ВЛИЯНИЕ АЛЮМОСИЛИКАТОВ НА СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ СТЕКЛОКЕРАМИКИ ИЗ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД
https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-101-3-119-130
Аннотация
В статье представлены результаты исследования структуры, физико-механических и теплофизических свойств стеклокерамических материалов. Шихту для изготовления образцов получали из кремнистых пород, каолина, бентонита, Na2CO3 и KCl. В планетарной шаровой мельнице проводили совместную механохимическую активацию компонентов. Полученную шихту обжигали в муфельной печи при температуре 850 °С. Экспериментальные результаты получены с применением метода рентгенофазового анализа (РФА). Определены физико-механические и теплофизические свойства образцов. Разработанные материалы (в форме блоков) имеют кажущуюся плотность от 308 до 409 кг/м3, прочность при изгибе до 3,2 МПа и сжатии до 13 МПа, коэффициент теплопроводности от 0,081 до 0,107 Вт/м•°С, предельную температуру эксплуатации до 890 °С включительно. Материалы по многим показателям превосходят пеностекло и стеклокерамику из отходов промышленного производства. Разработанные материалы рекомендуется использовать в качестве теплоизоляции при строительстве объектов промышленного и гражданского назначения.
Ключевые слова
пористая стеклокерамика,
кремнистые породы,
алюмосиликаты,
физико-механические свойства,
теплопроводность,
предельная температура эксплуатации
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-79- 10422).
Об авторах
А. И. РОДИН
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
Россия
Россия
Родин Александр Иванович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных материалов и технологий
г. Саранск
А. А. ЕРМАКОВ
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
Россия
Россия
Ермаков Анатолий Анатольевич, аспирант кафедры строительных материалов и технологий
г. Саранск
П. И. АБРАШИН
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
Россия
Россия
Абрашин Павел Иванович, лаборант кафедры строительных материалов и технологий
г. Саранск
В. Т. ЕРОФЕЕВ
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
Россия
Россия
Ерофеев Владимир Трофимович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительных материалов и технологий
г. Саранск
Список литературы
1. Fernandes H.R., Tulyaganov D.U., Ferreira J.M.F. Preparation and characterization of foams from sheet glass and fly ash using carbonates as foaming agents. Ceramics International. 2009. Vol. 35. No. 1. Pp. 229–235. doi:10.1016/j.ceramint.2007.10.019
2. Guo H., Ye F., Li W., Song X., Xie G. Preparation and characterization of foamed microporous mullite ceramics based on kyanite. Ceramics International. 2015. Vol. 41. No. 10. Pp. 14645–14651. doi:10.1016/j.ceramint.2015.07.186
3. Konig J., Lopez-Gil A., Cimavilla-Roman P., Rodriguez-Perez M.A., Petersen R.R., Ostergaard M.B., Iversen N., Yue Y., Spreitzer M. Synthesis and properties of open- and closed-porous foamed glass with a low density. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 247. 118574. doi:10.1016/j.conbuildmat.2020.118574
4. Zhu M., Ji R., Li Z., Wang H., Liu L., Zhang Z. Preparation of glass ceramic foams for thermal insulation applications from coal fly ash and waste glass. Construction and Building Materials. 2016. Vol. 112. Pp. 398–405. doi:10.1016/j.conbuildmat.2016.02.183
5. Cao J., Lu J., Jiang L., Wang Z. Sinterability, microstructure and compressive strength of porous glassceramics from metallurgical silicon slag and waste glass. Ceramics International. 2016. Vol. 42. No. 8. Pp. 10079–10084. doi:10.1016/j.ceramint.2016.03.113
6. Kyaw Oo D'Amore G., Caniato M., Travan A., Turco G., Marsich L., Ferluga A., Schmid C. Innovative thermal and acoustic insulation foam from recycled waste glass powder. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 165. Pp. 1306–1315. doi:10.1016/j.jclepro.2017.07.214
7. Яценко Е.А., Рябова А.В., Гольцман Б.М. Разработка стеклокомпозиционных покрытий для защиты стальных нефтепроводов от внутренней и внешней коррозии // Черные металлы. 2019. №12. С. 46–51.
8. Яценко Е.А., Гольцман Б.М., Косарев А.С., Карандашова Н.С., Смолий В.А., Яценко Л.А. Синтез пеношлакостекла на основе глицериновой порообразующей смеси // Сборник тезисов международной конференции: «Стекло: наука и практика». Санкт-Петербург: ЛЕМА, 2017. С. 214–215.
