Технология производства пеностекла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Ключевые слова: пеностекло, газообразователь, пеностекольная шихта, температура вспенивания, пористость, средняя плотность.

Цель работы - подбор оптимальной температуры вспенивания, массы газообразователя для получения строительного пеностекла с оптимальными характеристиками.

В ходе исследования проводились экспериментальные исследования по синтезу пеностекла при разной температуре и массе газообразователя.

В результате работы были подобраны оптимальные температуры вспенивания и массы газообразователя, получено строительное пеностекло.



Оглавление

1. Введение

2. Обзор научной литературы

2.1 Технология производства

2.2 Газообразователи

2.3 Свойства пеностекла

2.4 Приемущества и недостатки.

2.5 Применение

2.6 Вывод из обзора научной литературы

3. Методическая часть

4. Экспериментальная часть и анализ результатов.

4.1 Состав пеностекольной шихты

4.2 Зависимость средней плотности от температуры газообразования

4.3 Зависимость пористости от температуры вспенивания

Вывод.

Список литературы



1. Введение

Пеностекло - тепло и звукоизоляционный материал с истинной пористостью до 85-95%. Пеностекло может быть с замкнутыми и сообщающимися порами, в зависимости от назначения материала. Пеностекло с замкнутыми порами используется как теплоизоляция, с сообщающимися - звукоизоляция. В промышленных условиях производят преимущественно теплоизоляционное пеностекло. Так же производят пеностекло специального назначения: высокотемпературное , химически стойкое и др. Производят пеностекло порошковым методом, т.е. спеканием смеси стекольного порошка с добавками материалов, которые выделяют газ при нагревании. Эти добавки, обычно вводимые в стекольный порошок в малых количествах(1-5% масс), называют газообраователями. Подбирая состав стекла и газообразователей, способы их подготовки и другие меры, получают конечный продукт со строго заданными свойствами: малой средней плотностью, равномерно распределенными мелкими порами, малым коэффициентом теплопроводности и др. Для получения пеностекольной шихты применяют бой оконного, тарного и других стекол, и специально сваренные стекломассы. [1]

Целью данной научной работы было:

1. Получение материала имеющего низкую среднюю плотность, высокую пористость.

2. Подбор оптимальной температуры вспенивания пеностекольной шихты.

3. Подбор газообразователя и его массы.



2. Обзор научной литературы

2.1 Технология производства

Основной метод получения пеностекла - порошковый. Пеностекло, получаемое порошковым методом по свойствам похоже на вспененные жидкости. Оно представляет собой грубо дисперсную систему, дисперсная фаза которой распределена в меньшей по объему дисперсионной среде (стекломассе). Форма ячеек, в которые заключена газовая фаза может быть сферической, а чаще всего, благодаря давлению газов в соседних ячейках полиэдрической. Чем меньше поверхностное натяжение на разделе жидкость-газ, при вспенивании стекольного расплава, тем совершеннее идет процесс порообразования и тем устойчивее пена. Процесс вспенивания пеностекольной массы идет при повышенной температуре, и следовательно повышенном давлении газовой фазы, пониженной вязкости стекла и изменении поверхностного натяжения.

Процесс образования пор должен протекать плавно, постепенно. Соблюдение этих параметров обеспечивает получение равномерной ячеистой структуры и ,равных по размерам, замкнутых пор. Условиям главного течения процесса порообразования отвечают «длинные» стекла, вязкость которых изменяется в сравнительно большом температурном интервале. Кроме этого в процессе пенообразования, протекающего в интервале вязкости 1-10 МПа*с (10⁶-10⁷), стекломасса не должна кристаллизоваться. Стекло должно также содержать окисляющие компоненты SO_{3 ,}As₂O₃, Sb₂O₃ и др. Для получения теплоизоляционного пеностекла чаще всего применяют стекломассы, по химическому составу близкие к алюмомагнезиальному оконному стеклу. Эти стекла содержать % по массе SiO₂ 72-73; Al₂O₃ 0.5-1; CaO 6-6.5; Mg0 3.5-4; Na₂O 15.5-16.5.

