Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕНОСТЕКЛА В КОМПОЗИЦИИ СТЕКЛОБОЙ-ВОЛЛАСТОНИТСОДЕРЖАЩИЙ ШЛАК

Кошалаков Ч. А. 1 Монтаев С.А. 1 Таскалиев А.Т. 1 Монтаева А.С. 1
1 Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
1. Орлов Д. Л. Пеностекло - эффективный теплоизоляционный материал // Стекло мира. - 1999. №4. - С. 66-68.
2. Филатов И.С. Климатическая устойчивость полимерных материалов. - М.: Наука, 1983.-216 с.
3. Ясин Ю.Д., Ясин В.Ю., Ли А.В. Пенополистирол. Ресурс и старение материала. Долговечность конструкций // Строительные материалы. - 2002. №5. - С. 33-35.
4. Король Е.А. Трехслойные ограждающие железобетонные конструкции из легких бетонов и особенности их расчета. - М.: Изд-во ассоциации строительных вузов, 2001.
5. Бобров Ю.Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов. - М.: Стройиздат, 1987. - 163 с.
6. Зайцев А.Г. Эксплуатационная долговечность полимерных строительных материалов в сборном домостроении. - М.: Изд-во лит. по строительству, 1972. - 167 с.
7. Сулейменов С.Т. Физико – химические процессы структурообразования в строительных материалах из минеральных отходов промышленности. – М.: Манускрипт, 1996. – 298 с.

Разработка технологических основ композитов, позволяющих замещать на рынке Казахстана импортные теплоизоляционные материалы, таких как пенополистирол и материалов на основе стекловолокон, которые имеют ряд недостатков, а именно теплоизоляционный материал из пенополистирола недолговечный. Это обусловлено деструкцией полимеров в атмосферных условиях. Реальный срок службы полимерных теплоизоляционных материалов не превышает 10 – 15 лет [1-4]. Такие материалы не рекомендуются к использованию при температурах выше 80 – 100 0С, а при 180 – 2500С начинают интенсивно разлагаться, с выделением токсичных и пожароопасных веществ. Кроме того они подвержены разрушению грызунами, мыши едят полимерные материалы.

Следующими материалами, используемыми в настоящее время, для теплоизоляции являются минеральная вата и стекловолокно. Основные недостатки этих материалов низкая долговечность теплоизоляции. Ориентировочная долговечность теплоизоляции из минеральной ваты в слое материала, примыкающего к наружной оболочке панели, составляет примерно 10-12 лет. Другой недостаток - пыление при изготовлении и монтаже, что может привести к заболеванию рабочих силикозом. Минеральную вату как теплоизоляцию применяют редко, так как изготовление из неё конструкций связано с большими затратами труда. Уложенная в конструкцию минеральная вата уплотняется в процессе эксплуатации, что приводит к увеличению средней плотности и к ухудшению теплоизоляционных свойств. Дополнительно снижает противопожарные характеристики материалов и их долговечность полимерная связка, используемая для скрепления волокон. То есть, минеральные ваты также нельзя считать полностью неорганическим материалом, что приводит к указанным выше проблемам полимеров [5-6].

В Республике Казахстан имеются огромные запасы стеклосодержащих отходов в виде стеклобоя, а также металлургических, фосфорных гранулированных шлаков состоящих 90 – 95 % из стеклофазы [7]. Эти материалы являются готовыми силикатными сырьевыми ресурсами для производства теплоизоляционно – конструкционных материалов на основе стекла. Для этого необходимы теоретические и экспериментальные исследования по их переработке с целью создания отечественной технологии теплоизоляционно-конструкционного материала – пеностекла на основе переработки стеклобоя в композиции со стеклосодержащими отходами Республики Казахстан.

На сегодняшний день перед всем развитым миром стоит проблема утилизации бытовых и промышленных отходов. Одним из перспективных направлений исследований является разработка эффективных технологий по переработке стеклобоя в композиции со стеклосодержащими отходами с целью получения эффективных строительных материалов.

