Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследовании .
1.1. Литературный анализ отечественного и зарубежного опыта использования горных пород и отходов промышленности при производстве вспененных алюмосиликатных материалов
1.2. Физико-химические основы получения вспененных стеклокристаллических материалов на основе вулканических водосодержащих стекол и стеклобоя 23
ГЛАВА 2. Методика исследований и характеристики сырьевых материалов
2.1. Характеристика сырьевых материалов 38
2.1.1. Сырьевые материалы 39
2.2. Методика исследований 48
2.2.1. Методика физико-механических испытаний 48
2.2.2. Методика физико-химических исследований 50
2.3.1. Методика статистической обработки результатов эксперимента 52
2.3.2. Методика математического планирования 54
ГЛАВА 3. Физико-химические процессы получения пеностеклитов на основе вулканических водосодержащих стекол и боя тарного стекла 58
3.1. Определение факторов, влияющих на синтез пеностеклитов 57
3.2. Изучение влияния структуры исходных материалов на свойства пеностеклитов 62
3.2.1. Изучение влияния свойств алюмосиликатного расплава на структуру и свойства пеностеклитов
3.2.2. Изучение влияния щелочи и формы связи воды на процесс вспенивания пеностекол
3.3. Изучение влияния механоактивации стеклошихты на свойства пеностеклитов 80
3.4. Изучение влияния температурных режимов на свойства пеноматериалов 83
3.4.1. Изучение влияния скорости термообработки на свойства пеноматериалов
3.4.2. Изучение влияния температурно-временного режима вспенивания на среднюю плотность пеностекол
3.4.3. Изучение влияния термообработки на прочностные характеристики пеностеклитов
3.5. Оптимизация составов и температурных режимов получения пеностеклитов методом математического планирования
ГЛАВА 4. Исследование физико-механических свойств пеностеклитов
4.1. Определение физико-механических свойств пеностеклитов 108
4.2. Определение теплофизических свойств пеностеклитов 113
4.3. Определение показателя водопоглощения 115
4.4. Определение статистического модуля упругости и усадки пеноматериалов
4.5. Определение прочности сцепление пеностеклитов с кладочным раствором 123
ГЛАВА 5. Технологическая схема производства вспененных стеклокристаллических материалов (пеностеклитов), технико-эконо- мическое обоснование эффективности их производства и применения
5.1. Технологическая схема производства изделий из пеностеклитов на основе вулканических водосодержащих стекол и стеклобоя 126
5.2. Опытно-промышленное опробование технологии изделий из пеностеклитов
5.3. Технико-экономическое обоснование эффективности производства
и применения изделий из пеностеклитов на основе вулканических водосодержащих стекол и боя тарного стекла 132
Основные выводы 145
Литература 148
Приложение 160
- Литературный анализ отечественного и зарубежного опыта использования горных пород и отходов промышленности при производстве вспененных алюмосиликатных материалов
- Методика статистической обработки результатов эксперимента
- Определение факторов, влияющих на синтез пеностеклитов
- Определение физико-механических свойств пеностеклитов
Введение к работе
В современной строительной индустрии весьма остро поставлены вопросы энерго- и ресурсосбережения при создании строительных материалов. Решение этих вопросов чрезвычайно актуально для регионов с суровыми климатическими условиями, где с введением в действие энергосберегающих норм по тепловому сопротивлению ограждающих конструкций, согласно СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита" использование традиционных стеновых материалов стало экономически и технически нецелесообразным.
Немаловажным фактором при создании энерго- и ресурсосберегающих технологий строительных материалов в условиях повсеместного удорожания является комплексное использование минеральных сырьевых ресурсов и отходов промышленности. В связи с этим задача по разработке эффективных строительных материалов с использованием местных пород и стеклоотходов является актуальной.
Распространенность эффузивных пород, к которым относятся вулканические водосодержащие стекла - перлиты на территории востока России (Забайкалье, Дальний Восток) и достаточно интенсивное образование стекольных отходов предполагают широкое их комплексное использование для получения вспененного стеклокристаллического материала — пеностеклита, эффективного теплоизоляционного материала с повышенными физико-механическими характеристиками. Предпосылкой к этому служит способность к вспениванию и последующей кристаллизации при достаточно низких температурах стеклошихты из перлитовых пород и боя тарного стекла.