Тщательно перемешанную пеностекольную шихту, состоящую из 95-99% по массе стекольного порошка с удельной поверхностью 6000-7000 см^2/г и 5-1% по массе газообразователя с большей удельной поверхностью, нагревают (в тиглях или металлических формах) до температуры вспенивания(750-950 °С) и выдерживают при этой температуре заданное время, затем подвергают вначале резкому, затем медленному охлаждению и отжигу. Применяемые для пеностеклоделия стекломассы спекаются обычно в интервале 550-650°С, активное же выделение газовой фазы при разложении газообразователя начинается только при 750-950 °С. Таким образом, равномерно распределенные во всем объеме спекаемой пеностекольной пеностекольной массы частички газообразователя оказываются в плотно спекшийся стекломассе, Выделяющаяся газовая фаза приводит к начальному образованию небольших полостей - пор вокруг частиц газооброазователя. Также поры могут быть образованны влагой шихты или пузырьками воздуха. По мере выдержки при температуре вспенивания и значительного увеличения количества газовой фазы и парциального давления газов идет выравнивание размеров образовавшихся пор. Этот процесс связан с большим значением давления газовой фазы в порах малого диаметра в сравнении с крупными. Вследствие более высокого давления газы в мелких порах прорывают стенки более крупных пор и происходит объединение пор. В результате подобных процессов, протекающих, как правило, в начальные периоды спекания, в конечном счете образуется равномерная пористость во всем объеме спекаемой пеностекольной массы. Этот процесс выравнивания размеров пор в некотором интервале времени является отличительной особенностью вспенивания пеностекла порошковым методом. После завершения процесса порообразования, в результате резкого снижения температуры пеностекольной массы и, соответственно, возрастания вязкости системы до значений близких к T_g, образовавшая пена стабилизируется. Следующим этапом является отжиг пеностекла, обеспечивающий механическую прочность, долговечность и возможность практического применения материала.[1]



2.2 Газообразователи

Газообразователь - вещество, вводимое в пеностекольную шихту с целью образования газовой фазы внутри спекаемого образца. По преобладающему характеру образования газовой фазы в результате взаимодействия газообразователей со стекломассой различают окислительно-восстановительные и нейтрализационные газообразователи. К окислительно-восстановительным газообразователям относят углеродистые материалы, к нейтрализационным - известняк и другие карбонаты. Процесс взаимодействия газообразователей со стекломассой протекает весьма сложно. На основании газового анализа и исследования твердого остатка в порах можно записать следующие реакции газообразования:

газообразователь - известняк:

Na₂CO₃ + CaCO₃ = CaNa₂(CO₃)₂;

CaNa₂(CO₃)_{2 +} 2SiO₂ = CaSiO₃ + Na₂SiO₃ + 2CO₃.

Углеродистые газооразователи:

Na₂SO₄ + 2C = Na₂S + 2CO₂;

3Na₂SO₄ + Na₂S + 4SiO₂ = 4Na₂SiO₃ + 4SO₂;

Na₂SO₄ + C + SiO₂ = Na₂SiO₃ + CO + SO_2;

Na₂SO₄ + 3C + SiO₂ + H₂O = Na₂SiO₃ + 2CO + CO₂ + H₂S;

Na₂SO₄ + 3C + SiO₂ + H₂ = Na₂SiO₃ + 3CO + H₂S.

Кроме этого, газообразование возможно в результате диссоциации CaCO_3.

