CC BY
12УДК 666.7-1
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-20-26
А.Ю. СТОЛБОУШКИН, д-р техн. наук (stanyr@list.ru), О.А. ФОМИНА, канд. техн. наук (soa2@mail.ru)
Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42)
Влияние температуры обжига на формирование структуры ячеистой керамики со стеклокристаллическим каркасом
Отмечены недостатки при эксплуатации стен, имеющих многослойную конструкцию с эффективным утеплителем. Показана необходимость создания новых эффективных строительных материалов и изделий для устройства однослойных наружных стен, соответствующих действующим нормам по теплозащите зданий. Обозначена перспектива получения эффективной стеновой керамики ячеистой структуры. Проведено исследование влияния температуры и продолжительности обжига на формирование структуры и свойства ячеистой керамики со стеклокристаллическим каркасом. Дана оценка сырьевых компонентов шихты по химическому, гранулометрическому, минералогическому составам и керамико-технологическим свойствам. Приведены зависимости изменения физико-механических свойств ячеистых керамических образцов от максимальной температуры обжига и продолжительности изотермической выдержки. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии получены изображения макро- и микроструктуры ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты, обожженных в интервале температуры 850-1000°С. Представлено изменение содержания рентгеноаморфной фазы и пористости ячеистых керамических образцов в зависимости от температуры обжига. Установлены оптимальные параметры обжига, обеспечивающие наилучшее соотношение между прочностью и средней плотностью ячеистого керамического материала. Избыточное повышение температуры приводит к интенсивному образованию пиропластичной фазы и увеличению средней плотности ячеистой керамики в 1,4-1,5 раза. Отмечены эффект схлопывания мелких ячеек газовой фазы друг с другом, их укрупнение, миграция и выход из трехфазной керамической системы при температуре более 950°С, приводящий к нарушению ячеистой структуры и снижению общей пористости керамического материала. Формирование расплава по внутренней поверхности поровых ячеек обеспечивает сплошную оболочку из стеклокристаллической фазы и низкое водопоглощение керамического материала (6,5-7%).
Ключевые слова: гранулированное пеностекло, температура обжига, структура, ячеистая керамика, стеклокристаллический каркас.
Результаты исследования получены в рамках выполнения госзадания Минобрнауки РФ, шифр проекта № 7.7285.2017/8.9 «Фундаментальные исследования в области строительных керамических композиционных материалов с матричной структурой на основе техногенного и природного сырья».
Для цитирования: Столбоушкин А.Ю., Фомина О.А. Влияние температуры обжига на формирование структуры ячеистой керамики со стеклокристаллическим каркасом // Строительные материалы. 2019. № 4. С. 20-26. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-20-26
A. Yu. STOLBOUSHKIN, Doctor of Sciences (Engineering) (stanyr@list.ru), O.A. FOMINA, Candidate of Sciences (Engineering) (soa2@mail.ru)
Siberian State Industrial University (42, Kirova Street, Novokuznetsk, 654007, Russian Federation)
Influence of Burning Temperature on the Formation of the Cellular Structure Ceramics With Glass-Ceramic Frame
Disadvantages are noted in the operation of walls with a multi-layer construction with an effective insulation. It has been shown the necessity of creating new efficient building materials and products for the device of single-layer exterior walls, which correspond to the current standards for heat shielding of buildings. The prospect of obtaining effective wall ceramics of cellular structure is indicated. The influence of the temperature and duration of firing on the formation of the structure and properties of cellular ceramics with a glass-ceramic frame has been studied. It has been given an assessment of the raw material components of the mixture according to chemical, granulometric, mineralogical compositions and ceramic-technological properties. The dependences of changes in the physicomechanical properties of cellular ceramic samples on the maximum calcination temperature and duration of isothermal exposure are given. Images of macro- and microstructure of cellular ceramic samples from granular mixture, annealed in the temperature range of 850-1000°C, were obtained by optical and scanning electron microscopy. It has been represented the change in the content of the X-ray amorphous phase and the porosity of cellular ceramic samples at the depending on the firing temperature. Optimal firing parameters have been established that provide the best ratio between strength and average density of cellular ceramic material. An excessive increase in temperature leads to the intensive formation of a pyroplastic phase and an increase in the average density of cellular ceramics by 1.4-1.5 times. The effect of collapsing small cells of the gas phase with each other, their coarsening, migration and exit from the three-phase ceramic system at a temperature of more than 950°C, leading to disruption of the cellular structure and a decrease in the total porosity of the ceramic material. The formation of a melt along the inner surface of the pore cells provides a continuous shell of the glass-ceramic phase and low water absorption of the ceramic material (6.5-7%).