Ряд вопросов, связанных с физико-химическим механизмом вспенивания и кристаллизации алюмосиликатного расплава, полученного -из различных разновидностей перлитов и боя тарного стекла, изучены недостаточно. Представляет интерес изучение связи структуры, состава и
свойств синтезируемого пеноматериала с температурными режимами вспенивания и кристаллизации, соотношением породы и боя, а также условиями подготовки стеклошихты.
Работа выполнялась в рамках Федеральных целевых программ «Жилище» и «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья» на 1996 - 2010 г.г. и Региональной научно-технической программы «Бурятия. Наука. Технологии и инновации» на 2003 - 2006 г.г.
Цель диссертационной работы - получение теплоизоляционных материалов с повышенными физико-механическими характеристиками на основе перлитовых пород и боя тарного стекла.
Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования композиций, представляющих собой тонкодисперсную смесь из гидратированных, стекловидных и закристаллизованных разновидностей перлитов в сочетании с боем тарного стекла для получения теплоизоляционно-конструкционных материалов на их основе. Выявлены основные закономерности протекания физико-химических процессов в пеностекольной композиции в процессе вспенивания и процессов объемной кристаллизации пеностекла при повторной термической обработке для получения пеностеклита. Установлены оптимальные составы стеклошихты, температурные режимы вспенивания и кристаллизации. Изучены характеристики алюмосиликатного расплава в диапазоне температур вспенивания и физико-механические процессы стекло- и кристаллообразования в зависимости от разновидности используемых перлитов и от их оксидного состава. Определен фазовый состав полученного пеноматериала. Установлены закономерности изменения физико-технических характеристик пеностекол и пеностеклитов на их основе от технологических параметров производства (содержания компонентов, тонины их помола, продолжительности активации, температурных режимов вспенивания и кристаллизации, содержания щелочи, влажности стеклошихты и т.д.)
Практическая значимость работы. Разработаны составы пеностекол со средней плотностью 300 - 400 кг/м3, 270 - 431 кг/м3 и 325 - 500 кг/м3 и прочностью при сжатии 2,1 - 3,2 МПа, 2,1 - 3,0 МПа и 2,2 - 4,6 МПа, полученных соответственно с использованием гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов и боя тарного стекла и предложен способ получения теплоизоляционно-конструкционных материалов со средней плотностью 300 - 400 кг/м3, 270 - 431 кг/м3 и 325 — 500 кг/м3 и прочностью при сжатии 4,8 - 6,7 МПа, 4,3 - 6,5 МПа и 5,5 - 7,8 МПа, полученных в результате кристаллизации вышеуказанных пеностекол (заявка на изобретение). Изучены технико-эксплуатационные показатели пеностекол и пеностеклитов. Результаты исследований использованы при разработке технологического регламента получения пеностекол и пеностеклитов. Проведена промышленная апробация разработанных предложений по получению теплоизоляционных материалов из пеностекол и теплоизоляционно-конструкционных материалов - из пеностеклитов.
Реализация результатов исследований.
Технологические рекомендации приняты к внедрению ООО "Загорскстройматериалы". Технико-экономические расчеты показывают, что ожидаемый экономический эффект от внедрения пеностеклита по сравнению с минераловатными плитами составит 2785 тыс. руб. в год при производстве 5 тыс. м3 в год.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГТУ (г.Улан-Удэ, 2002, 2003 г.г.); региональной научно-практической конференции аспирантов молодых ученых и студентов "Научный и инновационный потенциал Байкальского региона глазами молодежи" БГУ (г. Улан-Удэ, 2003 г.); Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Молодые ученые Сибири" (г. Улан-Удэ, 2003, 2004г.г.); Международном научном форуме "Образование, наука, производство" БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород, 2004 г.).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 135 наименований. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 38 таблиц.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке составов стеклошихты для производства пеностеклита на основе перлитов и стеклобоя;
экспериментальные данные по оптимизации составов стеклошихты в композициях "гидратированный перлит - стеклобой", "стекловидный перлит
стеклобой", и "закристаллизованный перлит — стеклобой" и способа получения теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе рассмотренных композиций;
результаты изучения влияния температурных режимов вспенивания и кристаллизации на свойства пеностекол и пеностеклитов;
- результаты исследования влияния механоактивации на свойства
пеностекол и пеностеклитов;
результаты физико-химических исследований свойств
алюмосиликатного расплава при получении пеностекол и пеностеклитов;
результаты исследований физико-технических свойств пеностекол и пеностеклитов на основе гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов и боя тарного стекла;
технико-экономическое обоснование эффективности производства и применения пеностеклитов на основе вулканических водосодержащих стекол и боя тарного стекла;
результаты опытно-промышленной проверки полученных экспериментальных данных.
