Влияние механоактивации на процессы стеклообразования при получении пеностеклокристаллических материалов
| Вид материала | Документы |
- Форма заявки на участие в Мероприятии, 126.33kb.
- 150100. 62 Металлургия металлургия, 183.45kb.
- Вопросы и программа вступительного экзамена в клиническую ординатуру по программе «психиатрия», 471.9kb.
- Процессы адсорбции стабилизаторов на поверхности наполнителей и их влияние на устойчивость, 20.67kb.
- Сублизингодателя) при его получении По взаимному соглашению сторон предмет лизинга,, 2578.85kb.
- Центр научного знания, 178.12kb.
- Центр научного знания, 187.37kb.
- Центр научного знания, 163.16kb.
- Центр научного знания, 179.67kb.
- Автоматизация в сельском хозяйстве, 64.15kb.
ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА ПРОЦЕССЫ СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ
ПОЛУЧЕНИИ ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
О.В. Казьмина, В.И. Верещагин, А.В. Мухортова, Ю.В. Поплетнева
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Тhe use of mechanical activation of raw material makes it possible to synthesize glass granulate which is a raw material for foamglass at temperatures below 900 oC. The joint mechanical activation of crystalline silica with soda ash permits achieving both the uniform distribution of charge components by size and mechanical introduction of a low-melt substance into pre-surface layers of the refractory. This leads to the partial surface amorphization. Charge preparation, including mechanism in action and effects of mix mechanical activation, promotes a decrease in quantity of the residual crystalline phase in the glass granulate when obtained by low-temperature method.
Получение при относительно невысоких температурах стекловидного материала, использующегося в качестве полуфабриката с последующей переработкой, например, в производстве пеностекла, имеет практическое значение. Низкотемпературный синтез (≤ 900 С) стекловидного материала (далее стеклогранулята) является экономически целесообразным, благодаря отсутствию таких энергоемких операций стекловарения, как осветление и гомогенизация стекломассы. В Томском политехническом университете разработан двухстадийный способ получения пеностекла через промежуточный продукт (стеклогранулят), синтезируемый термообработкой шихты определенного состава. Этот продукт выступает исходным материалом для последующего вспенивания и получения пеностеклокристаллических изделий с заданными характеристиками.
По фазовому составу стеклогранулят представляет собой стекловидный продукт с присутствующими в нем остаточными кристаллами, количество и размер которых определяют плотность и прочность готовых изделий. Основным критерием качества стеклогранулята является наличие в нем не более 30 % остаточной кристаллической фазы. Поэтому одно из условий получения качественного стеклогранулята при низкотемпературной обработке – повышение реакционной способности шихты на стадиях протекания реакций силикато- и стеклообразования.
Цель данной работы – установить влияние предварительной механоактивации (МА) исходной шихты на процессы стеклообразования при получении стеклогранулята при температурах ≤ 900 С.
Кремнеземсодержащий материал является основным и самым тугоплавким компонентом шихты, химическая активность которого во многом определяется его составом и дисперсностью. В качестве кремнеземистого компонента шихты выбран кварцевый песок, представляющий собой побочный продукт обогащения циркон-ильменитовых россыпей Туганского месторождения.
По результатам химического анализа усредненной пробы первичного обогащения содержание оксида кремния в песке составляет 98,15 %; оксида алюминия 0,67; оксида железа 0,009 % масс. По данным рентгенофазового анализа, минеральный состав исследуемого песка представлен преимущественно β-кварцем. Результаты электронно-микроскопических исследований показали, что туганский песок в основном представлен зернами, имеющими остроугольную, осколочную форму, шероховатую поверхность с дефектами в виде микротрещин и раковин, что отличает его от природного кварцевого песка и свидетельствует об относительно высокой химической активности. По данным седиментационного анализа (седиментометр ВС-3), гранулометрический состав песка характеризуется относительно высокой дисперсностью, что имеет решающее значение для начальной стадии твердофазового химического процесса, лежащего в основе низкотемпературного синтеза стеклогранулята.
Реакционную способность твердых веществ можно существенно повысить механической обработкой. Многие механохимические реакции идут при существенно пониженной температуре с такими же скоростями, как и при тепловой активации, требующей высокой температуры. В ряде случаев, помимо ускорения процесса, проведение реакции при пониженной температуре позволяет повысить конечный выход продукта благодаря благоприятному сдвигу положения равновесия.