Keywords: granulated foamed glass, firing temperature, structure, cellular ceramics, glass-ceramic frame.
The results of the study were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, the code of the project No. 7.7285.2017 / 8.9 "Fundamental research in the field of building ceramic composite materials with a matrix structure based on man-made and natural raw materials".
For citation: Stolboushkin A. Yu., Fomina O.A. Influence of burning temperature on the formation of the cellular structure ceramics with glass-ceramic frame. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 4, pp. 20-26. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-20-26 (In Russian).
научно-технический и производственный журнал ö'J'fJCJi,J'/5JJ-jj-|jjJ5 ~2Ö апрель 2019
Новые требования к энергосбережению и обязательные показатели энергоэффективности в строительном секторе стимулировали активные исследования по созданию эффективных строительных материалов и изделий на уровне мировых стандартов [1—3]. Сегодня на большей части территории России весьма проблематично возведение однослойных наружных стен, соответствующих нормам по теплозащите зданий, так как по действующему СП 50.13330.2012 требуемое термическое сопротивление ограждающих конструкций возросло более чем в 2,5 раза [1]. В то же время эксплуатация стен, имеющих многослойную конструкцию с эффективным утеплителем, выявила ряд недостатков, связанных с трудоемкостью их изготовления и монтажа, проблемами совместной работы слоев при перепаде температуры и ее переходе через ноль в толще стены, снижением паропроницае-мости, а в ряде случаев и пожарной безопасности конструкции [4—6]. Все эти факторы приводят к сокращению времени жизненного цикла многослойных стен и в конечном итоге к снижению долговечности и надежности зданий в целом [7].
Практически единственной группой материалов, применяемых сегодня в однослойных наружных стенах, с одновременно высокими прочностными и теплотехническими показателями являются ячеистые строительные материалы. Если пено- и газобетоны широко известны и давно используются [8], то ячеистая керамика для их возведения фактически не выпускается. В этой связи в последние годы ведутся активные разработки эффективных стеновых керамических материалов [9—14].
Для формирования ячеистой структуры керамики авторами был разработан способ, включающий измельчение сухого глинистого или кремнистого сырья, последующее активное смешивание с увлажненным гранулированным пеностеклом, полусухое прессование, сушку и обжиг изделий [15]. С его помощью были получены конструкционно-теплоизоляционные керамические материалы со средней плотностью 900—1200 кг/м3 [16].
Предварительные лабораторные исследования показали, что применение пеностеклокристалличе-ских гранул в качестве заполнителя имеет свои особенности при обжиге керамики. С одной стороны, повышение температуры обжига при значительном количестве плавней в системе способствует образованию жидкой фазы, интенсификации процессов протекания физико-химических реакций и в конечном итоге значительному повышению прочности. С другой стороны, избыточное пиропластичное состояние системы приводит к так называемому «осе-
данию» ячеистой структуры и резкому увеличению средней плотности, что значительно снижает тепло-эффективные показатели материала.
Цель работы
Целью настоящей работы являлось исследование структуры и свойств ячеистой керамики со стекло-кристаллическим каркасом в зависимости от температуры и продолжительности обжига.
