические показатели.

5.1 Практическая реализация результатов работы.

5.2 Расчет и оценка технико-экономической эффективности.

Актуальность проблемы. В ряду современных теплоизоляционных материалов одним из наиболее эффективных является поризованное стекло. Поризованное стекло лишено многих недостатков, свойственных другим теплоизоляционным материалам, и отличается высокими эксплуатационными свойствами. Однако объемы производства изделий из поризованного стекла недостаточны, в том числе по причине сложности технологии, необходимости специальной варки стекломассы, а в итоге - относительной дороговизны.

Возможным направлением повышения эффективности производства поризованного стекла может стать применение в качестве сырья техногенных стекол с использованием новых принципов вспучивания и поризации. В данном случае в качестве газообразователя может выступать связанная вода, образующаяся при специальном обводнении техногенных стекол. Присутствие в обводненном стекле гидроксильных групп, помимо вспучивающего эффекта, может, как известно, положительно влиять на процесс спекания частиц, расширяя тем-пературно-временной интервал, в котором протекает формирование макроструктуры поризованного стекла.

Необходимо отметить, что утилизация стеклоотходов в производстве поризованного стекла является наиболее перспективным направлением, поскольку объем конечного продукта будет в несколько раз превышать объем исходного материала. Это даст возможность получения дополнительного количества ценных теплоизоляционных материалов. Использование в качестве сырья для получения поризованного стекла бытовых и промышленных отходов силикатных стекол - стеклобоя позволит снизить экологический ущерб, наносимый окружающей среде при их хранении.

С учетом сказанного именно актуальным вопросам разработки технологии получения теплоизоляционных материалов на основе использования эффекта вспучивания и поризации обводненного техногенного стекла и посвящена данная диссертация.

Работа выполнена в рамках тематического плана НИР Воронежского государственного архитектурно-строительного университета по заданию Ми-нобрнауки РФ на 2001.2005 г. в составе темы «Разработка и развитие теории синтеза и конструирования структур строительных композитов», а так же в составе проекта №75377 «Технологические факторы и способы получения пористых материалов на основе стеклосодержащих техногенных продуктов» по программе Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы».

Целью работы является: изучение механизма процессов поризации стекла как основы управления параметрами технологии производства пористых материалов из предварительно подвергнутых обводнению техногенных стекол; экспериментальное исследование факторов, влияющих на развитие процесса структурообразования, и обоснование рекомендаций по производству теплоизоляционных материалов и изделий из обводненных техногенных стекол.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

- обосновать принципиальную возможность поризации с использованием эффекта вспучивания обводненного стекла;

- комплексно рассмотреть физико-химические процессы, происходящие при обводнении стекла;

- изучить возможность получения и механизм формирования равномерно- пористой и пористо-пустотелой структуры материала на основе эффекта вспучивания при термической обработке обводненного стекла;

- исследовать рецептурно-технологические факторы, влияющие на формирование равномерной пористой и пористо-пустотелой структуры материала;

- обосновать принципиальные решения и предложить технологические параметры производства пористых материалов на основе обводненного стекла;

- комплексно оценить физико-механические характеристики полученного материала, разработать временные технические условия и технологические рекомендации по производству изделий из поризованного стекла, полученных на основе реализации эффекта вспучивания и поризации обводненного стекла.

Научная новизна заключается в следующем:

- обоснованы научные положения получения поризованного стекла с использованием в качестве газообразователя связанной воды, образующейся при специальном обводнении техногенного стекла;

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения поризованного стекла с равномерной ячеистой пористостью и изделий в виде блоков без применения форм в процессе термической обработки;

- впервые разработан и обоснован новый принцип получения пористо-пустотелой структуры в гранулах без введения выгорающего ядра.

Достоверность полученных результатов обеспечена: применением в исследованиях научно обоснованных методологических подходов и современных методик комплексных оценок состава, структуры, состояния и свойств материалов; применением методов планирования экспериментов с вероятностно-статистической обработкой полученных результатов испытаний.

Практическая значимость. Доказана технологическая возможность производства поризованного стекла в виде пористых пустотелых гранул за счет совмещения пористой и пустотелой структуры; разработана технология получения пористых пустотелых гранул с пониженной плотностью и водопоглоще-нием.

