Исследование эксплуатационных качеств вспененных материалов на основе жидкого стекла холодного отверждения
Автор: Бессонов И.В., Булгаков Б.И., Александрова О.В., Горбунова Э.А.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Технологии производства строительных материалов и изделий
Статья в выпуске: 5 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. Современная тенденция перехода к негорючим и экологичным теплоизоляционным и звукопоглощающим материалам предполагает развитие исследований в области получения вспененных силикатных композиций, в частности, на основе жидкого стекла холодного отверждения, что является одним из наиболее перспективных инновационных направлений. Важнейшим преимуществом материала на основе вспененного жидкого стекла является его экологичность как на стадии эксплуатации, так и на стадии производства, вследствие применения малоэнергоемкой технологии изготовления, позволяющей получить негорючий материал с высокими теплозащитными и звукопоглощающими свойствами. Методы и материалы. В качестве основных сырьевых компонентов были использованы жидкое натриевое стекло холодного отверждения и пеностекло на основе стеклобоя. Для определения оптимальной отверждающей добавки жидкого стекла были выбраны портландцемент, гашеная известь и этилсиликонат натрия. Теплопроводность исследованных материалов оценивали с помощью соответствующего коэффициента, значение которого зависело от объемного содержания пор в материале, характера пористости и распределения пор по размерам. Пористость определяли расчетно-экспериментальным методом. Снижение водопоглощающей способности оценивали по величине краевого угла смачивания. Сорбционную влажность определяли в соответствии с ГОСТ 24816-2014, а коэффициент звукопоглощения - по ГОСТ 16297-80 на интерферометре. Результаты и обсуждение. Целью исследования являлось изучение тенденций и объяснение причин формирования требуемых эксплуатационных показателей теплоизоляционного и звукопоглощающего материала на основе вспененного жидкого стекла холодного отверждения. Также исследовался вопрос повышения водостойкости материала на основе вспененного жидкого стекла путем подбора эффективной добавки-отвердителя. Выводы. Разработанный теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла холодного отверждения является экологичным, с наличием большого количества мелких и преимущественно открытых пор, сообщающих ему хорошие звукопоглощающие свойства. Проблема высокого водопоглощения материала была решена путем введения портландцемента в качестве отверждающей добавки.
Негорючие теплоизоляционные материалы, силикатные композиции, вспененное жидкое стекло холодного отверждения, параметры пористости, теплопроводность, водопоглощение, сорбционная влажность, звукопоглощение
Короткий адрес: https://sciup.org/142238817
IDR: 142238817 | DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-5-424-437
Список литературы Исследование эксплуатационных качеств вспененных материалов на основе жидкого стекла холодного отверждения
- Н.И. Минько, О.В. Пучка, М.Н. Степанова, С.С. Вайсера. Теплоизоляционные стекломатериалы. Пеностекло: монография / 2-е изд., испр. Белгород: Изд-во БГТУ, 2016. 263 с.
- Мирюк О.А. Ячеистые материалы на основе жидкого стекла // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2015. № 4-5 (17). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/2162
- Душкина М.А. Разработка составов и технологии получения пеностеклокристаллических материалов на основе кремнеземистого сырья. Дисс… канд. техн. наук. Томск. 2015. 196 с.
- Зин Мин Хтет, Тихомирова И.Н. Теплоизоляционные материалы на основе вспененного жидкого стекла // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. XXXI. № 3. С. 34–36.
- Заболотская А.В. Технология и физико-химические свойства пористых композиционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов. Дисс… канд. техн. наук. Томск. 2003. 6.
- Филиппов В.А., Филиппов Б.В. Перспективные технологии обработки материалов сверхвысокочастотными электромагнитнымим колебаниями // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. 2012. № 4 (76). С. 181–184.
- Калганова С.Г., Лавреньтьев В.А., Архангельский Ю. С., Васинкина Е.Ю., Белоглазов А.П. СВЧ-энергия в производстве композиционных материалов // Решетневские чтения. 2017. С. 369–371.
- Хабибулин Ш.А. Разработка составов и технологии получения модифицированного жидкостекольного вяжущего и композиционных материалов на его основе. Дисс… канд. техн. наук. Томск. 2015. 136 с.
- Зин Мин Хтет. Композиционные материалы на основе жидкостекольного связующего для теплоизоляции. Дис. … канд. техн. наук. Москва. 2020. 136 с.
- Mustafa W.S., Szendefy J., Nagy B. Thermal Performance of Foam Glass Aggregate at Different Compaction Ratios. Buildings. 2023:13(7):1844. https://doi.org/10.3390/buildings13071844
- Li X., Cao Z., Xu L., Liu B. Sound Absorption of the Absorber Composed of a Shunt Loudspeaker and Porous Materials in Tandem. Polymers. 2023:15(14):3051. https://doi.org/10.3390/polym15143051
- Silva A., Gaspar F., Bakatovich A. Composite Materials of Rice Husk and Reed Fibers for Thermal Insulation Plates Using Sodium Silicate as a Binder. Sustainability 2023:15(14):11273. https://doi.org/10.3390/su151411273
- Бессонов И.В., Сапелин А.Н. Коэффициенты структуры как критерий оценки теплотехнического качества строительных материалов // Строительные материалы. 2012. № 6. С. 1–2.
- Сапелин Н.А., Сапелин А.Н. Влияние структуры пустот на прочность теплоизоляционных материалов // Строительные материалы. 2011. № 5. С. 1–5.
- Жуков А.Д., Бессонов И.В., Сапелин А.Н., Мустафаев Р.М. Композиционные материалы с регулируемой пористостью // Промышленное и гражданское строительство.2014. № 6. С. 76–79.