Изучение твердого остатка в порах пеностекла показало также, что не весь введенный в пеностекольную шихту газообразователь разлагается. 30-40% введенного его количества остается в виде неразложившихся включений в стенках пор. Это обстоятельство имеет существенное значение для формирования равномерной пористости в случае применения в качестве газообразователя углерода. Не прореагировавший углерод, плотно покрывающий стенки пор, выполняет роль поверхностно-активного вещества, способствующего понижению поверхностного натяжения и вследствие этого улучшающего вспенивание и стабилизацию пены.[5]

2.3 Свойства пеностекла

Пеностекло обладает следующими теплофизическими и эксплуатационными свойствами:

1.Широкий температурный диапазон применения

2.Высокая влагопаронепроницаемость

3.Негорючесть

4.Стабильность размеров

5.Стойкость к агрессивным средам, в том числе к кислотам

6.Высокие прочностные показатели

Одним из основных свойств пеностекла, определяющих его теплопроводность и механическую прочность, является средняя плотность, зависящая от дисперсности стекольного порошка и газообразователя, от температуры и продолжительности вспенивания, от вида и количества введенного в шихту газообразователя. Оптимальной удельной поверхностью стекольного порошка принята 6000-7000 см²/г. Газообразователи , как правило, должны иметь большую удельную поверхность для более равномерного распределения в объеме пеностекольной шихты и создания большого числа очагов газообразования. Наилучший эффект вспенивания достигается при применении сажи, удельная поверхность которой равна 100 000 см²/г и больше. При большей удельной поверхности можно ввести меньше газообразователя в шихту и получить тот же эффект, что и в случае более крупнодисперсных газообразователей, но введенных в большем количестве. Наибольшее влияние на уменьшение средней плотности имеет повышение температуры вспенивания. Несколько уменьшить среднюю плотность можно также увеличив продолжительность спекания пеностекла при максимальной температуре вспенивания. Однако увеличение продолжительности спекания может вызвать также кристаллизацию пеностекла. Кристаллизация пеностекольной массы при выработке теплоизоляционного пеностекла с замкнутыми порами - явление весьма нежелательное, так как образующиеся в стенках пор кристаллы значительно понижают общую пластичность вспениваемой массы, а прорывая эти стенки способствуют образованию сообщающихся пор, что, естественно уменьшает прочность пеностекла и повышает его влагоемкость.

Механические свойства пеностекла зависит от его средней плотности и диаметра пор и составляют для мелкопористого пеностекла со средней плотностью 180-200 кг/м³:

Сопротивление сжатию - 0,88Па

Сопротивление изгибу - 0,59-0,69 Па

Сопротивление растяжению - 0,44-0,49 Па

Теплопроводность пеностекла определяется соотношение твердой и газообразной фазы. Чем больше содержание газообразной фазы, т.е. чем больше пористость пеностекла, тем меньше его теплопроводность. При характеристике теплообмена в пеностекле нужно исходить из того, что у пеностекла в зависимости от средней плотности твердая фаза (стенки пор) составляет 5-15, а газообразная фаза 95-85% объема. Как известно, передача тепла проводимостью у газов весьма мала. Так, например, проводимость воздуха почти в 30 раз меньше проводимости стекла, следовательно, основным процессом теплопередачи в пеностекле является конвективный обмен. Для уменьшения конвективного обмена стремятся получить мелкопористое пеностекла. Кроме этого, нужно учесть, что в стабилизированных замкнутых порах пеностекла имеется некоторое разрежение, что также способствует уменьшению и конвективного теплообмена. Коэффициент теплопроводности пеностекла со средней плотность 160-180 кг/м³ равен 0,07-0,08 Вт/(м*°С) при 20 °С и в зависимости от температуры применения может колебаться от 0,23 при 180°С до 0,11 Вт/(м*°С) при 400°С. Водопоглощение теплоизоляционного пеностекла равно 3-5, звукоизоляционного 65-75% по объему. Коэффициент звукопоглощения акустического пеностекла при частоте 200-400 Гц составляет 0,4-0,5. Морозостойкость пеностекла высокая. Насыщенные водой образцы пеностекла без существенного изменения прочности выдерживают до 50 циклов попеременного замораживания при -30°С и оттаивания при 20°С. [3]

2.4 Приемущества и недостатки

Преимущества

Долговечность

Гарантийный срок эксплуатации блоков из пеностекла с сохранением значений физических характеристик материала равен сроку эксплуатации здания и превышает 100лет. Пеностекло не подвержено старению, так как его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

· Окисление - активный кислород, содержащийся в атмосфере, не оказывает воздействия на пеностекло по причине того, что этот материал состоит из высших оксидов кремния, кальция, натрия, магния, алюминия.