Литературный анализ отечественного и зарубежного опыта использования горных пород и отходов промышленности при производстве вспененных алюмосиликатных материалов
В строительном материаловедении исследования в области синтеза вспененных силикатных материалов относятся в основном к вспученному перлиту, керамзиту, пеностеклу и др.
Вспученный перлит используется в виде основного компонента в производстве перлитосодержащих теплоизоляционных материалов. Вспученный перлит в изделиях играет роль высокопористого заполнителя, поэтому его средняя плотность и количественное содержание в формовой смеси определяют пористость изделий, их среднюю плотность и теплопроводность. Но при этом вспученный перлит характеризуется одним существенным недостатком, который в условиях эксплуатации может привести к снижению теплозащитных свойств этого материала. Так, например, вспученный перлитовый песок характеризуется высокопористой структурой; общая пористость, включая межзерновые пустоты, составляет 90-98%. Объем замкнутых пор составляет не более 25%, вследствие чего водопоглощение и гигроскопичность вспученного перлита являются высокими. Так, при размере зерен 2 мм водопоглощение достигает 30% по объему, а для зерен размером 0,25...0,5 мм возрастает до 60% [5]. Поэтому в условиях эксплуатации теплоизоляция из вспученного перлита требует надежной защиты от увлажнения.
Ближайшим аналогом синтезируемого пеноматериала по виду используемого сырья, условиям подготовки шихты и вспенивания является пеностекло. Пеностекло - высокопористый теплоизоляционный материал ячеистой структуры, в котором равномерно распределенные поры разделены тонкими перегородками из стекловидного вещества [47]. С физической точки зрения пеностекло представляет гетерогенную систему из газообразной и твердой фаз, в которой газообразная фаза может занимать более 90% всего объема материала. Величина и характер распределения пор в пеностекле определяют физико-механические и эксплуатационные свойства материала.
По сравнению с традиционными теплоизоляционными и конструкционными материалами пеностекло обладает уникальным комплексом свойств: достаточно высокой прочностью при низких значениях средней плотности. Мелкопористая структура пеностекла с замкнутыми порами обеспечивает низкие значения коэффициента теплопроводности и показателя водопоглощения, что способствует повышению надежности и увеличению срока эксплуатации изделий и конструкций из пеностекла.
Вопросу синтеза пеностекла посвящены работы И.И. Китайгородского, Т.М. Кешишяна, Б.К. Демидовича, Л.М. Бутта, Ф. Шилла, С.С. Акулича. Известны работы сотрудников Минского НИИСМа, НПО "Камень и силикаты" (Армения), МГСУ (Москва) по получению пеностекла на основе природных сырьевых материалов и отходов промышленности.
В работах Б.К. Демидовича и Ф. Шилла [8,47] дан широкий обзор технологий производства пеностекла с использованием минеральных сырьевых компонентов и отходов производства в нашей стране и за рубежом. Первое упоминание о пеностекле как о строительном изоляционном материале относится к 1932 году, когда об этом материале было сделано сообщение советским ученым проф. И.И. Китайгородским на Всесоюзной конференции по стандартизации и производству новых строительных материалов. Согласно предложенной И.И. Китайгородским и Л.М. Буттом технологии двухстадийного производства, для получения пеностекла использовалось сваренное при температурах порядка 1450 - 1500 С стекло, которое подвергали фриттованию, сушке и измельчению в мельницах с добавкой сначала известняка, а позднее антрацита и угля. Затем пенообразующаяся смесь нагревалась в жаростойких стальных формах в печи вспенивания до температуры 850-860 С, после чего блоки пеностекла при температуре 600-700 С извлекали из форм и отжигали в туннельных печах. К полученному по этой технологии пеностеклу предъявлялись требования обеспечения максимальной средней плотности до 350 кг/м , минимальной прочности при сжатии 2,5-3,0 МПа и максимального водопоглощения до 5% (по объему).