Методы исследований
В качестве методов исследований использовались как стандартные, так и прецизионные методы анализа. Характеристика сырья проводилась по ГОСТ 21216—2014 «Сырье глинистое. Методы испытаний» и ГОСТ 9169—75 «Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация». Химический состав материалов определялся методом рентгенофлуоресцентного волнодисперсионно-го анализа (спектрометр Shimadzu XRF-1800), гранулометрический состав — методами ситового анализа и дифракции лазерного излучения суспензий (лазерный анализатор Mastersiser 2000). Структура керамических образцов изучалась при помощи оптической и электронной микроскопии (растровый электронный микроскоп JSM-6460LV). Исследование их фазового состава проводилось на рентгеновском диф-рактометре (ShimadzuXRD-6000) с использованием базы данных международной картотеки порошковых рентгенографических стандартов PDF-2 (ICCD).
В качестве объектов исследований в работе использовались умереннопластичный легкоплавкий суглинок (Новокузнецкое месторождение, Кемеровская обл.), гранулированный пеностеклокрис-таллический материал из кремнеземистых пород (ГПСКМ) производства ООО «Баскей Керамик», г. Челябинск [17], и образцы ячеистой керамики, обожженные при различной температуре.
Результаты исследований и их обсуждение
Химический, гранулометрический и минеральный составы исходных материалов представлены в табл. 1—3.
По химическому составу (табл. 1) в соответствии с классификацией ГОСТ 9169—75 суглинок и гранулированный пеностеклокристаллический материал относятся соответственно к группам полукислого и кислого сырья (А1203 менее 14%) с высоким содержанием красящих оксидов ^е203+ТЮ2 составляет 4,9—5,06%).
По гранулометрическому составу суглинок имеет низкое содержание крупнозернистых частиц (зерен размером более 0,5 мм содержится менее 1%). По со-
Таблица 1
Сырьевые материалы Массовое содержание,% (на абсолютно сухое вещество)
SiO2 AI2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO Na2O K2O TiO2 S P2O5 MnO ППП
Суглинок 61,9 14,2 4,21 0,72 4,44 3,38 2,23 1,61 0,85 0,1 0,45 0,4 5,4
ГПСКМ 78,43 7,81 4,45 - 0,22 0,75 6,24 1,65 0,45 - - - -
Сырьевые материалы
Суглинок
ГПСКМ
держанию тонкодисперсных фракций (табл. 2) относится к группе низкодисперсного сырья (количество частиц размером менее 0,001 мм составляет 20—30%, что согласуется с содержанием глинистых минералов в суглинистом сырье). Сырье высокочувствительное к сушке в связи с преобладанием монтмориллонита в полиминеральной глинистой составляющей (табл. 3). Непластичная часть суглинка в порядке убывания представлена кварцем, карбонатами, полевыми шпатами, хлоритом и амфиболами.
Фракционный состав ГПСКМ класса -2,5+0,14 мм регулировался ситовым методом. Экспериментально было определено, что высокие показатели коэффициента конструктивного качества ячеистой керамики достигаются при использовании материала, имеющего в основном три фракции с размерами гранул: 0,315—0,63 мм — в количестве 12—15%; 0,63—1,25 мм — 70-75%; 1,25-2,5 мм - 10-15% (табл. 2). ГПСКМ состоит из рентге-ноаморфной фазы, кварца и полевых шпатов, преимущественно анортито-вой природы (табл. 3).
При изготовлении керамических образцов ячеистой структуры разработанным способом авторы использовали двухкомпонентную шихту постоянного состава: 75% ГПСКМ и 25% суглинка, при котором средняя плотность и коэффициент теплопроводности материала имеют наименьшие значения [15].
Технологические параметры и режимы приготовления гранулированной шихты, прессования и сушки образцов соответствовали значениям, приведенным в работе [16].
Для определения оптимальных параметров обжига образцов-цилиндров высотой 45-55 мм и диаметром 50 мм использовался ступенчатый режим нагрева с изотермической выдержкой в течение 30-180 мин. Предварительные исследования показали, что при температуре более 1000оС происходит расплавление и вспучивание образцов. Поэтому максимальная температура обжига изменялась в интервале от 850 до 1000оС с шагом 50оС.
Внешний вид и сечение обожженных образцов представлены на рис. 1.
Результаты испытаний и графическая зависимость изменения физико-механических свойств керамических образцов от максимальной температуры обжига приведены в табл. 4 и на рис. 2.
