Ячеистые гранулированные материалы на основе природных опок
В настоящее время ощущается нехватка новых видов пористых минеральных заполнителей, применяемых для повышения теплозащитных качеств различных строительных конструкций. Возможным решением проблемы может стать использование в качестве недорогого и доступного источника природного сырья опочных месторождений. Как показали проведенные ранее исследования [1] природные опоки способны при определенных условиях формировать качественную стекловидную основу обжигового ячеистого материала. Исходя из факторов минимизации энергозатрат при получении, а также обеспечения минимальной теплопроводности разрабатываемый материал целесообразно изготавливать в виде пористых гранул размерами от 2 до 30 мм.
Основу сырьевой смеси ячеистого гранулированного материала составляет кремнистая разновидность природной опоки. В качестве модификаторов фазового состава использовали химические соединения, интенсифицирующие процесс образования минерального расплава при обжиге и стекловидной фазы при его последующем охлаждении. Минеральная система базовых составов включает оксиды SiO2, CaO, R2O, где источником SiO2 и оксида кальция являются породный компонент, а источником оксидов R2O - модифицирующие добавки.
В результате анализа данных, полученных в ходе проведения петрохимических расчетов, а также диаграмм состояния исследуемых многокомпонентных систем был составлен перечень возможных модификаторов. Из него были экспериментально опробованы следующие вещества: оксиды CaO и MgO, бура природный доломит (CaMg(CO3)2), сода (Na2CO3), борная кислота, селитра, а также бой стекла свинецсодержащего предприятия ЗАО "Бахметьевская Артель" (г. Никольск). Состав стеклобоя характеризовался следующим содержанием оксидов, % по массе: SiO2 - 58; PbO - 24; K2O - 16; ZnO - 1; B2O3 - 1.
Составы сырьевых смесей, использованных для изготовления лабораторных образцов, включали следующие основные компоненты (% от массы):
- -состав № 1: опока (67,5), стеклоформирующие Na(K)-содержащие модификаторы (29); СаО (3,5); - состав № 2: опока (70), стеклоформирующие Na(K)-содержащие модификаторы (15); СаСО3 (15); - состав № 3: опока (50), стеклоформирующие Na-содержащие модификаторы (10); доломит (10), стекло оптическое (30).
Режимы обжига образцов материала приведены на рис. 1.
Рис.1. Режимы обжига материала
Анализ данных показывает, что состав №3 характеризуется минимальной энергоемкостью процесса изготовления. Этому способствует наличие в его составе легкоплавкой составляющей - свинецсодержащего оптического стекла (табл. 1). Кроме этого, как показали дальнейшие испытания, этот состав отличается расширенным температурным диапазоном жидко-текучего состояния расплава, что существенно облегчает формирование ячеистой структуры.
С целью регулирования прочностных и пиропластических свойств обжигаемых масс было исследовано влияние стекольных наполнителей из боя стекол различного состава (табл. 1), выполняющих роль добавок-активизаторов процесса формирования стекловидного расплава.
Таблица 1. Химический состав фритт
Вид стекла |
Содержание, %, по массе | |||||||
SiO2 |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
Al2O3 |
R2O |
PbO |
As2O3 | |
Оптическое |
27,0 |
-- |
-- |
-- |
-- |
1,8 |
70,9 |
0,3 |
Оконное |
72,0 |
6,1 |
4,3 |
0,2 |
2,0 |
15,4 |
-- |
-- |
Тарное |
69,0 |
6,5 |
4,0 |
1,0 |
5,0 |
14,5 |
-- |
-- |
Экспериментальные зависимости прочности материала-основы стеклогранулята от вида и количества стекольного наполнителя приведены на рис. 2.
Рис.2. Влияние добавок-активизаторов на прочность материала-основы
Из данных на рис. 2 следует, что максимальное увеличение прочности материала-основы наблюдается при использовании в качестве стеклообразующих центров наполнителя из боя оптического стекла, а минимальное - при использовании оконного стекла. Это связано с особенностями их химического состава: наличие легкоплавкого оксидасвинца обеспечивает существенное снижение температуры начала спекания материала [2].