· Эрозия- поскольку пеностекло не имеет растворимых компонентов в своей структуре, не происходит растворения и размыва материала водой

· Температурные перепады - пеностекло имеет очень низкий коэффициент линейного температурного расширения, что позволяет без ущерба для структуры материала переносить суточные и годовые колебания температуры.

· Замерзание воды - высокая водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию

· Деформация - пеностекло недеформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что исключает возможность его усадки, провисания, съеживания и других последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия.

· Активность биологических форм - пеностекло обладает высокой степенью устойчивости к воздействию биологических форм, вследствие чего, оно не наносит вреда структуре материала.

Экспериментальные исследования объектов, утепленных пеностеклом, более 50 лет назад показали отсутствие существенных изменений в структуре пеностекла. [4]

Прочность

Пеностекло является достаточно прочным теплоизоляционным материалом. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Для строительства это важное свойство, так как чем выше прочность на сжатие, тем менее сжимается материал, подвергшийся внешнему воздействию. В то же время сжатие теплоизоляционного приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных свойств конструкции. Пеностекло уникально тем, что является абсолютно несжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения тем самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные «мостики холода». Пеностекло может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя в некоторых случаях не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Стабильность размеров блоков

Пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек и поэтому не дает усадки и не изменяет с течением времени геометрические размеры строительных конструкций под действием веса эксплуатационных нагрузок. Это позволяет сохранить эксплуатационные свойства теплоизоляционного слоя, такие как теплопроводность, прочность, стойкость, форма.

Наличие данного фактора очень важно, так как материалы, размеры которых нестабильны из-за теплового расширения/сжатия или усадки во время эксплуатации могут вызвать повреждение гидроизоляционного и отделочного слоев, образовывать «мостики холода» из-за усадки, провисания или сжатия при охлаждении.

Пеностекло имеет коэффициент температурного линейного расширения, сопоставимый с коэффициентом температурного расширения материалов, из которых состоят классические несущие конструкции: бетон, сталь, кладка из керамического или силикатного кирпича. Эта близость значений гарантирует стабильность размеров пеностекла, уложенного или смонтированного на стальную или бетонную конструкцию.

Устойчивость физических параметров

Пеностекло представляет собой материал, состоящий из замкнутых гексагональных и сферических, имеющих небольшие (меньше микрона) отверстия в стенах, ячеек. Поэтому во время эксплуатации не происходит изменения таких параметров блоков из пеностекла, как теплопроводность, прочность, стойкость, форма и т.д.

Фактор сохранения свойств теплоизоляционного материала с течением времени особенно важен при эксплуатации зданий и сооружений ввиду недоступности материала после завершения работ.

Актуальность сохранения первоначальных значений параметров утеплителя во время эксплуатации здания имеет в современном строительстве первостепенное значение, как по причине повышенных требований, предъявляемых к эксплуатационным качествам здания, так и по причине архитектурного усложнения конструкций здания, где затраты на капитальный ремонт и замену утратившего свои свойства утеплителя сопоставимы с затратами на возведение и постройку.

Устойчивость к химическому и биологическому воздействию

Стекло из которого состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений.

Стойкость к химическому и биологическому воздействию особенно важна при использовании пеностекла в замкнутом, невентилируемом пространстве кровли, стен, цоколя и фундамента. Отсутствие органики позволяет гарантированно избежать ситуаций , связанных с разрушением и деструкцией теплоизоляционного материала под влиянием биологически активной среды.