После обжига поверхность керамических образцов имеет окраску красновато-кирпичного цвета,
Таблица 2
Состав фракций
Размер частиц материалов, мкм, и их массовое содержание,%
5+0 -10+5 -20+10 -50+20 -100+50
30 5 5 60 -
Частные остатки в % на ситах с размером отверстий, мм
2,5
1,25
11,5
0,63
72
0,315
14,8
0,14
1,6
дно
0,1
Таблица 3
Сырьевые материалы Преобладающие минералы
глинистые непластичные
Суглинок Монтмориллонит, гидромусковит, немного каолинита (2=15-18 мас. %) Кварц, плагиоклаз, хлорит вермикулит, К-шпат, кальцит, амфиболы
ГПСКМ - Кварц, полевой шпат
«к .■■Р. ;-.-.
,.. ....-«С
^ЖКйЭД
Рис. 1. Внешний вид (а) и вертикальное сечение по диаметру (б) ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка в зависимости от температуры обжига, оС: 1 - 850; 2 - 900; 3 - 950; 4 - 1000
которая темнеет с повышением температуры (рис. 1, а; поз. 3, 4). При 950оС образцы имеют частично остеклованную поверхность с сохранением формы. При температуре 1000оС их поверхность приобретает коричневый оттенок, наблюдается неравномерная усадка и частичное оплавление образцов. Дальнейший подъем температуры обжига приводит к их расплавлению и вспучиванию.
По вертикальному сечению всех образцов (рис. 1, б) можно отметить равномерную окраску без образования внутренних зон. С ростом температуры более 900оС красный цвет приобретает белесоватый оттенок, вызванный, по-видимому, обилием стекло-фазы в материале, что особенно выражено при 1000оС (рис. 1, б; поз. 4).
Анализ зависимости изменения физико-механических свойств образцов ячеистой керамики от температуры обжига показал, что максимальную проч-
0
научно-технический и производственный журнал ~22 апрель 2019 ййЙЭ^ШШ!*
Таблица 4
№ п/п Температура обжига, оС Средняя плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Водопоглощение, % Огневая усадка, % ККК* Внешний вид
1 850 1027 10,6 8,8 2,8 10,3 Без дефектов
2 900 1012 18,7 7 3,3 18,5 Без дефектов
3 950 1081 24,5 6,3 4,1 22,7 Ноздреватая, частично остеклованная поверхность
4 1000 1492 28,9 4,8 7,9 19,4 Деформация и частичное оплавление образцов
Примечание. * ККК - коэффициент конструктивного качества.
ность имеют образцы, обожженные при температуре 1000оС, минимальную среднюю плотность — при температуре 900оС (табл. 4, рис. 2). Наилучшие значения коэффициента конструктивного качества изделий наблюдаются при температуре 950оС, что свидетельствует об оптимальной структурной организации фаз, обеспечивающей одновременно прочностные и теплозащитные показатели ячеистого материала. Таким образом, максимальная температура обжига находится в интервале 900—950оС.
На следующем этапе эксперимента определялась оптимальная продолжительность выдержки при максимальной температуре обжига. Результаты испытаний и графическая зависимость изменения физико-механических свойств керамических образцов от времени изотермической выдержки приведены в табл. 5 и на рис. 3.
