В настоящее время в современном промышленном и гражданском строительстве используют строительные материалы на основе вяжущих минералов, стекла, керамики и других силикатов. Среди них все большее предпочтение отдают теплоизоляционным материалам, способным эффективно выполнять свои функции по сбережению энергоресурсов, затрачиваемых на создание и поддержание необходимого температурного режима во внутренних помещениях.
Существенное повышение теплозащитных свойств стеновых строительных материалов заключается в увеличении их сопротивления теплопередаче до нормативных значений, действующих в настоящее время. Это, с нашей точки зрения, может быть достигнуто только утеплением стен теплоизоляционными материаломи, которые должны быть защищены от наружных воздействий защитно-декоративным слоем, способным при необходимости сохранить и улучшить архитектурно-художественный облик зданий или помещений.
Нехватки в России эффективных, экологически чистых теплоизоляционных материалов приводит к большой потере тепловой энергии. Так, через стены жилых помещений теряется до 45 % тепла, через оконные и дверные проемы -33 %, а через полы и чердаки - 22 % тепловой энергии. Производство эффективных теплоизоляционных материалов в России требует разработки новых технологий и расширение ассортимента выпускаемой продукции.
В соответствии с основными направлениями экономического и экологического развития страны до 2010 года предусматривается интенсификация процессов стеклоделия, производство теплоизоляционных строительных материалов, расширение местной сырьевой базы, внедрение экологически чистых, безотходных, энергосберегающих технологий.
Авторами предполагается принципиально новые одностадийные и двухстадийные способы получения блочного пеностекла с защитно-декоративным покрытием. Современные теплоизоляционные материалы для строительства должны обладать не только высоким тепловым сопротивлением, но и целым комплексом таких свойств как пожаробезопасность, отсутствия выделения вредных веществ при эксплуатации, высокая механическая прочность, стойкость к бытовым воздействиям, простота применения, низкая стоимость. Большинство применяемых в настоящее время теплоизоляционных материалов как на органической, так и на неорганической основе этим комплексом свойств не отличаются. Пеностекло как наиболее эффективный теплоизоляционный строительный материал всеми этими качествами обладает. Так, пеностекло толщиной 5 см по своим теплоизоляционным свойствам соответствует кирпичной кладке толщиной до 50 см. Особо следует отметить, что пеностекло имеет высокую механическую прочность при малой объемной массе и низком водопоглащении. По этим показателям оно превосходит керамзит и пенопласты.
На сегодняшний день с учетом присущих производству пеностекла технологических ньюансов и тонкостей, а также применяемых «ноу-хау», промышленное производство пеностекла осуществляется в наиболее развитых странах: США, Японии, Германии, бельгии, Китае, а также в Белоруси (ОАО «Гомельстекло»).
В России за время кризиса в 1990 годах технология производства пеностекла была утрачена и до сих пор не восстановлена.
Нами для производства пеностекла предлагается использовать местные источники сырья, в частности кристаллические сланцы и отходы обогащения железистых кварцитов КМА. Технология получения блочного пеностекла предусматривает подготовку шихты, варку стеклогранулята при 1490 - 15100 С, выработку стеклогранулята, его помол до удельной поверхности 650 м2 /кг, приготовление пенообразующей смеси, вспенивание при 8500 С, отжиг при 5900 С, разделку блоков, нанесение на их лицевую поверхность защитно-декоративных покрытий.
Нами разработан оптимальный состав шихты на основе отходов обогащения железистых кварцитов КМА и кристаллических сланцев, представляющих вскрышную породу. Шихта включала до 30-40 % кварцитов КМА и кристаллических сланцев, стеклобой и газообразователь.