Пеностекло, кроме всего прочего, очень хороший абразивный материал. В то же время природа еще не создала ни одной биологической формы, способной точить абразивы без быстрой потери естественных приспособлений. Эту особенность пеностекла активно используют при теплозащите зернохранилищ, промышленных пищевых холодильников, складов, так как при использовании пеностекла, помимо теплозащитного слоя, удается создать надежный барьер на пути вредителей.

Негорючесть и огнестойкость

Пеностекло является негорючим материалом, не содержащим окисляющихся компонентов. Технологий производства пеностекла такова, что готовое изделие получается в результате изготовления в печах при температуре, близкой к 1000 °С, поэтому при нагревании пеностекла до высоких температур оно лишь плавиться как обычное стекло, без выделения токсичных газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции. [5]

Влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность

Так как пеностекло состоит из замкнутых (не герметично) ячеек, оно практически не впитывает влагу и не пропускает влагу, и , следовательно, создает дополнительный гидробарьер. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Экологическая чистота и санитарная безопасность

Экологическая и санитарная безопасность пеностекла позволяет осуществлять утепление ограждающих конструкций не только для помещений, в которых необходима повышенная чистота воздуха (здания образовательного и медицинского назначения, спортивные сооружения, музеи, высокотехнологичные производства и т.п.) , но и для зданий со специальными санитарно-гигиеническими требованиями (пищевая и фармакологическая промышленность, бани и сауны, бассейны, кафе, рестораны, столовые и т.п.). Кроме того, из-за наличия микроотверстий в стенках пузырей, изготовленные из него строительные конструкции имеют не только хорошую теплоизоляцию, но также и способность «дышать». Это особенно важно для создания комфортабельного микроклимата в жилых помещениях. [3]

Недостатки

· Дорогостоящее производство

· Большой вес по сравнению с другими видами теплоизоляционных материалов( ввиду высокой плотности пеностекла)

· Нестойкость к ударным воздействиям

· Для изготовления скорлуп или блоков требуется дополнительное оборудование, что ведет к увеличению стоимости блочного пеностекла

· Нецелесообразность использования пеностекла в малоэтажном строительстве, так как в среднем, через 50 лет требуется реконструкции здания и часто уместнее применять более дешевые и удобные в монтаже традиционные материалы.



2.5 Применение

пеностекло плотность размер теплофизический

Свойства пеностекла позволяют применять этот материал достаточно широко.

Оно может использоваться в промышленном, строительном и жилищно-коммунальном комплексах в качестве универсального теплоизолятора, а так же в сельском хозяйстве и индивидуальном строительстве, где важно сочетание его экологической чистоты и теплоизоляционных качеств.

Области, где применение пеностекла эффективнее использования других теплоизоляционных материалов.

· Высотное строительство (по причине высокой прочности и огнестойкости материала)

· Теплоизоляция больших по площади, а также эксплуатируемых и имеющих сложную геометрическую форму кровель

· Создание теплоизоляционных конструкций в здания эксплуатируемых в сложном температурно-водном режиме (портовые сооружения, бассейны, аквапарки и т.д.)

· Реставрация старинных зданий

· Теплоизоляция подземных конструкций и сооружений

· Устройство теплозащиты в промышленности, особенно пищевой и фармакологической( по причине санитарной безопасности и чистоты пеностекла)

· Теплоизоляция трубопроводов и тепловых агрегатов( по причине широкого температурного режима применения)

· химическое и нефтехимическое производство ( про причине стойкости к кислотно-щелочному воздействию, а также воздействию активных углеводородных жидкостей и газов)

· пеностекло практически безальтернативно в атомной промышленности, так как имеет самый высокий класс пожаробезопасности и огнестойкости среди всех классических строительных теплоизоляционных материалов

Низкая плотность пеностекла в совокупности с высокими теплоизолирующими свойствами, позволяет использовать его в качестве наполнителя для легковесных панелей, сухих строительных смесей и теплоизоляционной штукатурке. Благодаря высокой морозоустойчивости, пеностекло используют и в качестве теплоизолирующего слоя дорожного полотна.