Увеличение продолжительности выдержки при максимальной температуре обжига в интервале от 30 до 180 мин приводит к постоянному росту проч-
£ 26-,
£ 24-
S 22-
О
0 20-| 18-
1 16-
0 14-
5 12-
1 10! 8-
6 с ■©■ 6J
32,5п 11 1500
30- 10 1450
27,5- 9 1= 1400
25 ^ 8-е, ? 7- 1350
22,5 .а 1300
20- е 3 6" о X 1250
17,5- о Е 5- от ^ 1200
15 g 4- о; t^ 1150
12,5- ^ 3-m 3 Ч е 1100
10 2 О 1050
7,5 1 1000
900 950
Температура обжига, оС
Рис. 2. Зависимость физико-механических свойств ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка от температуры обжига: 1 - средняя плотность; 2 - водопоглощение; 3 - прочность при сжатии; 4 - коэффициент конструктивного качества
201918171615141312-
30 27,5: 25" 22,52017,515-о 12,510-
8,5 8
«7,5-i 7-
X
Ф
|6,5" | 6-о 5,5 "
m
5
4,5-
1300 1250 il 1200 ¡5 1150
0
1 1100
11100 I 1050
ш
" 1000 950
4
2
-
:_ | | У1 1
30
60 90 120
Время изотермической выдержки, мин
Рис. 3. Зависимость физико-механических свойств ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка от продолжительности выдержки при 930оС: 1 - средняя плотность; 2 - водопоглощение; 3 - прочность при сжатии; 4 - коэффициент конструктивного качества
ности при сжатии образцов с 13,6 до 24,4 МПа и снижению водопоглощения с 7,5 до 5%. При этом минимальное значение средней плотности (990 кг/м3) практически без падения коэффициента конструктивного качества (порядка 19) наблюдается в образцах при выдержке 90 мин (рис. 3). Это можно объяснить явлением так называемого процесса «вызревания гранул», при котором происходит формирование внутреннего газового пространства пор-ячеек. Вспененное вещество внутри гранул переходит в расплав и за счет сил парциального давления и поверхностного натяжения выстилает внутреннюю поверхность сферических ячеек, формируя стеклокристал-лический каркас будущей ячеистой керамики.
Выдержка при максимальной температуре более 90 мин приводит к дальнейшему образованию расплава. Образующаяся пиропластичная фаза начинает «разъедать» стенки твердой фазы керамики, при этом происходит уплотнение и так называемое «оседание» ячеистой массы.
Таким образом, оптимальная продолжительность изотермической выдержки составляет 80—90 мин. При этом при температуре 900—950оС обеспечиваются высокие прочностные показатели (порядка 18—24 МПа) при минимальной средней плотности изделий (менее 1000 кг/м3).
Исследование макро- и микроструктуры образцов в зависимости от температуры обжига проводилось методами оптической и электронной микроскопии, а также рентгеновской дифракто-метрии. По аншлифам в отраженном свете можно отметить выраженную ячеистую структуру керамического материала с преобладанием замкнутых макро-пор-ячеек преимущественно сферической формы (рис. 4).
Анализ аншлифов показал, во-первых, что повышение температуры проявляется изменением цветовой окраски материала. Твердая фаза ячеистой керамики в виде межпоровых перегородок формируется из глинистой компоненты шихты, нанесенной на поверхность пеностеклогранул. В процессе обжига Fe2O3, содержа-
ло
Таблица 5
№ п/п Время выдержки при максимальной температуре, мин Средняя плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Водопогло-щение, % Огневая усадка, % ККК Внешний вид
1 30 1120 13,6 7,5 3 12,1 Без дефектов
2 60 1080 15,1 7,3 3,3 13,9
3 90 990 18,7 7 3,7 18,9
4 120 1150 21,9 6,5 4,1 19,1 Частичное оплавление образцов
5 180 1270 24,4 5 4,9 19,2
щийся в суглинке, обеспечивает красную окраску стенок пор. При температуре 900оС стеклофаза, образовавшаяся при расплавлении внутреннего вспененного вещества гранул, начинает активно взаимодействовать с межпоровыми перегородками, запуская механизмы жидкофазного спекания. При этом железо, восстанавливаясь в закисную форму ^еО), начинает «съедать» красный цвет стенок, что проявляется уже при 950оС и наглядно выражено при 1000оС (рис. 4, поз. 3, 4).
Во-вторых, температура обжига влияет на форму и размеры пор. При 850оС преобладают в основном замкнутые поры размером 0,5—1 мм (рис. 4, поз. 1). С ее повышением возрастает количество пиропластичной фазы, что снижает общую вязкость системы. В результате происходит частичное схлопывание мелких пор друг с другом и их укрупнение (рис. 4, поз. 2), а в дальнейшем и появление вытянутых (длиной до 3—5 мм) замкнутых и полузамкнутых пор капиллярного типа (рис. 4, поз. 3). При этом наблюдается увеличение толщины межпоровых перегородок. При температуре 1000оС и выше количество расплава возрастает настолько, что приводит к разрушению сформировавшейся ячеистой структуры с выходом значительного количества газовой фазы из системы. О чем свидетельствует также увеличение огневой усадки (более чем в 2,5 раза, см. табл. 4) и уплотнение керамического черепка (практически в 1,5 раза, см. рис. 2).