Двухстадийные технологии производства получили достаточное широкое распространение во всем мире. По этой технологии с 1943 г. на заводах фирмы «Корнинг» (США) выпускалось пеностекло под названием «Foamglas». Согласно проспекту фирмы «Pittsburgh Corning» эта фирма производит пеностекло путем термообработки стеклянного боя с газообразователем. Пеностекло обладает средней плотностью 144 кг/м3, прочностью при сжатии 0,7 МПа, практически нулевым водопоглощением и рекомендовано в качестве ограждающих конструкций в высотном строительстве. В США также были получены кварцевые пеностекла под названием «фоамсил», которые при средней плотности 150-190 кг/м обладали прочностью при сжатии 0,9-1,5 МПа. Обзор работ по получению пеностекла в нашей стране и за рубежом показал, что большое внимание уделяется интенсификации процессов вспенивания и удешевлению производства пеностекла за счет применения недефицитного сырья и щелочесодержащих отходов производства, например — вулканических стекол, природных щелочных алюмосиликатов, полевых шпатов, глин и стеклобоя.
Заслуживает внимания пеностекло под названием «coriglas», полученное немецкими исследователями. Варка алюмомагнезиального стекла производится в ванной печи. Стекломасса после печи подвергается орошению водой. Такой способ охлаждения стекла позволяет получить мелкий, равномерный стеклогранулят, который является исходным материалом для приготовления пенообразующей смеси. По мнению автора [8], формирование наиболее важных физических свойств стекла происходит именно на этой стадии: в условиях повышенной влажности и температуры активизируется процесс гидратации стекла. В дальнейшем это оказывает существенное влияние на ускорение процесса диспергирования пенообразующей смеси и снижение скорости кристаллизации в период развития и стабилизации пеностекла.
К подобному пеностеклу материалу относится пористый строительный материал типа итонга (Ytong) - Германия, обладающий следующими свойствами [31].
Отличительной особенностью технологии производства пеностекла в Польше, как отмечает автор [8], является одностадийный способ, заключающийся в объединении переделов вспенивания и отжига с применением карбонатных газообразователей. Это предопределило высокое водопоглощение, сравнительно большую среднюю плотность и неупорядоченную структуру пеностекла, что еще объясняется тем, что для карбонатного пеностекла характерно «крутое вспенивание» в узком интервале температур, тогда как для получения пеностекол с равномерной пористой структурой предпочтительны «длинные» стекла.
Методика статистической обработки результатов эксперимента
Изучение структуры исходного материалов и синтезируемого пеностеклита осуществлялось комплексным методом, включающим в себя химический, дифференциально-термический, рентгенофазовый и электронно микроскопический анализы. Исследуемые материалы приводили в тонкомолотое состояние механическим измельчением в шаровой мельнице типа МБЛ и стержневой вибрационной мельнице типа 75Т - ДрМ. Дисперсность полученных порошков оценивали по удельной поверхности, определенной на приборе ПСХ-2 по воздухонепроницаемости слоя порошка. Стеклошихта для получения пеностеклита подготавливалась следующим образом: куски стеклобоя и перлита после предварительного дробления до размера не более 2 мм дозировали по массе в соответствующих пропорциях и измельчали в шаровой мельнице типа МБЛ до удельной поверхности 300 - 350 м2/кг. Подготовленная таким образом шихта подвергалась механоактивации в стержневой вибрационной мельнице типа 75Т - ДрМ до удельной поверхности 400 м /кг в течение 5-15 мин. Приготовленную стеклошихту тщательно перемешивали и затворяли водным раствором щелочи. Формовочная влажность прессованных образцов составила 16 - 19 %. Изготовленные образцы подвергали вспениванию и кристаллизации в лабораторной муфельной печи с максимальной температуры подъема до 1100С по режиму вспенивания (2 ч + 1/6 ч + 8 ч) и последующему режиму кристаллизации (1,5 ч + 1/3 ч + 8 ч). Физико-механические свойства образцов пеностеклита определяли по определенным методикам (ГОСТ 12730.0-78 - ГОСТ 12730.4-78, ГОСТ 12730.5-84, ГОСТ 25820-2000) на стандартном оборудовании. Морфология кристаллов идентифицирована элекронно - микроскопическим способом на электронном сканирующем микроскопе LEO - 1430VP (фирма LEO, Великобритания, Германия) с энергодисперсным анализатором INCAEnergy 300 и оптической микроскопией (о/м типа "tesla"). Условия анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда около 0,4 нА, время набора спектра 50 сек. Точность анализа (на сумму) ± 2%, при условии, что анализируемая поверхность плоская и ориентирована перпендикулярно электронному пучку. Дифференциально-термический, рентгенофазовый и электронно-микроскопический методы исследований были проведены в лаборатории Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова на кафедре "Технологии стекла и стеклокристаллических материалов" под руководством д.