разное

Влияние состава и режима термообработки на изменение сорбционных свойств пеностекла

Стабильность сорбционных свойств является одним из основных требований, предъявляемых к изоляционным мате­риалам. Особое внимание при этом уделяется паро - и газо­проницаемости материала, так как диффузия водяных паров в сторону более холодного участка (при использовании материа­ла для изоляции поверхностей с отрицательной температурой) может привести к их конденсации и поры в зоне конденсации заполнятся водой. Под влиянием влажности повышение тепло­проводности приводит к постепенному расширению зоны теп­лопроводности, в результате чего потери тепла возрастают.

Влагопроницаемость пеностекла зависит от степени разру­шения разделительных стенок ячеек. На их целостность при отсутствии внешних воздействий могут влиять остаточные на­пряжения, вызванные незавершенностью процесса снятия тер­мических напряжений во время отжига пеностекла, а также локальные напряжения, вызванные присутствием в раздели­тельных стенках инородных включений и кристаллов с другим по сравнению с исходным стеклом коэффициентом термиче­ского расширения. Метастабильное состояние некоторых кри­сталлических включений, присутствующих в форме высоко­температурных модификаций, и их последующие превращения в низкотемпературные формы также могут вызвать возникно­вение дополнительных напряжений в стенках ячеек и даже их разрушение.

Наиболее распространенным способом оценки влагозащит­ных свойств пеностекла является определение степени его водо­насыщения в воде. Поскольку изоляционные конструкции из пеностекла рассчитываются на длительную эксплуатацию в раз­личных температурных условиях, то миграция влаги в изоля­ционном материале будет зависеть от характера структурных изменений, происходящих как в результате взаимодействия влаги со стеклом, так и в связи с тепловым прошлым пено­стекла. Влага у поверхности пеностекла может присутствовать в виде пара или воды (конденсата). Проникновение ее в глубь материала и последующее накопление в нем может происхо­
дить по-разному. Поэтому наряду с водопоглощением следует учитывать способность пеностекла к влагонасыщению в при­сутствии паров воды, которое оценивается коэффициентом паропроницаемости и величиной сорбционной влажности (№').

Паропроницаемость. Диффузия водяного пара зависит от характера структуры пеностекла. Коэффициент паропроницае - мости образцов (р) с различной структурой повышается с увеличением открытой пористости и величины ячеек (рис. 6.12).

Пеностекло с незначительным водопоглощением {Wz^ 1%) и равномерной мелкопористой структурой паронепроницаемо. Повышение |л у образцов с отклонениями в развитии структу­ры (рис. 6.12, кривые 2—4) связано с наличием микродефектов в разделительных стенках ячеек, которые, однако, вследствие гидрофобности поверхности, покрытой частицами остаточного углерода, являются малопроницаемыми. ПЬэтому, несмотря на незначительное количество сообщающихся каналов в строи­тельном пеностекле, процесс проникновения пара внутрь испы­туемых образцов малоактивен и стабилизируется примерно через 120—130 сут.

!3*

195

Для пеностекла с открытой пористостью (W>70 об. %) проникновение влаги максимальное в начальный момент испы­таний (рис. 6.12, кривая 5). Затем оно равномерно повышается, однако через 150 сут равновесное состояние, как например для влагозащитного или строительного пеностекла, не насту­пает. Влага продолжает накапливаться и дальше, что свиде­тельствует о наличии в структуре такого пеностекла макро­дефектов, объединяющихся в соединительные ходы сложной

Системы. При непосредственном соприкосновении влаги с гид­рофильной поверхностью стекла возможна его гидратация, в результате чего в наиболее ослабленных участках могут раз­рушаться с течением времени структурные элементы, способ­ствующие в дальнейшем повышению паропроницаемости.

Таким образом, изменение паропроницаемости связано с характером структуры пеностекла. Эти особенности должны учитываться при проектировании изоляционных конструкций, поскольку в натурных условиях их эксплуатации в связи с ко­лебаниями температуры в них может накапливаться сорбцион - ная влага.