Исследование микроструктуры образцов при помощи сканирующего электронного микроскопа представлено на рис. 5.
СЭМ-микроскопия в целом согласуется с наблюдениями в световую оптику и дополняет их в части строения межпоровых перегородок.
Рис. 4. Макроструктура ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка, аншлиф, отраженный свет, температура обжига, оС: 1 - 850; 2 - 900; 3 - 950; 4 - 1000
Рис. 5. Микроструктура ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка, сканирующий электронный микроскоп, температура обжига, оС: 1 - 850; 2 - 900; 3 - 950; 4 - 1000
Температура обжига, оС
Рис. 6. Изменение содержания рентгеноаморфной фазы и пористости ячеистых керамических образцов из гранулированной шихты на основе ГПСКМ и суглинка в зависимости от температуры обжига: 1 - рентгено-аморфная фаза; 2 - пористость
С повышением температуры изотермической выдержки также можно отметить укрупнение и смыкание пор (рис. 5, поз. 2, 3), что приводит к появлению в ячеистой структуре материала продолговатых ячеек с коэффициентом формы 2—3 и более. Одновременно возрастает толщина межпоровых перегородок с 30— 50 мкм до 300—800 мкм. На микроуровне в них образуются мелкие сферические поры диаметром менее 50 мкм. Их появление, вероятно, вызвано высокотемпературными реакциями диссоциации сырьевых компонентов с выделением газовой фазы. Также это косвенно подтверждается гранулометрией ГПСКМ (табл. 2), так как гранулы размером менее 100 мкм практически отсутствуют (менее 0,1%).
При температуре 1000оС наблюдаются сплошные участки застывшего расплава с обилием мелких (преимущественно размером 10—100 мкм) замкнутых пор сферической формы (рис. 5, поз. 4).
Зависимость изменения содержания аморфной фазы и пористости образцов от температуры обжига приведена на рис. 6. Пористость материала практически не меняется при обжиге до 950оС и резко снижается при дальнейшем увеличении температуры, падая с 60 до 45% при 1000оС.
По данным рентгеновской дифрактометрии рент-геноаморфная фаза ячеистых образцов, определен-
Список литературы
1. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП «Тепловая защита зданий» // Жилищное строительство. 2011. № 8. С. 2—6.
2. Бондаренко В.М., Ляхович Л.С., Хлевчук В.Р. и др. О нормативных требованиях к тепловой защите зданий // Строительные материалы. 2001. № 12. С. 2-8.
3. Горбунов Г.И. Технология пенокерамических стеновых и теплоизоляционных изделий // Кровельные и изоляционные материалы. 2005. № 7. С. 28-31.
4. Жуков В.И., Евсеев Л.Д. Типичные недостатки наружного утепления зданий пенополистиролом // Строительные материалы. 2007. № 6. С. 27-31.
5. Блажко В.П. Наружные многослойные стены с облицовкой из кирпича в монолитных зданиях // Жилищное строительство. 2009. № 8. С. 6-7.
ная по площади аморфного гало, незначительно увеличивается с 850 до 900оС. При дальнейшем подъеме температуры ее количество начинает резко возрастать, увеличиваясь при 1000оС практически в два раза (рис. 6). Полученные данные также согласуются с результатами оптической и электронной микроскопии образцов (рис. 4, 5).
Заключение
Экспериментально исследовано влияние температуры обжига и продолжительности изотермической выдержки на формирование структуры и свойства ячеистой керамики со стеклокристаллическим каркасом.