Обоснована технология производства поризованного стекла в виде блоков без форм, что позволяет исключить дорогостоящий парк форм из жаростойкой стали и обеспечить энергоэкономичный прогрев массы при термической обработке.

Использование в качестве сырья стеклобоя позволяет снизить экологический ущерб, наносимый его скоплением.

Реализация результатов работы. По результатам работы подготовлены «Временные технические условия - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологические рекомендации по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла», которые переданы Воронежскому проектному институту

Гипропром» для использования при проектировании предприятий промышленности строительных материалов.

Результаты исследований используются в учебном процессе при постановке учебно-исследовательских работ по курсам «Технология изоляционных строительных материалов и изделий», «Основы научных исследований и технического творчества», в курсовом и дипломном проектировании для студентов специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены: на 4-ой конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003 г.); Межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2004 г.); V Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2004 г.); Восьмых академических чтения РААСН «Современное состояние и перспектива строительного материаловедения» (Самара, 2004 г.); IV Международной научно-практической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2005 г.); Юбилейной научной конференции, посвященной 75-летию Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2005г.); Межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2006 г.); IV Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2006 г.); 58-й Республиканской научной конференции (Казань, 2006); XII Международном семинаре АТАМ «Строительные и отделочные материалы. Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006 г); Первой международной конференции «Деформация и разрушение материалов» (Москва, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей, получен патент №2276659 «Способ изготовления пенодекора» и положительное решение по заявке №2004138531/03(041890) на патент «Шихта для пеностекла».

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста (в том числе четырех приложений на 35 страницах), содержит 33 рисунка и 13 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка использованных литературных источников, который включает 114 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведенные исследования показали, что в процессе гидротермальной обработки при t=95 °С происходит обводнение измельченного стекла с образованием связанной воды. При термической обработке данная вода может выступать в качестве вспучивающего агента, что исключает необходимость введения дополнительных газообразователей.

2. Изучены физико-химические процессы при обводнении стекла. Установлено, что вхождение воды в структуру стекла осуществляется в двух формах: Н20 и ОН". С увеличением продолжительности изотермической выдержки гидротермальной обработки при t=95 °С с 4 до 8 ч степень обводнения возрастает с 3 до 5 %.

3. Установлено, что при высокотемпературной термической обработке (800.900 °С) обводненного стекла происходит его вспучивание и при этом решающую роль в данном процессе играет силанольная вода.

4. Изучен механизм формирования структуры поризованного стекла и установлено, что путем направленного регулирования режима термической обработки из обводненного стекла могут быть получены как пористо-пустотелая структура (в пористых пустотелых гранулах) без введения выгорающего ядра, так и равномерная ячеистая структура в блоках. Выявлено, что при наличии максимального температурного градиента между поверхностью и центром формируется пористо-пустотелая структура, а при минимальном температурном градиенте образуется равномерная ячеистая структура.

5. Проведенные исследования показали, что в процессе обводнения тонкомолотого стекла образуется полуфабрикат с достаточной прочностью для транспортирования и нанесения декоративного слоя, а также для дробления с целью последующего получения пористых пустотелых гранул. Предел прочности при сжатии брикетов обводненного стекла составляет от 1,2 до 6,3 МПа в зависимости от удельной площади поверхности тонкомолотого стекла и длительности изотермической выдержки при гидротермальной обработке. Показано, что из полученных брикетов обводненного стекла возможно изготавливать поризованное стекло и декоративно-отделочное поризованное стекло в виде блоков без форм.

6. Предложены рациональные технологические параметры для получения пористых пустотелых гранул из обводненного стекла: гидротермальная обработка при 95 °С - 8 ч, термообработка при температуре 900.920 °С с продолжительностью выдержки при максимальной температуре 5 мин для исходной фракции 10.15 мм и 3 мин для исходной фракции 7. 10 мм. Максимальное образование пустоты происходит на фракциях с коэффициентом формы 0,95. .1.

На основании экспериментальных исследований установлен оптимальный температурный режим вспучивания обводненного стекла для производства поризованного стекла в виде блоков без форм.

7. Проведенные исследования позволили разработать технологию получения поризованного и декоративно-отделочного поризованного стекла в виде блоков без форм, а также пористых пустотелых гранул. На основании полученных результатов разработаны «Временные технические условия - Гранулы пористые пустотелые» и «Технологические рекомендации по изготовлению пористых пустотелых гранул из обводненного стекла».