Показатели свойств ячеистого гранулированного материала, полученного путем высокотемпературного вспенивания разработанных сырьевых смесей, приведены в табл. 2.
Таблица 2. Показатели свойств ячеистых гранулированных материалов
Наименование показателя |
Состав сырьевой смеси (см. рис. 1) | |
№ 1 |
№ 3 | |
Прочность при сжатии, МПа |
1,0...1,5 |
1,1...1,8 |
Водопоглощение по массе, % |
3,0...3,5 |
2,8...4,9 |
Средняя плотность, кг/м3 |
250...300 |
290...430 |
Коэффициент теплопроводности, Вт/(мЧ°С) |
0,065...0,07 |
0,059...0,063 |
Морозостойкость, циклы |
35 |
35 |
Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что разработанные материалы характеризуются сочетанием ценных эксплуатационных свойств. Существенное улучшение теплозащитных качеств составов, содержащих добавку наполнителя из боя оптического стекла, объясняется наличием PbO. Высокая атомная масса этого компонента препятствует быстрому распространению теплового потока по стекловидной фазе несущего каркаса ячеистого материала [3].
Гранулированный композит теплоизоляционный стеклогранулят
Библиографический список
- 1. Береговой В. А. Эффективные теплоизоляционные материалы с регулируемыми декоративными свойствами на основе опочных горных пород /В. А. Береговой, Д. С. Сорокин, А. М. Береговой //Региональная архитектура, - 2014.- №2- С. 84-88. 2. Береговой В. А. Методика подбора и обоснование компонентного состава сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционных пенокерамобетонов / Береговой В. А., Королев Е. В., Прошина Н. А., Береговой А. М.// Строительные материалы, - 2011-№ 6 - С. 66-69. 3. Береговой В. А. Теплофизические свойства композиционных материалов для защиты от радиации: диссертация ... кандидата технических наук. - Пенза, 1997.
Похожие статьи
-
Сырьевые материалы - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо - и паносиликат) автоклавного твердения...
-
Рассмотрены теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, вспенивание в которых происходит за счет химических реакций. В...
-
Физико-механические основы получения изделий из строительных материалов - Строительные материалы
Удельное значение в народном хозяйстве нашей страны строительных материалов и изделий по объему производства и стоимости велико; потребление их с каждым...
-
Мраморы - образовались из известняков (реже доломитов) под действием высоких температур и огромного всестороннего давления. , , водопоглощение 0,1ч0,7 %,...
-
Рассмотрены теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, отверждаемые при повышенной температуре. Данные материалы...
-
Керамические материалы получают из глиняных масс путем формования и последующего обжига. При этом часто имеет место промежуточная технологическая...
-
Цементные и известковые краски В цементных красках связующим веществом является белый портландцемент; пигменты должны быть щелочестойкими. Для увеличения...
-
Пеностекло: основы производства и область применения - Строительные материалы
Пеностекло (ячеистое стекло, вспененное стекло) - это высокопористый ячеистый неорганический теплоизоляционный материал, получаемый спеканием...
-
Технико-экономические показатели - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Снижение массы крупноразмерных железобетонных изделий и монолитных конструкций -- основной путь уменьшения материалоемкости строительства. Толщина...
-
Основные свойства продукции - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Прочность и плотность являются главными показателями качества ячеистого бетона. Плотность, колеблющаяся от 300 до 1200 кг/м^3, косвенно характеризует...
-
Природные каменные материалы - материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород. Горные породы - значительные по...
-
Исследование кремнистых пород для производства ячеистого бетона
В статье рассматриваются результаты исследования материалов ячеистой структуры на основе опоки и диатомита. Установлено, что на основе опоки и жидкого...
-
Рассмотрим тепло-, звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, отверждаемые при комнатной или умеренно повышенной температуре. Данный метод...