Установлено, что оптимальная ячеистая структура керамических образцов из шихты состава 25% суглинка и 75% пеностеклокристаллических гранул, обеспечивающая наилучшее соотношение между прочностью и средней плотностью материала, формируется в интервале температуры 900—950оС с выдержкой 80—90 мин. Дальнейшее повышение температуры приводит к интенсивному образованию пи-ропластичной фазы и увеличению средней плотности ячеистой керамики в 1,4—1,5 раза.
Отмечены эффект схлопывания мелких ячеек газовой фазы друг с другом, их укрупнение, миграция и выход из трехфазной керамической системы при температуре более 950оС, что приводит к нарушению сформировавшейся ячеистой структуры и снижению общей пористости керамического материала с 62 до 45%.
Показано, что ячеистая структура со стеклокри-сталлическим каркасом обеспечивает высокие прочностные и теплофизические характеристики керамических образцов: предел прочности при сжатии 18—24 МПа; коэффициент конструктивного качества 18—22; средняя плотность 1000—1100 кг/м3. Формирование расплава по внутренней поверхности поровых ячеек обеспечивает сплошную оболочку из стеклокристаллической фазы и низкое водопо-глощение керамического материала (6,5—7%).
References
1. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Requirements for thermal protection and energy efficiency in the draft of the updated SNiP "Thermal Protection of Buildings". Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 8, pp. 2-6. (In Russian).
2. Bondarenko V.M., Lyakhovich L.S., Khlevchuk V.R. and oth. About regulatory requirements for thermal shielding of buildings. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2001. No. 12, pp. 2-8. (In Russian).
3. Gorbunov G.I. The technology of Wall foamed Ceramic and heat-insulation Products. Krovel'nye i izolyatsionnye materialy [Roofing and insulation Materials]. 2005. No. 7, pp. 28-31. (In Russian).
4. Zhukov V.I., Evseev L.D. Typical shortcomings of exterior insulation of buildings with foamed polystyrene. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2007. No. 6, pp 27-31. (In Russian).
J'iyj ®
апрель 2019
25
6. Парута В.А., Брынзин Е.В., Гринфельд Г.И. Физико-механические основы проектирования штукатурных растворов для газобетонной кладки // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 30—34.
7. Кудяков А.И., Ковальчук А.А., Бондаренко Т.Ю., Стешенко А.Б. Управление технологическими процессами жизненного цикла продукции СМК. Материалы XVII Международной научно-практической конференции. Томск: ТПУ. 2012. С. 70—74.
8. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: АСВ, 2011. 528 с.
9. Евтушенко Е.И., Перетокина Н.А. Получение ячеистого керамобетона на основе высококонцентрированных вяжущих суспензий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. № 9. С. 28—31.
10. Котляр В.Д., Козлов А.В., Котляр А.В. Высокоэффективная стеновая керамика на основе пористо-пустотелого силикатного заполнителя // Научное обозрение. 2014. № 10. С. 392.
11. Казанцева Л.К., Пузанов И.С., Никитин А.И. Пенокерамика. Особенности изготовления и ее свойства // Наукоемкие технологии и инновации (XXIIнаучные чтения). Технологии строительных и композиционных материалов: Сборник докладов Международной научно-практической конференции. Белгород: БГТУ, 2016. Ч. 1. С. 143-147.
12. Гурьева В.А., Дорошин А.В., Вдовин К.М., Андреева Ю.Е. Пористая керамика на основе легкоплавких глин и шламов // Строительные материалы. 2017. № 4. С. 31-37.
13. Береговой В.А., Снадин С.В. Ячеистые керамические материалы // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы XIII Международной научно-технической конференции молодых ученых, посвященной памяти проф.В.И.Калашникова/Подобщ.ред.М.О. Коровки-на и H.A. Ерошкиной. Пенза: ПГУАС, 2018. С. 7-12.
14. Stolboushkin А.Уц., Ivanov A.I., Fomina O.A. A Study on Structure and Phase Composition of Cellular Ceramic Materials from Dispersed Silica-rich Rocks // Materials Engineering and Technologies for Production and Processing IV: Solid State Phenomena. Trans Tech Publications, Switzerland, 2018. Vol. 284, pp. 893-898. - doi:10.4028/www. scientific.net/SSP.284.893.