1. Китайгородский И.И. Пеностекло Текст. / И.И. Китайгородский, Т.Н. Кешинян. М.: Гос. изд-во литературы по строительным материалам, 1953.-77с.

2. Спиридонов Ю.А. Проблемы получения пеностекла Текст. / Ю.А. Спиридонов, Л.А. Орлова // Стекло и керамика, 2003.- №3 С. 10-11.

3. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов: Учебное пособие для вузов Текст. / Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.

4. Курбатов В.Л. Повышение эффективности энергосбережения совершенствованием теплозащиты наружных стен зданий Текст. / В.Л. Курбатов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2004. № 3. - С. 46-47.

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

6. Сахаров Г.П. Теплоизоляционные экологически безопасные материалы для ограждающих конструкций зданий Текст. / Г.П. Сахаров // Технологии бетонов. 2005. - №1. - С. 20-22

7. Демидович Б. К. Пеностекло Текст. / Б. К Демидович. Минск: Наука и техника, 1975. - 248 с.

8. СНиП 23 02-2003. Тепловая защита зданий Текст. - Взамен СНиП II-3-79*, введен 2003 -10-01.-М.: Госстрой России: Изд-во стандартов,2003.-40с.

9. Шилл Ф. Пеностекло Текст. / Ф. Шилл. перевод с чешского Матвеев Г.М. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965. - 306 с.

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

11. А.с. 914512 СССР, МПК С 03 В 19/08, С03 С 11/00. Способ изготовления пеноматериалов Текст. / Б.К. Демидович, В.И. Пилецкий, Е.С. Новиков и др. (СССР). № 2922388/29-33; заяв. 05.05.80; опубл. 23.03.82. Бюл. №11.

12. А.с. 908759 СССР, МПК С 03 С11/00. Пеностекло Текст. / В.Н. Образцов, В.В. Хрулев, Т.В. Образцова, В.В. Хрулев (СССР). № 2818359/29-33; заяв. 11.09.79; опубл. 28.02.82. Бюл. № 8.

13. А.с. 1733431 СССР, МПК С 04 В 38/04. Сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала Текст. / В.Г. Сургучев, JI. И. Махновский (СССР). № 3969351/33; заяв. 29.10.85; опубл. 15.05.92. Бюл. №18

14. Пат. № 2176219 Российская Федерация, МПК С 03 С 11/00, С 03 В 19/08. Способ получения пеностекла Текст. / А.В. Зямлянухин, С.Н. Неумее-чева и др.; заявитель и патентообладатель авторы. № 2000117545/03; заяв. 03.07.00; опубл. 27.11.01. Бюл № 33.

15. Эйдунявчук К.К. Применение стеклобоя различного химического состава для производства пеностекла Текст. / К.К. Эйдунявчук, В.Г. Майцекене, В.В. Балнявснос и др. // Стекло и керамика, 2004. № 3 - С. 12-15.

16. А.с. № 1719325 СССР, МПК С 03 В 19/08. Способ получения пеностекла Текст. / Н.П. Садченко, Б.К. Демидович, С.С. Титова, П.В. Шипук и др. (СССР). № 4820508/33; заяв. 26.04.90; опубл. 15.03.92. Бюл. № 10.

17. А.с. 885166 СССР, МПК С 03 С 11/00. Способ получения пеностекла В.И. Корнеева, С.Н. Неумеечева (СССР). №2828546/29-33; заяв. 30.08.79; опубл. 30.11.81. Бюл. №44.

18. А.с. №1654279 СССР, МПК С 03 С 11/00. Способ получения декоративно-облицовочных плит Текст. / А.А. Григориян, Г.С. Мелконян, Ю.Г. Игисхонян (СССР). №4430513/33; заяв. 26.05.88; опубл. 07.06.91. Бюл. № 21

19. А.с. № 562523 СССР, МПК С 03 С 11/00. Газообразователь для изготовления пеностекла Текст. / А.И. Шумков, Г.Х. Умеркин, С.П. Федоров, М.В. Иванов (СССР). №2308327/33; заяв.31.12.75; опубл. 25.06.77. Бюл. № 23.

20. Шелковникова Т.И. Пористые заполнители на основе обводненных техногенных стекол Текст.: дисс. канд. тех. наук. / Шелковникова Татьяна Иннокентьевна. М., 1989. - 132 с.