-
Ясно, что стойкость каменных материалов против коррозии тем выше, чем они плотнее (меньше пористость) и меньше их растворимость. Поэтому все мероприятия...
-
Заключение - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Неавтоклавный пенобетон, по сравнению с автоклавным пено - или газобетоном, позволяет резко снизить затраты на утепление стен и крыш домов и значительно...
-
Характеристика применяемых материалов При выполнении исследования для сопоставления результатов при определении свойств бетонных смесей и бетонов в...
-
Применение и классификация изделий из природного камня - Природный камень как строительный материал
Природные каменные материалы, обладая высокой атмосферостойкостью, прочностью и красивой окраской, широко применяют в строительстве в виде блоков для...
-
Введение - Природный камень как строительный материал
Строительный материал природный камень Основной характеристикой строительного материала является его долговечность. Строительные материалы должны...
-
Методологические основы системного проектирования материалов
Определяются методологические принципы разработки композиционных материалов с позиций системного анализа. Материал рассматривается как сложная система с...
-
Минеральными вяжущими веществами Называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, под влиянием физико-химических...
-
Пластмассы, как материал для строительных конструкций
Пластическими массами (или пластмассами) называют материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер. Полимеры - это...
-
Битумные и дегтевые вяжущие и материалы на их основе
Битумные и дегтевые вяжущие применяются для изготовления кровельных, гидроизоляционных и пароизоляционных материалов, дорожных, кровельных и...
-
Породообразующие минералы - те, из которых главным образом состоят горные породы. В природе найдено и изучено более 2000 минералов, но лишь 50 из них...
-
Разрушение каменных материалов может происходить под действием воды как растворителя. Особенно действует на карбонатные породы вода, содержащая...
-
Результатом выполненных авторами за 12 лет (1995-2006) теоретических исследований и прикладных работ стало создание комплексной инновационной технологии...
-
Получение изделий из природного камня - Природный камень как строительный материал
Получение изделий из природного камня. Строительные материалы и изделия из природного камня получают путем их механической обработки (пиление, дробление,...
-
Долговечность - комплексное свойство, количественно выражаемое продолжительностью эффективного сопротивления материала всему комплексу воздействий в...
-
Классификация - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Ячеистый бетон классифицируется по способу получения пористой структуры на газобетоны и пенобетоны. Получение пористой структуры возможно также путем...
-
Введение, Историческая справка - Ячеистые бетоны, строительные изделия и конструкции на их основе
Ячеистыми бетонами и силикатами называют искусственные каменные материалы, состоящие из затвердевшего вяжущего вещества (или смеси вяжущего и...
-
Основы производства керамических материалов - Керамические строительные материалы
Основным сырьевым компонентом керамических строительных материалов является Глина - осадочная горная порода, состоящая из природных водных алюмосиликатов...
-
В составе литосферы на долю осадочных пород приходится ? 5 %, занимают ? 70 % площади земной поверхности. В зависимости от условий образования...
-
Заключение, Список используемой литературы - Природный камень как строительный материал
Природный камень относительно доступный и обладает высокими физико-механическими и декоративными свойствами. Качество материала строго соблюдается,...
-
Строго говоря, разделение теплоизоляционных материалов на органические и неорганические весьма условно. Между тем, для удобства изложения сути вопроса о...
-
Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения -...
-
Классификация бетонов. Основные требования - Строительные материалы
Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из...
-
Теплоизолирующие свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость ТИМ. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение...
-
А) Теплопроводность Теплопроводность - важнейшая характеристика теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов. Единица измерения...
-
Основным сырьем для приготовления цементно-песчаной черепицы является природный кварцевый песок, цемент, вода и пигмент - окись железа (для придания...
-
Стеклянная вата представляет собой минеральное волокно, которое по технологии изготовления и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для...
-
Отощающие материалы, Порообразующие материалы, Плавни - Керамические строительные материалы
Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформаций и трещин в жирные пластичные глины вводят искусственные или природные...
Ячеистые гранулированные материалы на основе природных опок