т.н., проф. Минько Н.И. Дифференциально-термический (ДТА) и термогравиметрический (ДТв и TG) анализы проведены на дериватографе фирмы «Paulik-Erdei» в интервале температур от 20С до 1000С со скоростью подъема 10С в минуту. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили на рентгеновских дифрактометрах общего назначения ДРОН-4-07 и ДРОН-3, модернизированных специалистами НПП «Буревестник» г. Санкт-Петербурга и Лаборатории перспективных разработок (Perspective Equipment Laboratory) г. Москвы. Модернизированные дифрактометры позволяют проводить съемку и обработку данных при помощи ЭВМ, с использованием пакетов программ PDWin (порошковые методы рентгенографического анализа) и PELDos, предназначенных для автоматизации процесса съемки, обработки порошковых дифрактограмм и решения различных кристаллографических и физических задач для поликристаллических материалов, при следующих режимах работы аппаратов: При проведении эксперимента, оценивая результаты испытаний, важно знать точность и надежность измерения. В зависимости с этим, задача измерения заключается не только в определении значения самой величины, но и оценки погрешности, допустимой при измерении. Ошибка измерения обычно связаны с суммарным эффектом влияния различных факторов. При решении практических задач величина допустимой общей ошибки обычно принимается не выше 5%. При оценке результатов испытаний статистическая обработка результатов эксперимента была проведена по методу Q - теста. Для проведения этого теста все результаты определения располагаются по порядку от наименьшего до наибольшего: хь хг, Хз ..., хп.
Определение факторов, влияющих на синтез пеностеклитов
Таким образом, в качестве стеклошихты предложены композиции, состоящие из искусственного стекла (боя тарного стекла) и вулканических водосодержащих стекол (стекловидных, гидратированных и закристаллизованных перлитов). Установлены оптимальные соотношения перлитовой породы и боя тарного стекла (в %) в композиции I 40/60 - 50/50, в композиции II 35/65 - 45/55 и в композиции III 30/70 - 40/60. Получены зависимости средней плотности и прочности при сжатии пеностеклитов от химического состава компонентов стеклошихты. Оптимальный оксидный состав для синтеза пеностекол и пеностеклитов: Si02 - 73,58 ... 75,22; А12Оз - 8,67 ... 9,25; Na20 - 17,17... 17,77 (% по массе) - композиция I; Si02 -70,80...70,99; А1203 - 8,36...10,91; Na20 - 18,28... 20,77 (% по массе) -композиция И; Si02 - 71,08...71,18; А1203 - 8,91...11,43; Na20 - 17,49...18,91 (% по массе) - композиция III. Установлено, что решающую роль при вспенивании пеностекла играет вода, образующаяся при разложении гидроксида натрия. Наибольший эффект при вспенивании достигается при содержании гидроксида натрия в количестве 10 % и концентрации щелочного раствора от 48 до 57%. Для получения равномерной пористости пеностекол и повышения их прочности показана эффективность использования механоактивации стеклошихты до Буд = 4000 см /г в течение 5-9 мин для стеклошихты с использованием стекловидных и гидратированных перлитов в сочетании с боем тарного стекла и в течение 10-15 мин для стеклошихт на основе закристаллизованных перлитов и стеклобоя. В результате механоактивации стеклошихты прочность при сжатии пеностекла повысилась на 12 - 24 %. Разработаны составы теплоизоляционных материалов со средней з -2 плотностью 300 - 400 кг/м , 270 - 431 кг/м и 325 - 500 кг/м и прочностью при сжатии 2,1 - 3,2 МПа, 2,1 - 3,0 МПа и 2,2 - 4,6 МПа, полученных соответственно с использованием гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов и боя тарного стекла; шихта подвергнута тонкому измельчению в шаровой мельнице до 8Уд 3000 - 3500 см2/г и механоактивации в стержневой вибромельнице. Режим температурной обработки 2ч+ 1/6ч + 8ч при температуре вспенивания 800 - 830С.