21. Россомагина А.С. Разработка технологии гранулированного пеностекла из стеклобоя Текст.: автореферат дисс. канд. тех. наук. / А.С. Россомагина Челябинск, 2004. - 23с.

22. Сидоров В.И. Использование модифицированного жидкого стекла для получения водостойких утеплителей методом холодного вспенивания Текст. / В.И. Сидоров, Н.И. Малявский, Б.В. Покидько // Известие вузов. Строительство, 2002. № 8. - С. 27-28.

23. Соломатов В.И. Структурообразование и свойства композитов на основе боя стекла Текст. / В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев // Известие вузов. Строительство, 2000. № 9. -С. 16-22.

24. Румянцев Б.М. Получение теплоизоляционных материалов из стеклобоя Текст. / Б.М. Румянцев, Е.И. Зайцева // Известие вузов. Строительство, 2002.- №8. -С. 24-26.

25. Кешинян Т.Н. Условия образования макро и микроструктуры газостекла Текст. / Т.Н. Кешинян //Труды МХТИ им. Менделеева: сб. науч. тр.- М., 1947. вып. 6 - С 36-37.

26. Онацкий С.П. Производство керамзита Текст. / С.П. Онацкий. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 333 с.

27. Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе: справочное пособие Текст. / Под ред. Ю.П. Горлов.-М: Стройиздат, 1987.-304 с.

28. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов Текст. / В.А. Китайцев. М.: Стройиздат, 1964. - 382с.

29. Нациевский Ю.Д. Эффективные строительные материалы. Текст.: Справочное пособие / Ю.Д. Нациевский, В.П. Хоменко, Б.Ф. Закончиновский. -Киев.: Из-во Буд1вельник, 1974. С. 30-47,158-171.

30. Ицкович С.М. Технология заполнителей бетона Текст.: Учебник для строит, вузов для спец. Производство строительных изделий и конструкций / С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов. М.: Высш. школа, 1991. - 272 с.

31. Виноградов Б. Н. Влияние заполнителей на свойства бетона Текст. / Б. Н. Виноградов. М.: Стройиздат, 1979. - 224с

32. Нациевский Ю.Д. Легкие бетоны Текст. / Ю.Д. Нациевский. Киев: Из-во Бущвельник, 1977. - 116 с.

33. Чернышев Е.М. Управление системой процессов формирования ячеистой пористости в технологии газосиликата Текст. / Е.М. Чернышев // Эффективные композиты, конструкции и технологии: Межвуз. сб. науч. тр.-Воронеж, 1991.-С. 123-128.

34. Барбанягрэ В.Д. Расчет вязкости клинкерных расплавов Текст. /

35. B.Д. Барбанягрэ, Ю.Л. Белоусов, С.В. Резниченко // Цемент и его применение.1. C.П., 1977.-№2.-С. 24-26.

36. Минько Н.И. Технологические, энергетические и экологические аспекты сбора и использования стеклобоя Текст. / Н.И. Минько, В.И Болотин //Стекло и керамика, 1999. № 5. - С. 3-5.

37. Соломин Н,А. Выбор оптимальной технологии переработки ТБО Текст. / Н,А Соломин., В.Н. Башнин // Экология и промышленность России, 2005. №9. - С.41-44.

38. Мелконян Р.Г. Второе рождение стекла Текст. / Р.Г. Мелконян // Технологии строительства, 2003. № 6. - С.70-73.

39. Россомагина А.С. Химико-технологические основы производства пеностекла из стеклобоя Текст. / А.С.Россомагина, И.С Пузанов, А.А Котов.-М.: Из-во Спутник, 2003. 64 с.

40. Кетов А.А. Стеклобой как сырье для получения теплоизоляционного материала Текст. / А.А. Кетов, А.С. Россомагина, И.С Пузанов // Экология и промышленность России, 2002. №8. - С. 17-20.

41. Строительные материалы на основе отходов стекла Текст.: монография / В.Т. Ерофеев, Ю.М. Баженов, А.Д. Богатов [ и др.]. Саранск: Из-во Мордовс. ун-та, 2005. - 120 с.

