28. Пеностекло: сырьевые материалы, технология произв-ва, физ.-мех.Свойства и применение

Пеностекло– это универсальный пористый звуко- и теплоизол-й материал с замкнутыми стеклянными ячейками, получаемый из смеси тонко измельченного стекла и пенообразователя, напоминающий по своей структуре застывшую пену или пемзу.

Производство пеностекла (П): В наст. время осн-й технологией произ-ва П является т. н. «порошковая»: тонкоизмельчённое силикатное стекло (частицы 2-10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно- углеродом), получившаяся однородная мех-кая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте поступает в специальную туннельную печь. В рез-те нагрева до 800-900°С частицы стекла размягчаются до вязко-жидкого состояния, а углерод окисляется с образованием газообразных СО2 и СО, которые и вспенивают стекломассу. Механизм реакции газо-и пенообразования достаточно сложен и не ограничивается только реакцией окисления углерода кислородом воздуха, более важную роль играют окислительно-восстановительные процессы взаимодействия углерода с компонентами размягчённого стекла. Применяют с этой целью отходы обычного стекла или легко спекающиеся горные породы с повышенным содержанием щелочей - трахит, сиенит, нефелин, обсидиан, вулк. туф. В качестве газообразователей применяют каменноугольный кокс, антрацит, известняк, мрамор. Углеродсодержащие газообр-ли создают в П замкнутые поры, а карбонаты–сообщающиеся. Не следует путать П с продуктами вспенивания водных растворов растворимого стекла. Вспенивание т.н. «жидкого стекла» происходит при температурах около 100—200°С в результате бурного удаления воды из становящегося вязким раствора. Продукт вспенивания растворимого стекла абсолютно не стоек к действию даже холодной воды, в отличие от П, химическая стойкость которого сопоставима с исходным листовым или тарным стеклом.

Характеристики: П выпускают в форме блоков и гранул. Плотность пеностекла - 120-200кг/м. куб. Сорбционная влажность пеностекла - 0,2-0,5%, при ф=97% Теплопроводность пеностекла - 0,04-0,08 Вт/(м·К)(при +10°С) Паропроницаемость пеностекла - 0-0,005 мг/(м.ч.Па) Предел прочности на сжатие - 0,7-4 МПа Предел прочности на изгиб- 0,4-0,6 МПа Температура начала деформации пеностекла - 450°С Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма за счет нак-ния влаги в разрушенных ячейках поверх-го слоя. Шумопоглощение: до 56 Дб Эффективный диапазон температур: от −200°С до +500°С.

Преимущества: Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, П имеет высокую прочность, безусадочность, низкую плотность, долговечность, высокую морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа, способность сохранять эти показатели на протяжении длительного времени постоянными. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не подвержен поражению бактериями и грибами, непроходим для грызунов, не поддерживает горения, не выделяет дыма и токсичных веществ. Подобного сочетания свойств нет ни у одного из известных теплоизоляционных материалов.

Применение

Пеностекло используется главным образом в качестве универсального теплоизолятора: в строительном комплексе; жилищно-коммунальном комплексе; в сельском хозяйстве; энергетике; машиностроении; химической и нефтехимической отраслях; пищевом; бумажном; фармацевтическом и других производствах.

Особенности производства

Произ-во качественного блочного (плитного) пеностекла (а тем более фасонных изделий из него) справедливо считается весьма технически непростой задачей. Причиной тому является сложность физико-химических процессов непосредственно при вспенивании, а также строгие требования к процессам фиксации и охлаждения (отжига) готовой пены. Так, например, фиксация усложняется тем, что стеклу не свойственно резкое твердение при охлаждении (подобно кристаллизации при переходе воды в лёд), а фиксация пеностекла может сопровождаться такими «мешающими» процессами, как экзотермические реакции в стеклянном расплаве, спонтанная кристаллизация (девитрификация) стекломассы, существенная неоднородность температурного поля в вспеннном массиве и т.п. Правильно охладить вспененный блок также непросто— материал обладает крайне низким коэффициентом теплопроводности при известной хрупкости тонких стеклянных ячеек пены. В результате отжиг растягивается на 10— 15 часов и накладывает существенные ограничения на высоту (толщину) отжигаемых блоков (допустимая скорость охлаждения обратно пропорциональна квадрату толщины). Существенно менее сложным является производство гранулированного пеностекла, массовое производство которого менее требовательно к составу стекла и совершенству теплотехнических агрегатов. Гранулированное пеностекло несколько уступает в теплотехнической эффективности блочному, однако, обладая существенно меньшей ценой, пользуется определённым спросом при производстве лёгких бетонов, выполнении теплоизоляционных засыпок и изготовлении геометрически сложных изделий, включая звукоизоляцию.

Технология произ-ва П состоит из следующих этапов: дробление и перемалывание стеклянного боя для получения стеклопорошка с размером частиц порядка 50 мкм; смешивание с пенообразователем; формирование гранул; термическая обработка при температурах свыше 800ºС во вращающихся или туннельных печах для получения гранулированного или блочного пеностекла.

Оборудование Технологический процесс производства пеностекла таков: стеклянный гранулят или стеклянный бой размалывают в тонкий стеклопорошок, используя для этого специальные шаровые мельницы. Затем смешивают с пенообразователем и связующим в смесителях и грануляторах с дальнейшим получением гранулята-полуфабриката