Оптимизация состава и свойств легких материалов на основе жидкого стекла
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Строительное материаловедение
Статья в выпуске: 4 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. Применение алюмосиликатных микросфер делает возможным получение легких обжиговых материалов повышенной прочности. Использование в качестве связующего жидкого стекла позволяет получать изделия при температуре обжига 400 оС, что значительно снижает энергозатраты по сравнению с керамическими материалами. Цель исследований, изложенных в статье, заключалась в разработке и апробации методики оценки свойств обжиговых изделий на основе жидкого стекла и силикатных микросфер, а также выбора оптимальных рецептурных и технологических параметров. Методы и материалы. В качестве связующего используется жидкое стекло плотностью 1400 кг/м3, а в качестве легкого заполнителя – алюмосиликатные микросферы. Исследование свойств изделий осуществлялось по нормативным методикам. Проведение эксперимента осуществлялось с использованием статистических и цифровых методов. Результаты. Разработана методика прогнозирования свойств обжиговых изделий, и на основании ее применения решены рецептурные и технологические задачи. Установлено, что если нужно получить изделие с наибольшей прочностью при сжатии, то наиболее приемлемым будет состав, содержащий 34% жидкого стекла, а давление формования должно составлять 4,6 МПа. В этом случае прочность на сжатие составит 16,2 ± 0,6 МПа; средняя плотность 711 ± 38 кг/м3 и теплопроводность 0,0114 ± 0,0006 Вт/(моС). Снижение прочности на сжатие при 75 циклах замораживания и оттаивания (по сравнению с прочностью сухих образцов) составляет 8–11%, а при 100 циклах – 11–14%. Обсуждение. В основе формирования свойств и структуры материала лежат процессы: равномерного распределения, вяжущего по поверхности гранул с подпрессовкой системы и кристаллизация вяжущего в процессе обжига с формированием прочных контактов между гранулами. Заключение. Обжиговые материалы на основе микросфер имеют более развитую поверхность единого порового пространства, что оказывает влияние на их водопоглощение, а следовательно, на прочность, теплопроводность и эксплуатационную стойкость.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248526
IDS: 142248526 | УДК: 691.421 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-4-447-456
Optimization of the composition and properties of lightweight materials based on liquid glass
Introduction. The use of aluminosilicate microspheres makes it possible to produce lightweight, high-strength fired materials. The use of liquid glass as a binder allows products at a firing temperature of 400 °C, significantly reducing energy consumption compared to ceramic materials. The aim of the research presented in the article was to develop and test a method for assessing the properties of fired products based on liquid glass and silicate microspheres, as well as to select optimal formulation and process parameters. Methods and materials. Liquid glass with a density of 1400 kg/m³ is used as a binder, and aluminosilicate microspheres are used as a lightweight filler. The properties of the products were studied according to standard methods. The experiment was conducted using statistical and numerical methods. Results. A method for predicting the properties of fired products has been devel-oped, and formulation and process problems have been solved based on its application. It has been established that for a product with the highest compressive strength, the most suitable composition would be one containing 34% liquid glass, and the molding pressure should be 4.6 MPa. In this case, the compressive strength will be 16.2 ± 0.6 MPa; the average density is 711 ± 38 kg/m3 and the thermal conductivity is 0.0114 ± 0.0006 W/(moC). The decrease in compressive strength after 75 freeze-thaw cycles (compared to the strength of dry samples) is 8–11%, and after 100 cycles – 11–14%. Discussion. The formation of the properties and structure of the material is based on the processes of uniform distribution of the binder over the surface of the gra-nules with the pressing of the system and crystallization of the binder during the firing process with the formation of strong contact between the granules. Conclusion. Firing materials based on microspheres have a more developed sur-face of a single pore space, which affects their water absorption, and, consequent-ly, strength, thermal conductivity and operational durability.