Установлено, что термическая обработка пеностекол приводит к объемной кристаллизации структуры материала межпоровых перегородок. На основе указанных в п. 6 пеностекол получены пеностеклиты со средней плотностью 300 — 400 кг/м , 270 - 431 кг/м и 325 - 500 кг/м и прочностью при сжатии 4,8 - 6,7 МПа, 4,3 - 6,5 МПа и 5,5 - 7,8 МПа по режиму термической обработки 1,5 ч + 1/3 ч + 8 ч при температуре кристаллизации 600 — 620С. В результате кристаллизации пеностекол прочность при сжатии возросла на 45 52 %.
Пеностеклит наряду с хорошими теплоизоляционными свойствами обладает высокими прочностными показателями. К достоинствам пеностеклитов относятся безусадочность, низкая средняя плотность, долговечность, высокая морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа. Они обладают полной экологической и гигиенической безопасностью.
В результате вспучивания происходят существенные изменения в самой структуре пеностеклита, во многом определяющие важнейшие физико-технические свойства вспененных стеклокристаллических материалов: теплопроводность, среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. В начальной стадии вспучивания вследствие повышенного поверхностного натяжения расплава появляются сравнительно мелкие поры. Их размер варьируется от 0,02 до 1 мм.
Основными условиями, определяющими пригодность породы для получения пористого материала типа пеностеклита, являются низкая температура плавления породы и способность расплава породы вспучиваться и сохранять пористую структуру (устойчивость пористой структуры).
По температуре плавления перлитовых породы близки к легкоплавким глинам для изготовления керамзита при температурах 1100-1250 С. По первому условию, перлиты находятся на уровне типичной алюмосиликатной породы, успешно используемой для производства вспученного перлита и являются пригодными для изготовления пористых материалов.
Водопоглощение пеностеклита определяли на тех же образцах в состоянии естественной влажности по ГОСТ 12730.3-78. Образцы помешали в сосуд, наполненный водой с температурой 20±2С. Через каждые 24 ч испытания образцы взвешивали на весах с погрешностью не более 0,1%. Водопоглощение пеностеклита по массе определяли с погрешностью до 0,1% по формуле
Объем открытых капиллярных пор пеностеклитов в серии образцов составляет по массе для композиции I и II находится в пределах 2 - 5 % и для композиции III - 1 - 4 %. Полный объем пор пеностеклитов серии образцов в среднем равно —85%. Объем условно-замкнутых пор пеностеклитов в серии образцов находится в пределах 80 - 84%.
Определение физико-механических свойств пеностеклитов
Хорошее сцепление с кладочным раствором, благодаря активной поверхности пеноблоков, способствует повышению сейсмостойкости возводимых зданий и сооружений.
Испытания проведены в соответствии ГОСТ 24992-81 "Методы определения прочности сцепления в каменной кладке". Результаты испытания показали, что среднее значение временного сопротивления осевому растяжению по не перевязанным швам (нормальное сцепление) равно 1,26 кгс/см . Прочность сцепления пеностеклита с раствором (1,26 кг/см )соответствует II категории кладки по сейсмическим свойствам согласно СНиП П-7-81 "Строительство в сейсмических районах" (не менее 1,2 кгс/см2). При расчетной сейсмичности 9 баллов допускается применение кладки из пеностеклита при временном сопротивлении осевого растяжения менее 1,2 кгс/см , но не менее 0,6 кгс/см . Установлено, что высота здания должна быть не более 3 этажей.
Сцепление материалов с раствором во многом зависит от равенства коэффициентов термического линейного расширения. В настоящей работе коэффициент термического линейного расширения (ТКЛР) пеностеклита рассчитан по методу Л.И. Демкиной, который в интервале температур 20 — 700 С для композиции I составляет 10,08 10"6 1/С, для композиции II -10,12 10"6 1/С и для композиции III - 10,06 10"6 1/С.