Сорбционная влажность. Это свойство пеностекла изуча­лось на тех же образцах, которые были отобраны для исследо­вания паропроницаемости. Скорость накопления влаги опреде­лялась при относительной влажности воздуха (ср), равной 60, 80 и 97%.

Влажность исследуемых образцов при различном значении Ф стабилизировалась в различное время (от 50 до 240 сут); при ф=60% равновесная влажность для всех видов пеностек­ла минимальная. По мере повышения водопоглощения пено­стекла время, необходимое для установления равновесной влажности, увеличивается. При максимальном значении <р рав­новесная влажность раньше наступает у образцов с меньшим исходным водопоглощением, самый длительный период накоп­ления влаги обнаружен у пеностекла на карбонатном газооб - разователе (240сут).

Динамика накопления влаги при максимальном значении Ф по характеру аналогична изменению паропроницаемости пеностекла и тесно взаимосвязана с ней, поскольку скорость конденсации водяных паров пропорциональна величине по­верхности контакта их с незащищенным стеклом. Поэтому можно предположить, что кинетика увлажнения пеностекла определяется гидролитической устойчивостью пеностекла и ха­рактером его структуры.

Для пеностекла на углеродистых газообразователях (ант­рацит, сажа) величина сорбционной влажности невелика (0,1 —1,8%), что указывает на преимущественно замкнутый характер структуры и наличие гидрофобного эффекта за счет локализации остаточного углерода на поверхности стекла (рис. 6.13, кривые 2,3). Следовательно, применение высоко - дисперсных газообразователей более эффективно (рис. 6.13, кривая 1), так как при меньшем количестве остаточного угле­рода достигается больший гидрофобизирующий эффект. Губ­чатая структура пеностекла на карбонатных газообразовате­лях способствует интенсивной сорбции влаги (рис. 6.13, кри­вая 5), а отсутствие гидрофобного эффекта не препятствует проникновению паров воды внутрь.

Полученные данные о сорбции пеностекла при различной концентрации влаги в воздухе указывают на его незначитель­ную способность влагонасыщения, что характерно для ограни­ченного числа неорганических изоляционных материалов. Исходя из этого, химическую устойчивость стекла, используе­мого в производстве пеностекла для эксплуатации в условиях положительных температур, можно считать второстепенным свойством.

В условиях отрицательных или знакопеременных темпера­тур активизируется миграция влаги внутрь материала, в свя­зи с чем в пеностекле постепен­но накапливаются водяные ла­ры и конденсируются на по­верхности разделительных сте­нок, которые в наиболее ослаб - ^ ленных участках в результате |

I

Рис. 6.13. Сорбционная влажность не­которых видов пеностекла при <р = = 97%. Обозначения те же, что н на. рис. 6.12

Взаимодействия воды со стеклом могут разрушаться. В дан­ном случае химическая устойчивость — одно из главных свойств, предъявляемых к исходному стеклу.

Поскольку наиболее однородная структура формируется из некристаллизующихся в области температур вспенивания пе­ностекла стекол, имеющих в то же время минимальный гра­диент изменения вязкости, то можно заключить, что кристал­лизационная способность стекол и их вязкость взаимосвязаны с сорбционными свойствами пеностекла.

Установленные нами зависимости процесса влагонасыще­ния пеностекла в различных паровоздушных средах могут быть полезны при проектировании изоляционных конструкций, а также при выборе состава стекла, предназначенного для производства того или иного вида пеностекла.

Водопоглощение. Выше подробно было рассмотрено влия­ние влажности на эффективность тепловой изоляции. Показа­но, что водопоглощение следует рассматривать как одно из важнейших свойств изоляционных материалов.

Влияние состава и режима термообработки на изменение сорбционных свойств пеностекла

80 /60 V. cyr

Здесь мы рассмотрим динамику водопоглощения во взаимо­связи со скоростью отжига. Для оценки роли гидролитической устойчивости пеностекла, которая, согласно [3, 403, 415], пред­определяет характер водонасыщения, необходимо определить влияние состава пеностекла и его структуры на скорость раз­
рушения при длительном нахождении в воде. Результаты бу­дут более достоверными при длительных испытаниях.