Из известных способов МА нами были опробованы варианты предварительной активации исходного песка и совместная активация смеси песка с кальцинированной содой. Механоактивацию исследуемых материалов проводили в вибромельнице 2014/В. Продолжительность измельчения, подобранная опытным путем, составляла 4 ч.
Процессы изменения структуры поверхности частиц, происходящие в материале при его активации, исследовали методами рентгенофазового и ИК-спектрального анализов. Результаты ИК-спектров (ИК-Фурье Nicolet 5700), полученных в инфракрасной области 4000...400 см–1, образцов исходного и виброизмельченного кремнезема сравнивали со спектрами безводной кремниевой кислоты (аморфный кремнезем).
Установлено, что контур длинноволновых полос поглощения (4000...3400 см–1) в основном сохраняется, при этом на спектре образца виброизмельченного кремнезема появляется новая полоса поглощения – 3879,4 см–1, которая также присутствует на кривых аморфного SiO2.
Основное отличие наблюдается в области 3400...2000 см–1, в которой все пять полос поглощения, имеющиеся на спектрограмме исходного кремнезема, отсутствуют на кривой виброизмельченного кремнезема, что, вероятно, связано с его поверхностной аморфизацией. Появившаяся полоса 3407,5 см–1 аналогична полосе поглощения аморфного SiO2, что также свидетельствует об их совпадении.
Особого внимания заслуживает область 1250...800 см–1, являющаяся характерной для группы SiO4–. Основное отличие в этой области связано с появлением в образцах виброизмельченного кремнезема двух новых полос поглощения достаточно высокой интенсивности – 1114,4 и 781,7 см–1, абсолютная степень отличия которых не превышает 10 для аморфного кремнезема, имеющего соответственно полосы поглощения 1105,3 и 800,6 см–1. Данный факт указывает на наличие в виброизмельченном кремнеземе связей, характерных для аморфного SiO2.
На спектрах образцов совместно измельченных кремнезема с содой наблюдаются практически те же полосы поглощения, что и на ИК-спектрах отдельного кремнезема и соды, за исключением полос поглощения с максимумами при 3407,5; 2116,2; 1273,8 см–1, которые отсутствуют на спектре смеси. Контур кривых практически идентичен, однако полосы поглощения, характерные для связей карбонат-иона (СО3)2–, становятся более широкими и размытыми, в отличие от узких и интенсивных соответствующих полос, наблюдаемых на образце чистой соды. Очевидно, что различие приведенных спектров связано с внедрением соды в поверхностный слой кремнезема.
Результаты рентгенофазового анализа показали, что наименьшее содержание кристаллической фазы имеет стеклогранулят из шихты на основе совместно измельченных песка и соды, в то время как наибольшее – шихты с применением неактивированных материалов. С увеличением температуры обработки шихты количество кристаллической фазы уменьшается, причем наиболее активно процесс стеклообразования протекает в шихте на основе совместно измельченных материалов (см. таблицу).
Характеристика стеклогранулята
| Шихта | Количество кристаллической фазы стеклогранулята, %, полученного при температурах, С | ||
| 800 | 850 | 900 | |
| Без МА | 32 | 31 | 30 |
| МА отдельных компонентов | 30 | 29 | 26 |
| Совместная МА компонентов | 23 | 19 | 14 |
Сопоставление ИК-спектров и дифрактограмм исходного, аморфного и активированного песка свидетельствует о частичной поверхностной аморфизации кристаллического кремнезема. При этом оптимальной является совместная МА соды и песка, позволяющая получать стеклогранулят с содержанием кристаллической фазы до 15 % при температурах, не превышающих 900 С.
Установлено, что шихты, приготовленные на основе совместно измельченных песка и соды, обладают повышенной химической активностью. Содержание кристаллической фазы в стеклогрануляте, полученном при температурах 850...900 С, в 1,5 – 2 раза ниже по сравнению с шихтами без активации.
