разное

Некоторые особенности формирования свойств пеностекла

На основе анализа литературных данных и обобщения ре­зультатов наших исследований отметим некоторые общие за­кономерности формирования важнейших свойств пеностекла.

Сравнение прочностных свойств влагозащитного и акусти­ческого пеностекла, существенно различающихся характером структуры, свидетельствует об изменении механической проч­ности его в зависимости от структуры, которая является функ­цией состава пенообразующей смеси. В связи с этим при необ­ходимости получения пеностекла с максимальной прочностью основное внимание следует уделять синтезу новых составов пенообразующих смесей, критериями оценки которых являют­ся дисперсность стекла и газообразователя, их взаимная актив­ность, реологические свойства исходного стекла и пеномассы в период формирования пеностекла, склонность спеков смеси к кристаллизации. Последнее необходимо рассматривать с уче­том не только свойств стекла, но и состава смеси, так как ме­нее активные газообразователи (антрацит, кокс, карбиды, кар­бонаты, бариты и др.) стимулируют кристаллизацию стекла с поверхности. Наиболее активные газообразователи содержат лишь те составляющие, которые непосредственно участвуют в реакциях газо - и пенообразования. Такими материалами явля­ются высокодисперсные сажи, содержащие максимальное ко­личество углерода в активной форме, газообразный водород и сорбированную воду. Применение высокодисперсных газооб­разователей способствует также получению мелкопористого пеностекла с минимальной объемной массой, приведенная прочность которого самая высокая.

При длительном пребывании пеностекла в воде прочность его снижается с повышением величины начального (суточного) водопоглощения, что связано с разрушением структуры в ре­зультате гидролитического действия воды. Поэтому при полу­чении пеностекла для изоляции низкотемпературных объектов необходимо учитывать химическую устойчивость исходного стекла и возможность получения изоляционного материала с замкнутой мелкопористой структурой.

Прочностные свойства пеностекла при положительной тем­пературе (20—500 °С) такие же, как и у низкопрочных сили­катных стекол. В области отрицательных температур (от —20 до —180°С) сопротивление сжатию повышается на 20—33%, а сопротивление изгибу снижается на 42—48%- Причиной таких изменений является возрастающая с понижением тем­пературы «хрупкость» стекла вследствие увеличения его моду­ля упругости и снижения удельной ударной вязкости. Эти за­висимости должны учитываться при синтезе новых составов стекол для получения высокопрочного пеностекла, использова­ние которого предполагается в несущих строительных кон­струкциях. Для теплоизоляционного (самонесущего), акусти­ческого и облицовочного пеностекла изменение прочности исходного стекла можно не учитывать, так как влияние ее на изменение прочности такого пеностекла невелико.

По показателю морозостойкости пеностекло оценивается положительно в воздушно-сухом состоянии и отрицательно при чередующихся теплосменах по схеме вода — холод — вода. Лучшие его виды (1^^0,5 об. %) в этих условиях выдер­живают всего лишь несколько теплосмен. Эти свойства пено­стекла не связаны с условиями его получения, а являются ре­зультатом своеобразной структуры материала и отсутствия капиллярного подсоса в стекле, что приводит к разрушению образцов с поверхности в результате деструктивного действия льда при чередующемся замораживании и оттаивании.

Теплофизические свойства пеностекла зависят от состава пенообразующей смеси, ее свойств, температурно-временного режима получения. Наиболее благоприятные условия для по­лучения пеностекла с минимальным значением к (0,048— 0,05 ккал/ (м-ч-°С)) обнаружены при применении высокодис­персных пенообразующих смесей с углеродистыми газообразо- вателями, обеспечивающими получение мелкопористого пено­стекла с замкнутыми ячейками, степень целостности которых может оцениваться величиной суточного водопоглощения 1%).

Отрицательно влияют на получение пеностекла с лучшими теплофизическими свойствами склонность стекла к кристалли­зации и ускоренное охлаждение изделий при отжиге, особенно на заключительных этапах (460—20 °С).

Снижение давления газов в замкнутых ячейках при темпе­ратуре эксплуатации, так же как и дополнительная подпрессов - ка пеномассы, способствует снижению коэффициента тепло­проводности. По мере снижения разрежения в ячейках с 760 до 500 мм рт. ст. % пеностекла одинаковой объемной массы не­значительно повышается с ростом температуры, что свидетель­ствует об ослаблении конвективного теплообмена в самом ма­териале. Взаимосвязь теплопроводности и давления газов внутри замкнутых ячеек ранее не учитывалась, и в связи с этим перед технологами не ставилась задача о снижении К за счет регулирования степени насыщения пеностекла газами.

С повышением влажности пеностекла % изменяется более сложно, особенно в области отрицательной температуры. Здесь также проявляется влияние разрежения в ячейках, поскольку это связано с локализацией влаги в материале и созданием фронта фазовых превращений влаги. Поэтому при анализе за­висимости X = f(W) следует учитывать не только наличие вла­ги в материале, но и распределение ее по объему, которое про­исходит по-разному в зависимости от скорости капиллярного подсоса.

Таким образом, для изученных видов теплофизические свойства пеностекла в широком диапазоне могут регулиро­ваться условиями их получения.

Исследование теплофизических и сорбционных свойств строительного пеностекла показало, что, исходя из действую­щих СН и П [419, 420], термическое сопротивление обычных конструкций в гражданском и промышленном строительстве обеспечивается при толщине изоляции 50—60 мм. Когда ограждающие конструкции по условиям эксплуатации должны быть комбинированными, толщина изоляционного слоя еще меньше. В связи с этим можно сделать важный в технологиче­ском отношении вывод относительно оптимальной высоты вспенивания пеностекла. В СССР и других странах высота вспениваемых блоков колеблется в пределах 100—200 мм, что с точки зрения технологии нерационально, так как требует до­полнительной переработки блоков на пластины меньшей тол­щины (ЧССР, ГДР, США, Япония и др.), удлинения продол­жительности отжига, а в отдельных случаях повторного от­жига.

Результаты выполненных нами исследований подтвержда­ют целесообразность производства изоляционного строитель­ного пеностекла непрерывным способом, где процессы вспени­вания и отжига наиболее выгодно вести при высоте ленты, равной 50—60 мм.