Все известные технологии основаны на использовании стекла и стеклобоя в дисперсном состоянии. Наиболее близкими исследованиями к предлагаемому проекту являются работы Российских ученых.

Недостатками данной технологии является раздельное приготовления сырьевых компонентов (первичное дробление, помол до порошкообразного состояния, перемешивание), что усложняет технологический процесс их подготовки, а также продолжительное время изотермической выдержки (4-5 часов при температуре 750-850оС), что приводить повышению энергетических затрат. Кроме того в качестве корректирующей добавки используется природный кварцевый песок и раствор щелочи, что приводит к повышению себестоимости готовой продукции.

Поэтому целью нашего исследования является разработка технологии пеностекла с использованием волластонитсодержащего шлака в композиции со стеклобоем. В таблице 1 приведены исследуемые составы композиции для получения пеностекла.

 

Таблица 1

Результаты исследования различных добавок на физико-механические свойства пеностекла

п/п

Оптимальный

состав сырьевой смеси для пеностекла

Вид добавки, масса %

Средняя плотность

кг/м3

Прочность,МПА

при сжатии

при изгибе

1

Стеклопорошок с удельной поверхностью 3500 см2 /г - 96%,

мел - 3,0 %

Волластонит-

содержащий шлак - 1%

400

10,2

1,6

2

Стеклопорошок с удельной поверхностью 3500 см2г - 95%,

мел - 3,0 %

Волластонит-

содержащий шлак - 2%

450

11,3

1,8

3

Стеклопорошок с удельной поверхностью 3500 см2г - 94%,

мел - 3,0 %

Волластонит-

содержащий шлак - 3%

620

12,4

2,1

4

Стеклопорошок с удельной поверхностью 3500 см2г - 92%,

мел - 3,0 %

Волластонит-

содержащий шлак - 5%

650

15,2

2,3

 

По результатам экспериментальных исследований определены влияние волластонитсодержащего шлака на физико – механические свойства пеностекла при постоянном содержании пенообразователя. При этом добавка волластонитсодержащего шлака в количестве 1-3 %, обеспечивает низкую среднюю плотность при сохранении высоких прочностных показателей.

Главным преимуществом предлагаемой нами технологии является упрощение технологического процесса на стадии подготовки сырьевых компонентов и сокращения времени изотермической выдержки при температуре вспенивания и повышения прочности при сжатии готовых изделий. Новизна предлагаемой технологии подтверждена выдачей инновационного патента Республики Казахстан на изобретение по теме «Способ получения пеностекла».

Разработан наиболее эффективный режим обжига и вспенивания пеностекла. Установлено, что наиболее равномерная микроструктура пеностекла достигается при следующих режимах обжига: нагрев осуществляют со скоростью подъема температур 7-12 оС в минуту до 900-950 оС, выдерживают в течение 1-1,5 ч и охлаждают в печи.

Предложен новый способ производства пеностекла, который позволяет совместить процессы помола стекла и добавки и перемешивания смеси с газообразователем в одном агрегате. В результате при достигаемой показателе удельной поверхности 3000-3500 см2/г сырье аккумулирует значительную часть приложенной механической энергии и становится более реакциаонноспособным в отношении к термообработке. Присутствие волластонитосодержащей добавки в составе смеси в количестве 2,0-3,0%, обусловлена необходимостью взаимодействия тонкодисперсных минералов волластонита с аморфной фазой и образованием необходимого количества кристаллической фазы в стекле.


Библиографическая ссылка

Кошалаков Ч. А., Монтаев С.А., Таскалиев А.Т., Монтаева А.С. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕНОСТЕКЛА В КОМПОЗИЦИИ СТЕКЛОБОЙ-ВОЛЛАСТОНИТСОДЕРЖАЩИЙ ШЛАК // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 61-62;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33699 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674