Механическая обработка материала в промышленных масштабах – одна из наиболее энергоемких стадий в переработке сырья. Однако экспериментально подтверждается, что дополнительные затраты энергии на МА компенсируются другими технологическими преимуществами, в частности:
использование МА сырья позволяет синтезировать стеклокристаллический материал, являющийся сырьем для пеностекла, при температурах не более 900 С;
совместная МА кристаллического кремнезема с кальцинированной содой дает возможность достичь как равномерного распределения компонентов шихты в объеме, так и механического внедрения легкоплавкого вещества в приповерхностные слои тугоплавкого, что приводит к частичной поверхностной аморфизации;
подготовка шихты, включающая в действие механизмы и эффекты МА смеси, способствует уменьшению количества остаточной кристаллической фазы в стеклогрануляте при получении его по низкотемпературному способу.
Таким образом, установлено влияние МА на процессы стеклообразования при использовании кварцевого песка для получения стеклогранулята, заменяющего стеклобой в производстве пеностекла, по низкотемпературной технологии. Оптимальной является предварительная совместная МА соды и песка, что позволяет получить стеклогранулят с содержанием кристаллической фазы не более 15 % при температурах, не превышающих 900 С.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОСТОЙКОСТИ ПЕНОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.С. Левашов 1, А.В. Пачуев 1, Т.Б. Касаткина 1, Р.В. Горохов 1, Н.Н. Буков 1
В.В. Ревенко 2
1 ГОУ ВПО Кубанский государственный университет, г. Краснодар
2 ЗАО «Базальтопластик», г. Москва
There was researched the effect of various factors on the formation and physicomechanical properties of inorganic heat-insulating foamed silicates. There was studied the problem of water absorption of the mentioned materials. There was researched the effect of a number of manufactured hydrophobic silicone fluids: potassium methylsiliconate, methyl hydrogen silicone polymer, ethyl hydrogen silicone polymer, polyethylsiloxane, and amino functional siloxane polymer in water. There was carried out an analysis of the effect of hydrophobic agents (their amounts) on material waterproofing. The results of our research became the basis to create a heat-insulating foamed silicate with the following features: durability 5 МPa, heat conductivity 0.05–0.06 W/mК, and water absorption 2 %.
Неорганические теплоизоляционные материалы, сочетающие низкую теплопроводность с термостойкостью и негорючестью, являются альтернативой для замены органополимерных утеплителей. Среди последних весьма перспективны щелочно-силикатные пеноматериалы [1], получаемые термическим или холодным вспениванием водных растворов силикатов щелочных металлов или твердых щелочно-силикатных гидрогелей.
Однако широкое практическое применение всех пеносиликатных материалов сдерживает их высокое водопоглощение, приводящее к потере теплоизоляционных свойств и постепенному разрушению самого материала [2]. Для устранения этого недостатка используют несколько подходов: увеличение модуля жидкого стекла, введение водоупрочняющих добавок либо гидрофобизаторов.
В продолжение исследования теплоизоляционных композитных материалов на основе силикатов [3] нами изучено влияние различных водоупрочняющих и гидрофобизирующих добавок на эксплуатационные характеристики пеносиликатов. Жидкостекольную композицию готовили на основе жидкого стекла и микрокремнезема, вводя 3...5 % базальтовой чешуи в качестве эффективного армирующего наполнителя. Полученную смесь гранулировали, сушили и вспенивали в замкнутых формах при температурах 300...450 С.
В качестве гидрофобизаторов опробованы промышленно выпускаемые кремнийорганические жидкости: метилсиликонат калия (ГКЖ-11К), полиэтилгидридсилоксан (ГКЖ-94), полиметилгидридсилоксан (TSF-484), полиэтилсилоксан (ПЭС-5) и водная гидрофобизирующая эмульсия TWR-359. Выбор перечисленных выше жидкостей обусловлен их нетоксичностью и неспособностью выделять при термическом разложении вредные для организма человека вещества. Низкое содержание доли органических веществ в гидрофобизаторах и отсутствие органических растворителей также играет положительную роль. Гидрофобизирующие добавки вводили в количестве 1% от массы композитной смеси пеносиликата. Образцом для сравнения (стандарта) служил пеносиликат, не содержащий гидрофобизирующих добавок. Массовое водопоглощение определяли методами полного и частичного погружения образца в воду (рисунок 1).
 |  |
| а | б |
Рисунок 1 Зависимость водопоглощения пеносиликатов от времени при частичном (а) и полном (б) погружении в воду: 1 – 1 % ГКЖ-11К; 2 – без добавок; 3 – 1 % TWR-359; 4 – 1 % ГКЖ-94; 5 – 1 % TSF-484; 6 – 0,5 % ГКЖ-94 + 0,5 % ПЭС; 7 – 1 % ПЭС
Использование метилсиликоната калия к положительным результатам не привело. Образцы, приготовленные на его основе, в течение первых 15 мин погружения в воду имеют несколько меньшее водопоглощение по сравнению со стандартным образцом, однако через один час их значения сравниваются и далее происходит интенсивное водонасыщение. Кроме того, введение ГКЖ-11К способствует ускоренному разрушению образца под действием воды (в семь раз быстрее стандартного), что связано, по нашему мнению, с высокой щелочностью данного гидрофобизирующего агента, приводящей к снижению модуля силикатной композиции.