Для определения влияния состава пеностекла и технологи­ческих факторов на целостность его структурных элементов была изучена способность к насыщению водой ячеек, сообща­ющихся тем или иным образом с поверхностью образца.

Водопоглощение определялось для пеностекла различного состава, полученного по одинаковому режиму отжига (ско­рость охлаждения 0,2 °С/мин) с использованием в качестве газообразователей антрацита, газовой сажи и известняка.

Влияние состава и режима термообработки на изменение сорбционных свойств пеностекла

• В холодной воОе

°1 "Л О

300 %сут

Рис. 6.14. Изменение водопоглощения пеностекла при различных методах испытания (/ — пеностекло 6На; 2~ 6НС; 3— 12с; 4—6НИ): кипячение «све­жих» образцов (/о—40); длительное (300 сут) выдерживание в холодной воде {1—4); кипячение после длительной (300 сут) выдержки в. воде (/'— 3'); кипячение после хранения (300 сут) образцов в воздушно-сухом состоя­нии (/"—3"); повторное кипячение после /', 2' (/"■'—3"'). Индексы на кри­вых /—4 обозначают: и — известняк; а — антрацит; с — газовая сажа; впе­реди них указано наименование стекла—6Н [31 и № 12 [50]; / — ось орди­нат относится к кривой 4; // — к кривым 1—3

----------- /7ри кипячении

60- 40- 20■

Применение газообразователей, содержащих различное ко­личество отличающихся по минералогическому составу оста­точных включений и по-разному вызывающих появление кри­сталлической фазы в процессе вспенивания, показывает, что водопоглощение пеностекла возрастает при переходе от сажи к антрациту и особенно при использовании известняка (рис. 6.14) Л Сравнительно небольшое водопоглощение пено­стекла на углеродистых газообразователях при различных ме­тодах испытаний объясняется незначительным размером де­фектов и капилляров в стенках ячеек, в результате чего за­труднено заполнение их водой даже при длительном нахожде­нии пеностекла в холодной воде или при кипячении. Скорость водопоглощения максимальная в начальный период (120 сут), затем она стабилизируется, что указывает на завершенность структурных изменений в пеностекле, происходящих в резуль­тате компенсации остаточных напряжений в стекле.

В работах [1, 50, 115] приводятся данные о водопоглоще - нии пеностекла и за более длительный период (до 1200 сут). V качественного пеностекла на углеродистых газообразовате - лях в промежутке между 830—1100 сут резко повышается водо­поглощение (от 5 до 71 об. %), для менее качественного — повышение водопоглощения (от 3—4 до 60%) обнаружено между 260 и 420 сут. Объясняется это [1] активизацией про­цесса гидролитического разрушения разделительных стенок сразу по всему объему испытуемого образца. По нашему мне­нию, такое объяснение является маловероятным, так как ми­грация влаги внутрь образца, несмотря на разрежение в ячей­ках, ограничена вследствие их замкнутости. Поэтому гидроли­тическое разрушение разделительных стенок внутри образца может наступить лишь тогда, когда будут разрушены его на­ружные слои.

Ввиду того что в начале испытаний вода контактируется с открытой поверхностью пеностекла, водопоглощение повы­шается очень незначительно и почти линейно. При длительных испытаниях с началом послойного разрушения пеностекла водопоглощение повышается лишь с небольшим ускорением. Исследования, проведенные Н. П. Садченко [50], подтверж­дают вероятность такой схемы послойного разрушения влаго­защитного пеностекла при длительном (>3 лет) нахождении его в воде. Но если гидролитическое разрушение не является основной причиной повышения водопоглощения, то необходи­мо проследить за влиянием структурных изменений, происхо­дящих в пеностекле в связи с его тепловым прошлым.