42. Пузанов А.Н. Проблемы утилизации стеклобоя и использование его как сырья для производства теплоизоляционного материала Текст. / А.Н. Пузанов, Г.Б. Кетова, Д.В. Саулин. М.: Спутник, 2003. - 70с.

43. Горлов Ю.П. Эффективная утилизация боя искусственных щелочных стекол / Ю.П. Горлов // Пром. и гражд. стр-во, 1997. №8. - С. 38-40.

44. Высокотемпературная отделка бетона стекловидными покрытиями Текст. / Ю.М. Баженов, С.В. Федосов, Ю.А. Щепочкина, М.В. Акулова. М: Из-во АСВ, 2005.- 128 с.

45. Чернышов Е. М. Научно-методические вопросы системной оценки потенциала региональной сырьевой базы промышленности строительных материалов. Текст. / Е.М. Чернышов, И,И. Акулова, Е.А. Жерелина // Известие вузов. Строительство, 2006. №2. - С. 26-31.

46. Стекло Текст.: справочник / под общей редакцией Н.М. Павлушки-на. М.: Стройиздат, 1973 - С. 376-380.

47. ГОСТ Р 52233-2004. Тара стеклянная, стеклобой. Общие технические условия. Текст. Введ. 2005 - 01 - 01 - М.: Госстандарт России: Из-во стандартов, 2004. - 7 с.

48. Плюснина И.И. Физико-химические методы изучения вещества осадочных пород: Учебное пособие Текст. / И.И. Плюснина.- М.: Из-во МГУ, 1997.-С. 56-110. 160 с

49. Вернигорова В.Н. Современные методы исследования свойств строительных материалов Текст.: Учеб. пособие / В.Н. Вернигорова, Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова-М.: Из-во. АСВ, 2003. 240 с.

50. Топор Н.Д. Дифференциально-термический анализ минералов Текст.: Учеб. пособие для студентов геологических специальностей высших учебных заведений / Н.Д. Топор.- М.: Из-во Недры, 1964. 157с.

51. Берг Л.Г. Введение в термографию Текст.: второе дополненное издание / Л.Г. Берг М.: Из-во Наука, 1969. - 395 с.

52. Зевин П.С. Рентгеновские методы исследования строительных материалов. Текст. / П.С. Зевин, Д.М. Хейкер. М.: Из-во литературы по строительству, 1965. - 362 с.

53. Вернигорова В.Н. Современные химические методы исследования свойств строительных материалов Текст.: Учеб. пособие / В.Н. Вернигорова, Н.И.Макридин, Ю. А. Соколова-М.: Из-во. АСВ, 2003. 240 с.

54. Вознесенский А.В. Статические решения в технических задачах Текст.: Учеб. пособие / А.В. Вознесенский. Кишинев: Из-во Карта Молдове-няскэ, 1969. - С. 150-190.- 232 с.

55. Налимов В.В. Чернова Н.А. Статистические методы планирования эксперимантальных экспериментов Текст. / В.В. Налимов, Н.А. Чернова. М.: Из-во Наука, 1976 - 340 с.

56. Тихомиров В.Б. Математические методы планирования эксперимента при изучении нетканых материалов Текст. / В.Б. Тихомиров. М.: Из-во «Легкая индустрия», 1968. - 158 с.

57. ГОСТ 17177 94. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытания. - Взамен ГОСТ 17177-87, введ. 1996 - 04 - 01. -М.: Минстрой России: Из-во стандартов, 1996. - 20 с

58. ГОСТ 9758 86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. - Взамен ГОСТ 9758 - 77, введен 1986 - 07 - 11.- М.: Госкомитет СССР по делам строительства: Из-во стандартов, 1986. - 12 с.

59. Саакян Э.Р. Новые искусственные ячеистые материалы, легкие заполнители и изделия на их основе Текст.: дисс. док. тех. наук. / Эмма Рубеновна Саакян. Ереван, 1992, - 394 с.

60. Павлов В.Е. Пеностекло с повышенными конструкционными свойствами на основе эффузивных пород и стеклобоя Текст.: автореферат дисс.канд. тех. наук/В.Е. Павлов. Улан-Удэ, 2006 . -26 с.

61. Погребенский Г.М. Гранулированное пеностекло, как перспективный теплоизоляционный материал Текст. / Г.М. Погребенский, Г.И. Искорен-ко, В.П. Канев // Строительные материалы, 2003. № 3. - С. 28-29.