TWR-359 представляет собой водную эмульсию аминофункционального силоксана и рекомендуется для обработки бетонов, силикатных кирпичей и т.д. Наши исследования показали, что ее использование при изготовлении пеносиликатов к существенному снижению водопоглощения не приводит.
Применение полиалкилгидридсилоксанов (TSF-484 и ГКЖ-94) позволяет получать материалы с пришитым гидрофобизатором. Это возможно благодаря реакции активных гидридсилоксановых групп с полисиликат-анионами пеносиликата. Как видно из приведенных на рисунке 1 данных, полиалкилгидридсилоксаны дают возможность значи-
тельно снизить водопоглощение. При краткосрочном воздействии воды (до 25 ч) полиметилгидридсилоксан оказывает лучший гидрофобизирующий эффект, чем полиэтилгидридсилоксан, однако при длительном воздействии воды образцы, модифицированные полиметилгидридсилоксаном, разрушаются быстрее.
Как было установлено, при полном погружении образца на величину его водопоглощения существенно влияют размер и распределение пор, чего не наблюдается при частичном погружении. Этим обусловлена разница между двумя видами данных (см. рисунок 1, а, б).
Хорошо видно, что при полном погружении водопоглощение возрастает, однако, учитывая, что данные материалы априори не предполагается использовать в условиях полного и длительного погружения в воду, можно считать, что полиалкилсилоксановые жидкости оказывают полезное и вполне приемлемое гидрофобизирующее действие.
Дополнительно была исследована зависимость водопоглощения пеносиликатов от концентрации ГКЖ-94. Установлено, что при краткосрочном воздействии воды (до 50 ч) наблюдается закономерное снижение водопоглощения при увеличении концентрации гидрофобизирующего агента. Однако длительное воздействие приводит к обратным результатам. Образцы, содержащие 10% полиэтилгидридсилоксана, разрушаются под действием воды через 360 ч, в то время как образцы с 1% полиэтилгидридсилоксана устойчивы в течение 800 ч. Прочность образцов пеносиликата варьируется в среднем от 3 до 5 МПа и зависит как от плотности, так и от равномерности поризации структуры (рисунок 2).
_________________________________
Рисунок 2 Прочность образцов пеносиликата плотностью 0,26 г/см3 (
); 0,31 г/см3 (
) и 0,33 г/см3 (
)____________________________________
Во всех случаях при достижении предельных нагрузок наблюдается хрупкая деформация материала. Теплопроводность получаемых данным методом пеносиликатов составляет 0,05...0,06 Вт/(мК).
Список литературы
1. Малявский Н.И. Щелочно-силикатные утеплители. Свойства и химические основы производства // Российский химический журнал.– 2003.– № 4. – С. 39–45.
2. Лотов В.А. Перспективные теплоизоляционные материалы с жесткой структурой// Строительные материалы.– 2004.– №11.– С. 8–9.
3. Буков Н.Н., Левашов А.С., Горохов Р.В. и др. Перспективы использования базальтовой чешуи при разработке жестких теплоизоляционных плит // Сб. докладов VIII Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (2123 мая 2008 г., г. Белокуриха). – Бийск: БТИ АлтГТУ, 2008. – С. 19–21.
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ ГРАНУЛИРОВАННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
В.А. Лотов, В.А. Кутугин, Н.А. Митина
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
In the article, the results of theoretical and experimental research into the influence of a mineral filler on structurization and properties of granulated heat-insulating material are presented. In the work, the mineral substances raising the silicate module of a composition and the mineral substances decaying with allocation of gases at heating are used. It is established that processing water-glass compositions with silica clay in an autoclave allows obtaining the granulated material with effective porosity, high durability, and water resistance. Using brucite to 20 mass. % allows producing granules with good porosity and mechanical resistance.