15. Патент № 2593832. Способ изготовления стеновых керамических изделий / А.И. Иванов, А.Ю. Стол-боушкин, Г.И. Стороженко. Заявл. 08.06.2015. Опубл. 10.08.2016. Бюл. № 22.
16. Столбоушкин А.Ю., Иванов А.И., Шевченко В.В. и др. Исследование структуры и свойств ячеистых керамических материалов с каркасом из дисперсных кремнеземсодержащих пород // Строительные материалы. 2017. № 12. С. 7-13.
17. Никитин А.И., Стороженко Г.И., Казанцева Л.К., Верещагин В.И. Теплоизоляционные материалы и изделия на основе трепелов Потанинского месторождения // Строительные материалы. 2014. № 8. С. 34-37.
5. Blazhko V.P. External sandwich walls of monolithic buildings with brick facing. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2009. No. 8, pp. 6—7. (In Russian).
6. Paruta V.A., Brynzin E.V., Grinfel'd G.I. Physical-mechanical design basics of plaster mortars for aerated concrete masonry. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 8, pp 30-34. (In Russian).
7. Kudyakov, A.I., Koval'chuk A.A., Bondarenko T.Yu., Steshen-ko A.B. Process management of the life cycle of QMS products. Proceedings of the XVII International Scientific and Practical Conference. Tomsk: TPU, 2012, pp. 70-74. (In Russian).
8. Bazhenov Yu.M. Tekhnologiya betona [Concrete technology]. Moscow: Publisher ASV. 2011. 528 p. (In Russian).
9. Evtushenko E.I., Peretokina N.A. Preparation of cellular ceramic concrete based on highly concentrated binding suspensions. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo. 2007. No. 9, pp. 28-31. (In Russian).
10. KotlyarV.D., Kozlov A.V., Kotlyar A.V. High-performance wall ceramics based on porous hollow silicate aggregate. Nauchnoe obozrenie. 2014. No. 10, pp. 392. (In Russian).
11. Kazantseva L.K., Puzanov I.S., Nikitin A.I. Foamed Ceramic. Features of manufacture and its properties. High technologies and innova-tions (XXII scientific readings). Construction and composite materials tech-nologies. Papers of reports of the International Scientific andPractical Conference. Belgorod: BSTU. 2016. Part 1, pp. 143-147. (In Russian).
12. Gurieva V.A., Doroshin AV., Vdovin K.M., Andreeva Yu.E. Porous ceramics on the basis of low-melting clays and slurries. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials].
2017.No.4,pp.32-36.D0I:https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-747-4-32-36. (In Russian).
13. Beregovoi V.A., Snadin S.V. Cellular ceramic materials. Theory and practice of improving the efficiency of building materials: Proceedings of XIII International Scientific and Technical Conference. Penza: PGUAS,
2018, pp. 7-12. (In Russian).
14. Stolboushkin A.Yu., Ivanov A.I., Fomina O.A. A Study on Structure and Phase Composition of Cellular Ceramic Materials from Dis-persed Silicarich Rocks. Materials Engineering and Technologies for Production and Processing IV: Solid State Phenomena. Trans Tech Publications. Switzerland. 2018. Vol. 284, pp. 893-898.
15. Patent RF 2593832. Sposob izgotovleniya stenovykh keramich-eskikh izdelii [Method of making wall ceramics]. Ivanov A.I., Stolboushkin A.Yu., Storozhen-ko G.I. Declared 08.06.2015. Published 10.08.2016. Bulletin No. 22. (In Russian).
16. Stolboushkin A.Yu., Ivanov A.I., Shevchenko V.V., Fomina O.A., Druzhinin M.S. Study on structure and properties of cellular ceramic materials with a framework from dispersed silica-containing rocks. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 12,pp.7-13.D0I:https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-755-12-7-13. (In Russian).
17. Nikitin A.I., Storozhenko G.I., L.K. Kazantseva L.K., Vereshchagin V.I. Heat-insulating materials and products on the basis of tripolis of Potanin deposit. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 8, pp. 34-37. (In Russian).