62. Бурлаков Г.С. Основны технологии керамики и искусственных пористых заполнителей Текст.: Учебник для вузов / Г.С. Бурлаков. М.: Высшая школа, 1972 - 424 с.

63. Максимов Б.А. Пористый заполнитель марок 250-350 из шлаков тепловых электростанций Текст.: автореферат дисс. канд. тех. наук / Б.А. Максимов. Самара, 2003.

64. Безбородов М.А. Синтез и строение силикатных стекол Текст. / М.А. Безбородов. Минск: Наука и техника, 1958.- С. 143-147

65. Безбородов М.А. Химическая устойчивость силикатных стекол Текст. / М.А. Безбородов. Минск: Наука и техника, 1972.- С.91-115, 138-152.-302 с.

66. Куколев Г.В. Химия кремния и физическая химия силикатов Текст. / Г.В. Куколев. М.: Высшая школа, 1966. - 384с.

67. Егоров М.М. Природа поверхности силикатов Текст. / М.М. Егоров // в книге Современные представления о связанной воде в породах. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 5-10.

68. Шабанова Н.А. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема Текст. / Н.А. Шабанова, П.Д. Саркисов. М.: ИКЦ «Академиккни-га», 2004. - 208 с.

69. Жданов С.П. Селективная сорбция на пористых стеклах Текст. / С.П. Жданов Е.В. Коромальди : сб. науч. тр. ДАН СССР, т 38. -№4-С. 870-873.

70. Айлер К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов Текст.: перевод с английского под ред. Н.А. Торопова / К. Айлер. М.: Государство литературы по строительству и строительным материалам, 1959.- 288 с.

71. Рабухин А.И. Физическая химия тугоплавких и неметаллических и силикатных соединений Текст.: Учебник / А.Н Рабухин, В.Г. Совельев. М.: ИНФРА-М, 2004.-304 с

72. Айлер Р. Химия кремнезема Текст.: Перевод с английского под общей ред. В.П. Прянишниковой, часть 1,2 /К. Айлер. М.: Из-во Мир, 1982. -С. 866-890.-1124 с.

73. Наседкин В.В. Типы воды в природных и искусственных стеклах различного состава Текст. / В.В. Наседкин, В. И. Панеш, Е. С. Рудницкая // Труды VXX совещ. по экспериментальной и технической минералогии и петрографии: сб. науч. тр.- М., 1966. С. 220-224.

74. Жданов С.П. О Химическом строение поверхности кварца в силика-гелях и ее гидратации Текст. / С.П. Жданов // Журнал физическая химия, 1958т. 32 вып. 3 - С. 699-706.

75. Сидорова А.Н. Исследование адсорбции на пористом стекле при помощи инфракрасных спектров поглощения Текст. / А.Н. Сидорова // Журнал физическая химия, 1956 т. 30 - вып.5. - С. 995.

76. Киселев А.В. Инфракрасные спектры поглощения и строение гидро-ксильного покрова кремнезема различной степени гидратации Текст. / А.В. Киселев, В.И. Лыгин // Коллоидный журнал, 1959. том 21. - вып. 5. - 581 с.

77. Стрелко В.В. О механизме растворения дисперсных кремнеземов Текст. / В.В. Стрелко // Теорет. и эксперим. Химия, 1974. том. 10. - №3. - С. 359-364.

78. Фридхсберг Д.А. Курс коллоидной химии Текст.: Учебник для вузов 3-е издание, исправленное / Д.А. Фридхсберг. - М.: Исправл. СПБ Химия, 1995.-400 с.

79. Баранов Е.В. Исследование физико-химических процессов при гидротермальной обработке техногенных стекол / Е.В. Баранов, Т.И. Шелковникова // Известия ТулГУ. Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения». Тула, 2006. - Вып. 10. - С. 3-7.

80. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол Текст. / Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, М.И. Зейфман, Б.Д. Тотур-биев. М.: Стройиздат 1986. - 144 с.

81. Рабухин А.И. Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных соединений Текст.: Учебник/А.И. Рабухин.- М.:ИНФА-М, 2004. -304 с.

82. Крупа А.А. Физико-химические основы получения пористых материалов из вулканических стекол / А.А. Крупа Киев, 1976. - С.49.