Проведенные предварительные исследования показали, что блочное гранулированное пеностекло можно получать из шихт, содержащих до 15% - 19% оксидов железа, причем (CaO + MgO) / FeO + Fe2 O3 > 1. В качестве газообразователя применялся кокс (1,4 - 1,6%) и мел (1,9 - 2,1 %). Пенообразующиеся смеси вспенивали по двухстадийному способу при Т=890 0 С в течение 1часа 45 минут. После вспенивания блоки пеностекла отжигали при Т=5550 С в течение 9 часов и проводили глазурование с целью получения защитно-декоративных покрытий.
Таблица 1. Пасты для получения защитно-декоративных покрытий
№ п/п |
Наименование компонентов |
Состав 01 |
Состав 02 |
Состав 03 |
Состав 04 |
1 |
Молотый кварцевый песок |
- |
- |
- |
30-40 |
2 |
Молотое оконное стекло |
60-70 |
|
20-30 |
10-20 |
3 |
Молотый фарфор (отходы) |
- |
50-60 |
35-45 |
|
4 |
Каолин |
6-8 |
- |
10-15 |
- |
5 |
Бура |
1,5-2,5 |
- |
- |
1,5 |
6 |
Жидкое стекло |
8,5 |
18-20,5 |
9,5 |
12,0 |
7 |
Вода |
26-28 |
22-24 |
23-25 |
30 |
8 |
Соли кобальта |
0,4 |
- |
- |
- |
9 |
Соли хрома |
- |
0,2 |
- |
- |
10 |
Соли меди |
- |
- |
0,9 |
- |
Для получения защитно-декоративных покрытий использовали как глазури, выпускаемые отечественной промышленностью, так и составы, разработанные на основе местных источников сырья. С этой целью использовали отходы производства санитарно-строительной керамики, отходы керамзитового производства, молотый кварцевый песок, стеклобой. В качестве связующего и плавня использовали жидкое стекло. Покрытия получали одностадийным и двухстадийным способом, путем нанесения пасты, ее сушки и обжига.
Пасты для декорирования готовят совместным помолом сырьевых материалов в шаровых мельницах. Пасты наносятся на лицевую поверхность аэрографом или кистью.
Предварительные исследования показали, что хороший результат дает применение паст следующих сплавов (таблица 1).
Соли кобальта окрашивают покрытие в синие цвета, хрома - в зеленые, меди - в вишнево-красные. Показатели качества блочного пеностекла с защитно-декоративным покрытием представлены в таблице 2.
Снижение энергозатрат, затрат на сырьевые материалы, времени вспенивания и повышение качества позволит снизить себестоимость продукции по сравнению с аналогами и повысить его конкурентоспособность как на внешнем, так и на внутреннем рынке.
Таблица 2. Ожидаемые показатели качества блочного пеностекла с защитно-декоративным покрытием
№ п/п |
Показатель |
Ед. измерения |
Величина показателя |
1 |
Плотность |
Кг/м3 |
170-250 |
2 |
Коэффициент теплопроводности |
Вт/м·К |
0,075 - 0,105 |
3 |
Паропроницаемость |
мг/(м·ч·Па) |
0,02-0,03 |
4 |
Водопоглощение |
% |
2-4 |
5 |
Прочность на сжатие |
МПа |
6 ÷15 |
6 |
Морозостойкость |
циклы |
1-50 |
7 |
Прочность сцепления покрытия с основой |
МПа |
2,8-3,5 |
8 |
Водостойкость покрытия |
Гидролитический класс |
II |
9 |
Сопротивление непродолжительному воздействию тепла |
0 С |
750-780 |
10 |
Верхний температурный предел эксплуатации |
0 С |
600-620 |
11 |
Стабильность при эксплуатации (разрушение от времени) |
- |
Время эксплуатации не ограничено |
12 |
Экологическая безопасность |
- |
Экологически безопасен |
Библиографическая ссылка
Бессмертный В.С., Пучка О.В., Крахт В.Б., Бахмутская О.Н., Выскребенец Л.Н., Зимовина Н.Н. ПЕНОСТЕКЛО С ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМ ПОКРЫТИЕМ // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 1. – С. 21-22;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1676 (дата обращения: 17.08.2024).