9. Ji R., Zheng Y., Zou Z., Chen Z., Wei S., Jin X., Zhang M. Utilization of mineral wool waste and waste glass for synthesis of foam glass at low temperature. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 215. Pp. 623–632. doi:10.1016/j.conbuildmat.2019.04.226
10. Jia R., Deng L., Yun F., Li H., Zhang X., Jia X. Effects of SiO<sub>2</sub>/CaO ratio on viscosity, structure, and mechanical properties of blast furnace slag glass ceramics. Materials Chemistry and Physics. 2019. Vol. 233. Pp. 155–162. doi:10.1016/j.matchemphys.2019.05.065
11. Hisham N.A.N., Zaid M.H.M., Aziz S.H.A., Muhammad F.D. Comparison of foam glass-ceramics with different composition derived from ark clamshell (ACS) and soda lime silica (SLS) glass bottles sintered at various temperatures. Materials. 2021. Vol. 14. No. 3. 570. doi:10.3390/ma1403057
12. Zeng L., Sun H., Peng T., Zheng W. Preparation of porous glass-ceramics from coal fly ash and asbestos tailings by high-temperature pore-forming. Waste Management. 2020. Vol. 106. Pp. 184–192. doi:10.1016/j.wasman.2020.03.008
13. Romero A.R., Toniolo N., Boccaccini A.R., Bernardo E. Glass-ceramic foams from 'weak alkali activation' and gel-casting of waste glass/fly ash mixtures. Materials. 2019. Vol. 12. No. 4. 588. doi:10.3390/ma12040588
14. Иванов К.С. Методы активации шихты при получении пеностеклокерамики // Новые огнеупоры. 2018. №4. С. 107–110. doi:10.17073/1683-4518-2018-4-107-110
15. Kazantseva L.K., Rashchenko S.V. Optimization of porous heat-insulating ceramics manufacturing from zeolitic rocks. Ceramics International. 2016. Vol. 42. No. 16. Pp. 19250–19256. doi:10.1016/j.ceramint.2016.09.091
16. Yatsenko E.A., Goltsman B.M., Klimova L.V., Yatsenko L.A. Peculiarities of foam glass synthesis from natural silica-containing raw materials. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020. Vol. 142. No. 1. Pp. 119–127. doi:10.1007/s10973-020-10015-3
17. Zhimalov A.A., Bondareva L.N., Igitkhanyan Y.G., Ivashchenko Y.G. Use of Amorphous Siliceous Rocks – Opokas to Obtain Foam Glass with Low Foaming Temperature. Glass and Ceramics. 2017. Vol. 174. Pp. 13–15. doi:10.1007/s10717-017-9916-1
18. Kruszewski L., Palchik V., Vapnik Y., Nowak K., Banasik K., Galuskina I. Mineralogical, geochemical, and rock mechanic characteristics of zeolite-bearing rocks of the hatrurim basin, Israel. Minerals. 2021. Vol. 11. No. 10. 1062. doi:10.3390/min11101062
19. Eрофеев В.Т., Родин А.И., Кравчук А.С., Ермаков А.А. Физико-механические и теплофизические свойства пеностеклокерамики на основе кремнеземсодержащей породы // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. №5. С. 8–15. doi:10.34031/article_5cd6df461d0fd5.98177374
20. Родин А.И., Ермаков А.А. Физико-механические свойства пеностеклокерамики на основе кремнистых пород с высоким содержанием CaCO<sub>3</sub> // Огарев-online. 2021. №6. Режим доступа: http://journal.mrsu.ru/arts/fiziko-mexanicheskie-svojstva-penosteklokeramiki-na-osnove-kremnistyx-porod-s-vysokimsoderzhaniem-caco3
21. Родин А.И., Ермаков А.А. Теплофизические свойства пеностеклокерамики на основе кремнистых пород // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. 2020. №2(11). С. 49–55.
22. Costa F.P.D., Morais C.R.D.S., Pinto H.C., Rodrigues A.M. Microstructure and physico-mechanical properties of Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-doped sustainable glass-ceramic foams. Materials Chemistry and Physics. 2020. Vol. 256. 123612. doi:10.1016/j.matchemphys.2020.123612
23. Keyvani N., Marghussian V.K., Rezaie H.R., Kord M. Effect of Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> content on crystallization behavior, microstructure, and mechanical properties of SiO<sub>2</sub>–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>–CaO–MgO glass-ceramics. International Journal of Applied Ceramic Technology. 2011. Vol. 8. No. 1. Pp. 203–213. doi:10.1111/j.1744-7402.2009.02428.x
24. Eрофеев В.Т., Родин А.И., Кравчук А.С., Ермаков А.А. Исследование фазовых превращений в шихте (трепел: Na2CO3) для пеностеклокерамики // Региональная архитектура и строительство. 2019. № 3(40). С.16–23.
25. Милло Ж. Геология глин (выветривание, седиментология, геохимия). Ленинград: Недра, 1968. 369 с.
Рецензия
Для цитирования:
РОДИН А.И., ЕРМАКОВ А.А., АБРАШИН П.И., ЕРОФЕЕВ В.Т. ВЛИЯНИЕ АЛЮМОСИЛИКАТОВ НА СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ СТЕКЛОКЕРАМИКИ ИЗ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД. Строительство и реконструкция. 2022;(3):119-130. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-101-3-119-130
For citation:
RODIN A.I., ERMAKOV A.A., ABRASHIN P.I., EROFEEV V.T. INFLUENCE OF ALUMINOSILICATES ON THE PROPERTIES OF POROUS GLASS CERAMICS FROM SILICEOUS ROCKS. Building and Reconstruction. 2022;(3):119-130. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-101-3-119-130
Просмотров:
231
Послать статью по эл. почте 