Таблица 2.1 Сравнение пеностекла с основными видами теплоизоляционных материалов

Характеристика	Стекловата	Целлюлозная вата	Пенополиуретан	Пеностекло
Основное достоинство	Невоспламеняемость	Низкая теплопроводность	Простота производства	Широкий темп диап.
Коэф. Теплопроводности ВТ/м*К	0,034-0,046	0,032-0,041	0,03-0,047	0,035-0,065
Плотность г/см3	0,05-0,2	0,035-0,065	0,04-0,085	0,09-1,2
Огнестойкость (гост 302443-94)	Нг(негорючие)	Г2 (вторая группа горючести)	Г2-Г4	НГ
Водопоглощение за 24 часа при полном погружении в воду не более % объема	5		2	5
Температура применения	-60 … +300	Не ограничена	-130…+130	-250…+500
Срок службы	50 лет	50 лет	20 лет	100 лет

2.6 Вывод из обзора научной литературы

Пеностекло является эффективным строительным материалом, с рядом преимуществ: долговечность, эффективная тепло- и звукоизоляция, легкий монтаж, химическая, физическая и биологическая устойчивость, негорючесть, широкий температурный диапазон применения. Технология производства довольно широко распространена. Однако остались открытыми вопросы по количеству газообразователя, его типа и массы, температуры вспенивания.



3. Методическая часть

В качестве основы было взято листовое стекло, предварительно измельченное сначала в ступке, а затем в шаровой мельнице, для достижения удельной поверхности порядка 7000 см²/г. При получении материала был использован порошковый метод с использованием двух видов газообразователей:

1. Окислительно-восстановительный (для создания теплоизоляционного пеностекла) - углерод (C) S_уд = 26000 см²/г.

2. Нейтрализационный (для создания звукоизоляционного пеностекла)- карбонат кальция S_уд = 9000 см²/г.

Готовим образцы , смешивая газообразователь и молотое стекло, получая шихту. Масса шихты 50г из которых 49,5г (99%масс) стекла, 0,5г (1%масс) газообразователя и 49г (98%масс) , 1г (2%масс). Шихта засыпалась в формы и затем помещалась в муфельную печь. Было выбрано 3 температуры вспенивания (850, 900, 950 °С). Достигнув заданной температуры образцы выдерживались при данной температуре 30 минут, затем остывали вместе с печкой. На выходе мы получаем готовый материал. Производим замеры массы , объема , высчитываем значения средней плотности и пористости по формулам (1) и (2).

(1)

(2)

Анализируя полученные данные делаем выбор лучшего материала.



4. Экспериментальная часть и анализ результатов

4.1 Состав пеностекольной шихты

Пеностекольная шихта состоит из помолотого листового стекла с S_уд = 7000 см²/г. Состав шихты приведен в табл 3.1

Таблица 3.1

Химический состав стекломассы.

Компонент	Содержание, масс. %
SiO2	73
Al2O3	1
CaO	9
MgO	3,6
Na2O	13,4

3. Окислительно-восстановительный (для создания теплоизоляционного пеностекла) - углерод (C) S_уд = 26000 см²/г

4. Нейтрализационный (для создания звукоизоляционного пеностекла)- карбонат кальция S_уд = 9000 см²/г

4.2 Зависимость средней плотности от температуры газообразования

Рассчитанные средние значения средней плотности в г/см³ для газообразователя - углерода (°С) при процентном содержании газообразователя, равным 1 и 2% приведены в табл 3.2. и табл 3.3 соответственно.



Таблица 3.2

Результаты определения плотности газообразователь углерод , содержание: 1% масс

Tвспен.(°С)	V (см3)	m (г)	с (г/см3)	с (г/см3) среднее
850	28,31	35,43	30,61	31,14	37,92	34,26	1,10	1,07	1,12	1,10
900	63,75	68,87	65,34	27,26	28,34	26,92	0,43	0,41	0,41	0,42
950	96,24	74,15	117,11	26,22	22,24	29,28	0,27	0,29	0,25	0,27

Точность измерений ±0,05 г/см³

Рис 3.1 Зависимость средней плотности от Т_всп газообразователь - углерод содерж 1% масс

Средняя плотность уменьшается с повышением температуры поскольку вязкость стекла уменьшается, и выделение газовой фазы происходит интенсивнее.