83. Каменский С.П. Перлиты Текст. / С.П. Каменский.- М.: Гос-стройиздат, 1963.-280 с.

84. Материалы и изделия на основе вспученного перлита Текст. / Под ред. А.В. Жукова. -М.: Из-во литературы по строительству, 1972. 156 с.

85. Панченко Т.И. Гидрофильные свойства вулканических стекол Текст. / Т.И. Панченко // Строительные материалы, детали и изделия: сб. науч. тр. Киев, 1966. - вып. 6 - С. 23-36

86. Петров В.П. Перлит и вермикулит Текст. / В.П. Петров М.: Гос-геолтехиздат, 1962. - С. 65-68

87. Жданов С.П. Химия цеолитов Текст. / С.П. Жданов, Е.Н. Егорова. Д.: Из-во Наука Ленинградское отделение, - 1968. 158 с.

88. Леонтьев А.А. Исследование физических свойств обсидианов в связи с вопросом пемзообразования Текст. / А.А. Леонтьев // Труды института геологии АН СССР: Петрография: сб. науч.тр.: АН СССР, 1938. - вып 5.- №4.-С. 205-210.

89. Егоров М.М. Влияние природы силикагеля и кварца на их адсорбционные свойства. Исследование гидратации поверхности кремнезема Текст. / М.М. Егоров, К. Г. Красильников // Журнал физическая химия, 1957 т. 52. -вып. 10.-835 с.

90. Корякин А.В. Состояние воды в органических и неорганических соединениях Текст. /А.В. Корякин, Г.В. Кривенцова. М.: Наука, 1972.С. 122- 135.

91. Мелконян Р.К. Аморфные горные породы и стекловарение Текст. / Р.К. Мелконян. М.: Изд-во НИА- Природа, 2002. - 262 с.

92. Зайцева Е.И. Поризованный теплоизоляционный материал на основе стеклобоя Текст.: дисс.канд. тех. наук. /Зайцева Елена Игоревна. М., 1998 -165 с.

93. Румянцев Б.М. Эффективный негорючий теплоизоляционный материал на основе стеклобоя. // Седьмые академические чтения РААСН « Современные проблемы строительного материаловедения». Белгород, 2001. - С. 458-461.

94. Христофоров А.Н. Разработка технологии получения нового ячеистого теплоизоляционного материала. Текст. / А.И.Христофоров, Д. И. Шар-каев, И.А. Христофорова // Огнеупоры и техническая керамика. 2006 -№10 С. 30-32.

95. Воля П.А. Оборудование и процессы выработки пеностекла многофункционального назначения Текст.: Дисс. канд. техн. наук; 05.02.13, 05.23.05/ Воля Павел Александрович. Белгород, 2003. - 147 с.

96. Баранов Е.В. Исследование процессов структурообразования пористо-пустотелых гранул Текст. / Е.В. Баранов, Т.И. Шелковникова // IV Межд. науч.-техн. конф. «Материалы и технологии XXI века». Пенза, 2006.-С.57-59.

97. Блох С.А. Тепло технологические процессы при скоростном обжиге керамики Текст. / С.А. Блох. - Киев.: Из-во Науковая думка, 1979. - 160с.

98. Карслоу Г. Теплопроводность твердых тел Текст. / Г. Карслоу, Д. Егер: перевод с английского А.А. Померанцева.- М.: Наука, 1981.-487 с.

99. Эккерт Э.Р. Теория тепло- и массообмена Текст. : перевод с английского под редакцией А.В, Лыкова / Э. Р. Эккерт, Р. М.Дрейк. М-Л.: Гос-энергоиздат, 1961. - 680 с.

100. Шелковникова Т.И. Исследование влияния теплотехнических факторов на процесс формирования структуры пеностекла Текст. / Т.И. Шелковникова, Е.В. Баранов // Огнеупоры и техническая керамика, 2006. №10. - С 21.24.

101. Лазарев Е.В. Теплоизоляционный материал на основе местного природного сырья Текст.: автореферат дисс. канд. тех. наук / Е.В. Лазарев -Владимир, 2004. 18 с.

102. Верещагин В.И. Формирование пористой структуры гранулированного стеклокристаллического материала из цеолитсодержащихся пород со щелочными добавками Текст. / В.И. Верещагин, С.Н. Соколова // Стекло и керамика, 2006. №7. - С. 17-19.