- Лесовик В.С., Алексеев С.В., Бессонов И.В., Вайсера С.С. Управление структурой и свойствами акустических материалов на основе пеностеклокомпозитов // Строительные материалы. 2018. № 6. С. 41–44.
- Вайсера С.С. Коэффициент воздухопроницаемости как параметр оценки структуры пеностекла // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 3. С. 70-74.
- Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть 1. Методы проведения экспериментов // Нанотехнологии в строительстве. 2017. Т. 9. № 4. С. 75–92.
- Пучка О.В., Вайсера С.С., Лесовик В.С., Сергеев С.В. Управление процессом структурообразования как фактор формирования стеклокомпозитов функционального назначения // Строительство и архитектура. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 9. С. 6–14.
- Shen L., Tan H., Ye Y., He W. Using Fumed Silica to Develop Thermal Insulation Cement for Medium–Low Temperature Geothermal Wells. Materials. 2022:15(14):5087. https://doi.org/10.3390/ma15145087
- Gomes M.d.G., Bogas J.A., Real S., Moret Rodrigues A., Machete R. Thermal Performance Assessment of Lightweight Aggregate Concrete by Different Test Methods. Sustainability. 2023:15(14):11105. https://doi.org/10.3390/su151411105
- Wang D., Zhuang Q., Li K., Wang Y. Study on Correlation of Mechanical and Thermal Properties of Coal-Based Carbon Foam with the Weight Loss Rate after Oxidation. Materials. 2022:15(14):4887. https://doi.org/10.3390/ma15144887
- Hong S., Yoon M., Hwang H. Fabrication of Spherical Silica Aerogel Granules from Water Glass byAmbient Pressure Drying. Journal of the American Ceramic Society. 2011:94(10):3198–3201. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04765.x
- Inoue S., Morita K., Asai K., Okamoto H. Preparation and properties of elastic polyimide-silica composites using silanol sol from water glass. Journal of Applied Polymer Science. 2004:92(4):2211–2219. https://doi.org/10.1002/app.20239
- Kantro D., Brunauer S., Weise C. Development of surface in the hydration of calcium silicates. The Journal of physical chemistry. 1962:66:(10):1804-1809.
- Kmita A., Hutera B. The influence of physical and chemical parameters of modified water glass on the strength of loose selfsetting sands with water-glass. Metallurgy and foundry engineering. 2012:38:(1):67–71. https://doi.org/10.7494/mafe.2012.38.1.67
- Zellmann H., Kaps Ch. Chemically modified water-glass binders for acid-resistant mortars. Journal of the American Ceramic Society. 2006:89(4):1369–1372. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00887.x
- Малявский Н.И., Журавлева О.И. О возможности замены фторосиликатных отвердителей жидкого стекла на кальций-силикатные в технологии получения щелочносиликатных утеплителей // Вестник Евразийской науки. 2018. № 5. https://esj.today/PDF/04SAVN518.pdf
- Малявский Н. И., Зверева В. В. Кальций-силикатные отвердители жидкого стекла для получения водостойких щелочносиликатных утеплителей // Интернет-вестник ВолгГАСУ. 2015. Вып. 2(38). Ст. 5. http://www.vestnik.vgasu.ru/
- Лотов В.А., Хабибулин Ш.А. Применение модифицированного жидкостекольного, вяжущего в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2015. № 1. С. 72–75.
- Усова Н.Т., Лотов В.А., Лукашевич О.Д. Водостойкие безавтоклавные силикатные строительные материалы на основе песка, жидкостекольных композиций и шламов водоочистки // Вестник ТГАСУ. 2013. № 2. С. 276–284.
- Борило Л.П., Лютова Е.С. Влияние добавки оксида титана на биосвойства силикатных материалов // Вестник ТГУ. Химия. 2015. № 2. С. 101–110.
- Лукашевич О.Д., Лотов В.А., Усова Н.Т., Лукашевич В.Н. Получение водостойких, прочных силикатных материалов на основе природного и техногенного материала // Вестник ТГАСУ. 2017. № 6. С. 151–160.
- Вайсера С.С., Пучка О.В., Лесовик В.С., Алексейцев С.В. Влияние влагосодержания, воздухопроницаемости и плотности материала на его звукопоглощающие характеристики // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 24–27.
- Zhang Z., Wang J., Li Z., Zhang X. Broadband Sound Insulation and Dual Equivalent Negative Properties of Acoustic Metamaterial with Distributed Piezoelectric Resonators. Materials. 2022:15(14):4907. https://doi.org/10.3390/ma15144907
- Kerch H. M., Cosandey F., Gerhard R. A. Imaging of fine porosity in colloidal silica: potassium silicate gel by defocus contrast microscopy. J. Non-Cryst. Solids. 1991:136:119‒125.
- Gajanan Deshmukh, Preeti Birwal, Rupesh Datir and Saurabh Patel. Thermal Insulation Materials: A Tool for Energy Conservation. J Food Process Technol. 2017:8 (4):1‒4. https://doi.org/10.4172/2157-7110.1000670
- Yun T.S., Jeong Y.J., Han T.S., Youm K.S. Evaluation of thermal conductivity for thermally insulated concretes. Energy Build. 2013: 61:125–132. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.01.043
- Papadopoulos A.M. State of the art in thermal insulation materials and aims for future developments. Energy Build. 2005:37:77–86. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2004.05.006
- Al-Homoud M.S. Performance characteristics and practical applications of common building thermal insulation materials. Build. Environ. 2005:40:353–366. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2004.05.013