Таблица 3.2.

Результаты определения плотности газообразователь углерод , содержание: 2% масс

Tвспен.(°С)	V (см3)	m (г)	с (г/см3)	с (г/см3) среднее
850	25,93	29,56	23,29	32,15	37,24	29,58	1,24	1,26	1,27	1,26
900	22,23	24,45	25,91	26,64	29,58	31,01	1,21	1,21	1,20	1,20
950	37,48	41,24	29,97	28,62	32,32	22,04	0,76	0,78	0,74	0,76

Точность измерений ±0,05 г/см³

Рис 3.2 Зависимость средней плотности от Т_всп газообразователь - углерод содерж 2% масс.

С повышением температуры от 850 до 950°С средняя плотность уменьшается, поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

При массовом содержании газообразователя в 1% средняя плотность получилась ниже , чем при 2%, поскольку, скорее всего, парциальное давление газов при 2% занчительно выше , чем при 1%, поэтому большая часть газа не задерживается в образце.

Рассчитанные средние значения средней плотности в г/см³ для газообразователя - карбоната кальция (CaCO₃) при процентном его содержании, равным 1 и 2% приведены в табл. 3.3. и табл. 3.4 соответственно.

Таблица 3.3

Результаты определения плотности газообразователь карбонат кальция , содержание: 1% масс

Tвспен. (°С)	V (см3)	m (г)	с (г/см3)	с (г/см3) среднее
850	19,64	21,76	21,7	24,16	27,2	26,47	1,23	1,25	1,22	1,23
900	48,93	45,8	50,02	23,64	21,4	24,12	0,48	0,47	0,48	0,48
950	42,53	59,21	46,51	18,54	26,78	21,36	0,44	0,45	0,46	0,45

Точность измерений ±0,05 г/см³



Рис 3.3 Зависимость средней плотности от Т_{всп ,} газообразователь - карбонат кальция содерж 1% масс

С повышением температуры от 850 до 950°С средняя плотность уменьшается , поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

Таблица 3.4

Результаты определения плотности газообразователь карбонат кальция , содержание: 2% масс

Tвспен. (°С)	V (см3)	m (г)	с (г/см3)	с (г/см3) среднее
850	31,10	25,64	25,83	35,14	27,95	29,45	1,13	1,09	1,14	1,12
900	57,88	46,0	50,17	25,9	21,9	22,4	0,45	0,48	0,45	0,46
950	59,36	62,7	51,66	25,1	26,14	22,57	0,42	0,42	0,44	0,43

Точность измерений ±0,05 г/см³



Рис 3.4 Зависимость средней плотности от Т_всп газообразователь - карбонат кальция содерж 2% масс.

С повышением температуры от 850 до 950°С средняя плотность уменьшается , поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

Оптимальная температура вспенивания 950 , а масс содерж газообразователя 1% , поскольку при дальнейшем повышении массы газообразователя значительных изменений в средней плотности не происходит.

3.3 Зависимость пористости от температуры вспенивания

Рассчитанные значения пористости в % для газообразователя - углерода (C) при процентном содержании газообразователя, равным 1 и 2% приведены в табл 3.5. и табл 3.6 соответственно.



Таблица 3.5

Результаты определения плотности газообразователь углерод, содержание: 1% масс

Tвспен. (°С)	Пористость %	Средняя пористость, %
850	56	57,2	55,2	56,1
900	82,9	83,5	83,6	83,3
950	89,1	88	90	89,05

Точность измерений ±1%

Рис 3.5 Зависимость пористости от Т_всп газообразователь - углерод, содерж 1% масс.

С повышением температуры от 850 до 950 С пористость увеличивается , поскольку уменьшается вязкость стекла и выделение газовой фазы происходит более интенсивно.