Первоначально отрыв наблюдался по склеенному шву, но после испытания морозостойкости разрушение проходило по пеностеклиту, при этом прочность раствора постепенно возрастала при выдержке и после 30 суток превышала прочность пеностекла. Долговечность сцепления пеностеклитов с кладочным раствором определяли по величине изменения основных эксплуатационных показателей (прочности сцепления с материалом, целостности покрытия, устойчивости цвета) при комплексном испытании, один цикл которого имитирует эксплуатационные воздействия за год и назначается с учетом климатических условий. Исследование защитных покрытий производился обычно на образцах, размеры которых обусловлены структурным строением материала. В нашем случае долговечность сцепления пеностеклита с раствором изучали на плитах заводского размера 400x400x80 мм. Долговечность определяли по количеству условных лет эксплуатации. В течение условного года определяли водопоглощение образцов, затем помещали их в камеру замораживания с температурой воздуха до -30С. Первые 5 циклов испытания проводили по 125 режиму: замораживание при температуре -24С в течение 8 ч; оттаивание в течение 16 ч при температуре 20С и относительной влажности среды. Последующие 10 циклов осуществляли по следующему режиму: замораживание в течение 1,5 ч при температуре от -5 до -10 С; оттаивание в течение 0,5 ч при температуре 30-35С и влажности 100%; оттаивание в течение 0,5 ч на воздухе при температуре 18-20С. После 15 циклов замораживания - оттаивания образцы испытывали на попеременное увлажнение и высушивание. Испытания по приведенному режиму растворных соединений между пеностеклитами не выявили снижения прочности и изменения внешнего вида. Поверхность плит, подлежащих креплению, должна быть неокрашенной, не иметь масляных и смоляных пятен, механических повреждений и влаги. Перед креплением пеностеклита должна быть обеспечена жесткость и плиты пеностеклитов должны быть подогнаны и плотно прилегать к рабочей поверхности. Плиты укладывают параллельными рядами таким образом, чтобы швы между плитами располагались в шахматном порядке. При креплении к вертикальной стене вначале укладывают и фиксируют два нижних ряда плит; через 24 ч продолжают укладывать (последовательно снизу вверх) и фиксировать остальные ряды плит. Производство блоков из пеностеклитов на основе местных вулканических водосодержащих стекол и боя тарного стекла, получаемых порошковым способом. Сырье: перлит трех разновидностей: гидратированный, стекловидный и закристаллизованный в виде щебня поступает на завод авто- или железнодорожным транспортом, хранится в неотапливаемом складе раздельно в отсеках, исключающих загрязнение посторонними примесями (глина, песок, металл) с минимальным запасом сырья до одного месяца работы предприятия. Вторичная стеклотара, идущая на утилизацию поступает или непосредственно на завод или на специально организованные пункты приема стеклотары, откуда поступает на завод автотранспортом. При поступлении крупными кусками сырье дробится на щековой или конусной дробилках, а затем в роторной дробилке с выделением на грохоте необходимых фракций. Мелкие фракции (отсев) реализуются. Дробление сырья производится последовательно, дробленное сырье направляется ленточными конвейерами в соответствующие отсеки на промежуточное хранение. Из отсеков исходного сырье загружается грейферным краном в приемный бункер , из которого оно подается в шихто - подготовительное отделение. Сырье дозируется дозаторами в соотношении 45 : 55 для композиции "перлит гидратированный + стеклобой", 40 : 60 для композиции "перлит стекловидный + стеклобой" и 35 : 65 для композиции "перлит закристаллизованный + стеклобой" и подается для совместного помола в шаровую мельницу непрерывного действия. Производительность мельницы 2,5 м /ч. Оттуда шихта проходит через сепаратор и систему фильтрующих устройств, поступает в расходный бункер сырьевой шихты. Сырьевая шихта увлажняется водным раствором щелочи и смешивается смесителем принудительного действия. Затем полученная смесь направляется на формование на прессе. Вспенивание сформованных блоков осуществляется в электрической печи непрерывного действия. Производительность печи до 5 тонн в сутки. Температура в зоне обжига до +850 С. Длина печи до 20 метров. Стены рабочего пространства и свод печи выкладываются огнеупорным кирпичом. Внутри печи монтирован конвейер специальной конструкции типа рольганга. Отжиг блоков является ответственной стадией и производится с целью снятия внутренних остаточных напряжений в стекле и осуществляется в электрической печи отжига. Рабочая температура отжига от + 600 С на входе до +100 С на выходе. Температура в печи обеспечивается дополнительно теплом отходящих газов от печи обжига. Длина печи до 40 метров. Конструкция печи представляет собой лер с встроенным внутри конвейером.