В широкий диапазон задач, касающихся повышения эффективности строительных технологий, входит снижение энергетических затрат и материалоемкости при получении высокоэффективных строительных материалов и конструкций. Высокоэффективными считаются материалы, обладающие низкой теплопроводностью, пониженной плотностью, высокой прочностью и водостойкостью. К ним в полной мере можно отнести легкие бетоны на неорганическом пористом заполнителе, в качестве которого в настоящее время используют природные и искусственные материалы – керамзитовый гравий и песок, вспученные горные породы, пенополистирол. Однако большинство из них имеют слабую контактную зону с цементным камнем вследствие отсутствия или слабого взаимодействия вещества заполнителя с продуктами гидратации цемента, что снижает эксплуатационные характеристики легких бетонов [1].
Кроме этого, важнейшей характеристикой легкого заполнителя является равномерная пористость, определяющая его теплофизические и механические свойства, такие как теплопроводность, плотность и прочность. Для обеспечения оптимальных значений теплопроводности и прочности пористого заполнителя необходимо, чтобы плотность получаемых гранул не превышала 250 кг/м3. Водопоглощение гранулированного заполнителя зависит от характера пористой структуры, а водостойкость – от природы вещества гранул.
Проведенные ранее исследования показали возможность получения гранулированного заполнителя на основе минерального наполнителя и гидросиликата натрия.
Цель настоящей работы – установление механизма влияния различных минеральных наполнителей на формирование прочной пористой структуры гранулированного заполнителя и повышение его водостойкости.
В ходе исследования использовали наполнители двух групп:
минеральные вещества, позволяющие увеличить силикатный модуль композиции, что способствует повышению водостойкости материалов;
минеральные вещества, разлагающиеся с выделением газов при нагревании в определенном температурном интервале.
Основная идея первого направления работ заключается в модифицировании жидкого стекла кремнеземсодержащими добавками и получении жидкостекольной композиции, способной при вспучивании и термической обработке давать легкий материал с равномерной пористой структурой и высокой водостойкостью.
В качестве объектов исследования использовали природный тонкомолотый кремнеземсодержащий материал – опоку с содержанием SiO2 85 %, с удельной поверхностью 1500...2000 см2/г и жидкое стекло с модулем 3 и плотностью 1450 кг/м3.
Жидкостекольную композицию с минеральным наполнителем готовили тремя способами.
Смешение опоки с жидким стеклом при нормальных условиях. При этом оптимальное количество вводимого минерального наполнителя составило 10 % масс. Химическое обменное взаимодействие на этапе формирования жидкостекольной композиции минимально. Смесь гранулировали жидкостным способом, полученные жидкостекольные гранулы дополнительно подсушивали до остаточной влажности 35...38 % при температуре до 90 С и затем подвергали двухстадийной термической обработке, включающей в себя: предварительную поризацию – вспучивание при температуре 450 С, при которой получали гранулы размером 8...10 мм с рыхлой непрочной структурой, и вспучивание гранул при температуре 600 С с выдержкой в течение 5...20 мин.
Полученные таким образом гранулы имели достаточно равномерную структуру и низкую плотность, но отличались низкой водостойкостью – разрушались в воде на 5-е сутки.
Введение минерального наполнителя в предварительно подогретое до температуры 80...90 С жидкое стекло. На стадии формирования жидкостекольной композиции часть наполнителя вступает в химическое взаимодействие с жидким стеклом, что приводит к некоторому увеличению модуля жидкого стекла и вызывает частичную гидратацию силикатной и глинистой составляющей минерального наполнителя. Получение гранулированного материала с равномерной высокопористой структурой возможно при введении наполнителя в количестве до 20 % масс., при этом средняя прочность гранул при сдавливании в цилиндре (ГОСТ–9758) составляет до 1,5 МПа при насыпной плотности 168 кг/м3. Такое количество наполнителя позволяет применять механическую грануляцию остывшей до 30...40 С жидкостекольной композиции.
Третий способ предусматривает автоклавную обработку жидкостекольной композиции перед термической поризацией. В этом случае компоненты смеси более активно взаимодействуют, за счет чего повышается её модульность и формируется новая высокополимерная система, способная вспучиваться. Оптимальное содержание наполнителя достигает 25 % масс. Материал становится практически нерастворимым в воде.