Таблица 3.6

Результаты определения плотности газообразователь углерод , содержание: 2% масс

Tвспен. (°С)	Пористость %	Средняя пористость, %
850	50,4	49,6	49,2	49,7
900	52,1	51,6	52,1	51,9
950	69,5	68,7	70,3	69,6

Точность измерений ±1%

Рис 3.6 Зависимость пористости от Т_всп газообразователь - углерод содерж 2% масс

С повышением температуры от 850 до 950°С пористость увеличивается, поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

Максимальная пористость достигается при 950 С , 1% масс содержании газообразователя, так как достигается наибольшее содержание газовой фазы внутри образца.

Рассчитанные значения пористости в % для газообразователя - углерода (C) при процентном содержании газообразователя, равным 1 и 2% приведены в табл 3.7. и табл 3.8 соответственно.

Таблица 3.7

Результаты определения плотности газообразователь карбонат кальция, содержание: 1% масс

Tвспен. (°С)	Пористость %	Средняя пористость, %
850	51,1	50,1	51,5	50,7
900	80,1	81,3	80,7	80,9
950	82,6	81,9	51,6	82,1

Точность измерений ±1%

Рис 3.7 Зависимость пористости от Т_всп газообразователь - Карбонат кальция содерж 1% масс.

С повышением температуры от 850 до 950°С пористость увеличивается , поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

Таблица 3.5

Результаты определения плотности газообразователь карбонат кальция , содержание: 2% масс

Tвспен. (°С)	Пористость %	Средняя пористость, %
850	54,8	56,4	54,4	55,2
900	82,1	80,9	82,1	81,7
950	83,1	83,3	82,5	82,9

Точность измерений ±1%

Рис 3.8 Зависимость пористости от Т_всп газообразователь - Карбонат кальция содерж 2% масс.

С повышением температуры от 850 до 950°С пористость увеличивается , поскольку вязкость стекла уменьшается , и выделение газовой фазы происходит наиболее интенсивно.

Максимальная пористость достигается при 950 С , 1% масс содержании газообразователя, так как достигается наибольшее содержание газовой фазы внутри образца. При увеличении массы газообразователя изменение пористости практически не происходит.



Вывод

1. Для получения теплоизоляционного строительного пеностекла с закрытыми порами используя в качестве газообразователя углерод (С) с S_уд = 26000 см²/г , наиболее оптимальная температура вспенивания 950 °С.

2. Для получения звукоизоляционного строительного пеностекла с сообщающимися порами используя в качестве газообразователя карбонат кальция (CaС_O3) с _Sуд = 9000 с^м2/г. наиболее оптимальная температура вспенивания 950 °С.

3. Минимальная масса газообразователя для получения пеностекла, не ухудшая его физических свойств, равна 1% масс для теплоизоляционного и 2% масс для звукоизоляционного материала.



Библиографический список

1. Павлушкин Н. М. Основы технологии ситаллов учебное пособие для вузов Стройиздат. 1979. - 360 с.

2. Н.М. Павлушкин, Г.Г. Сентюрин, Р.Я. Ходаковская Практикум по технологии стекла и ситаллов учебное пособие для студентов вузов. Стройиздат 1970 / 507-510. С.

3. М. В. Артамонова Химическая технология стекла и ситаллов учебник для вузов. Стройиздат, 1983. - 432с.

4. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск, «Наука и техника», 1975.

5. Шилл Ф. Пеностекло. Производство и применение. Стройиздат 1965г.

6. Минько Н.И., Пучка О.В., Евтушенко Е.И., Нарцев В.М., Сергеев С.В. Пеностекло - современный эффективный неорганический теплоизоляционный материал Фундаментальные исследования. - 2013г.

Библиографические ссылки на электронные ресурсы

1. http://www.cleandex.ru/articles/2010/03/26/penoglass_specialties

2. http://mainstro.ru/penosteklo/

Размещено на Allbest.ru