Чтобы исключить влияние взаимодействия стекла с водой на получаемые результаты, определялось водопоглощение пе­ностекла после длительного (300 сут) хранения образцов в воздушно-сухом состоянии. Данные по методике кипячения (рис. 5.14, кривые 1"—3") показывают увеличение W в образ­цах пеностекла по сравнению с данными, получаемыми для образцов, испытанных непосредственно после отжига (U—30), и сходство их с результатами, полученными после длительного нахождения образцов в холодной воде и дополнительного ки­пячения (/'—3').

Водопоглощение «старых» образцов при длительной вы­держке в холодной воде (рис. 6.14, кривые 1—3) близко к зна­чению водопоглощения «свежих» образцов, полученному по методике кипячения (/0—30). При дополнительном кипячении образцов после хранения и испытаний в холодной воде их водопоглощение резко возрастает после первого кипячения (!'—3'), а при последующих определениях (1"—3" и 1"'—3'") остается неизменным, что, очевидно, свидетельствует о завер­шении процесса разрушения пеностекла под влиянием внут­ренних напряжений при хранении его в течение 300 сут. Кипя­чение «свежих» образцов после непродолжительного испыта­ния в холодной воде приводит к резкому увеличению водо­поглощения после первого и последующих испытаний, что свя­зано с незавершенностью процесса стабилизации структуры пеностекла. Незначительное увеличение водопоглощения при кипячении «свежих» образцов (1"—3") по сравнению с данны­ми Ґ—3', по-видимому, связано - с возникновением дополнитель­ных микротрещин при кипячении.

Анализируя полученные результаты, отметим, что повыше­ние водопоглощения строительного и влагозащитного пено­стекла (углеродистые газообразователи) является результа­том стабилизации структуры, вызванной незавершенностью процесса отжига.

Пеностекло, полученное с использованием карбонатных газообразователей (мел, известняк, мрамор), отличается высо­ким водопоглощением, которое быстро повышается в начале испытаний при погружении образцов в холодную воду (рис. 6.14, кривая 4) и сразу достигает максимального значе­ния (>70 об. %) при кипячении (рис. 6.14, 40). Характер кри­вых водопоглощения карбонатного пеностекла аналогичен, как и для пеностекла на основе кристаллизующихся стекол, что свидетельствует о наличии в нем большого количества откры­тых пор и капилляров, образующихся как при вспенивании, так и после завершения процесса отжига вследствие различия коэффициентов линейного расширения кристаллической и стекловидной фаз.

Изменение максимальной скорости охлаждения в процессе

Влияние состава и режима термообработки на изменение сорбционных свойств пеностекла

Рис. 6.15. Изменение водопоглощения строительного пеностекла заводского изготовления (6На) при различной скорости его отжига: 1"—3" — при кипя­чении «свежих» образцов; 1—3 — при длительном выдерживании в холод­ной воде; 1'—3' — при кипячении после длительной (300 сут) выдержки в холодной воде (/ — средняя скорость отжига 1,2 °С/мин, уі = 184 кг/мг\ 2 — то же, 0,7 "С/мин, 197 кг/м3; 3—0,2 °С/мин, 240 кг/м3)

Мельского стеклозавода) до 0,7 и 0,2 °С/мин вызывает сниже­ние скорости водонасыщения с течением времени и конечного прироста W (рис. 6.15). Результаты испытаний образцов пено­стекла 6НС на разрыв, отожженных при скорости охлаждения 0,7 °С/мин, непосредственно после отжига и хранения в тече­ние 6 месяцев и 1 года показали возможность разрушения структуры вследствие локальных напряжений, возникающих в связи с незавершенностью процесса отжига. Прочность пено­стекла при объемной массе 180 кг/м3 снижается соответственно с 4,4 до 3,0 кгс/см2 и далее до 2,5 кгс/см2.

Выполненные нами исследования показали, что сорбцион - кые свойства пеностекла (паропроницаемость, сорбционная влажность, водопоглощение) закладываются на стадии подго­товки пенообразующей смеси и формируются в процессе полу­чения пеностекла. Постоянство их зависит от стабильности хи­мического состава стекла и его свойств, важнейшими из кото­рых являются химическая устойчивость и кристаллизационная способность.

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.