Таким образом установлено, что из композиции, содержащей жидкое стекло и опоку и обработанной в автоклаве при давлении 6 атм в течение 2 ч, можно получать гранулированный легкий заполнитель с насыпной плотностью 150...200 кг/м3 и прочностью при сжатии 1,4...2,5 МПа. За счет глубокой модификации исходного жидкого стекла с модулем 3 в автоклаве формируется нанодисперсная структура, исходные компоненты равномерно распределяются и химический состав стекла после термической обработки (600...700 С) приближается к составу нерастворимых стекол.
Второе направление работы посвящено изучению влияния минеральных веществ, разлагающихся при нагревании с выделением газов, на свойства гранулированного материала.
В качестве объекта исследования использовалась тонкоизмельченная бруситовая порода – Mg(OH)2 с содержанием MgO 65...75 % масс. Предварительно было установлено, что оптимальное количество брусита, позволяющее получать гранулы с достаточно высокой прочностью и равномерной пористостью, в жидкостекольной композиции составляет 15...20 % (см. таблицу).
Свойства гранулированного заполнителя с содержанием брусита 20 %
| Время термообработки, мин | Средний размер гранул, мм | Насыпная плотность, кг/м3 | Плотность единичных гранул, кг/м3 | Пористость гранул, % | Прочность при сжатии, МПа | Водо-поглощение, % масс. |
| 5 | 6,72 | 130 | 195 | 91 | 0,75 | 58 |
| 10 | 6,72 | 160 | 198 | 91 | 0,80 | 66 |
| 15 | 6,22 | 180 | 234 | 86 | 1,00 | 63 |
| 20 | 5,88 | 200 | 271 | 85 | 1,03 | 60 |
Гранулы пористого заполнителя получали жидкостной грануляцией жидкостекольных композиций с последующей их поризацией и прокаливанием. Преимуществом данного метода является сохранение силиката натрия в гидратированном состоянии внутри гранул жидкостекольной смеси, прочность которых повышается за счет гелеобразования в их поверхностном слое в результате обменных реакций между силикатом натрия и раствором хлорида кальция, по следующей схеме:
Na2O·3SiO2·nH2O+CaCl2 = CaO·SiO2·mH2O+2Si(OН)4+2NaCl.
Образующиеся в результате этого взаимодействия в поверхностном слое гидросиликаты кальция и гель кремниевой кислоты создают водонепроницаемую, упрочняющуюся во времени оболочку, которая надежно блокирует дальнейшее взаимодействие жидкого стекла с хлоридом кальция. Полученные гранулы жидкостекольной композиции вспучивались при температуре 450 С и затем подвергались термообработке при температуре 600 С с выдержкой 5...20 мин.
Обладая малой растворимостью и находясь в составе жидкостекольной смеси, брусит не разрушает структуру жидкого стекла. Дегидратация брусита происходит при температуре 350...450 С. При температуре 450 С объем водяного пара, выделяемого 1 г брусита, составляет 1 л. Пары воды способствуют более длительному пребыванию смеси в пиропластичном состоянии, интенсифицируют процесс ее поризации и таким образом положительно влияют на формирование равномерной пористой структуры гранул с преобладающим размером пор менее 1 мм и более низкой плотностью.
Однако результаты рентгенофазового анализа предварительно вспученных при температуре 400...450 С в течение 5...7 мин гранул (см. рисунок, а) показывают наличие брусита Mg(OH)2 как основной кристаллической фазы. Это объясняется тем, что силикат натрия в гидратированном состоянии обволакивает (капсулирует) частицы брусита. При резком нагревании до температуры 450 С жидкое стекло вспучивается за счет удаления воды, образующаяся твердая пена действует как термозащита, поэтому частицы брусита не успевают прогреваться до температуры разложения.
При термообработке вспученных гранул при 600 С в течение 20 мин происходит постепенная дегидратация брусита, что позволяет получить равномерную пористую структуру. Гранулы уменьшаются в размере и упрочняются. Вместе с этим в результате выделения водяных паров образуется равномерная закрытая пористость гранул, чем объясняется их высокое водопоглощение и хорошая адгезия с цементной матрицей при получении легкого бетона. Рентгенограмма (см. рисунок, б) прокаленных при температуре 600 С гранул показывает наличие основной кристаллической фазы MgO.
Рентгенограммы предварительно вспученных при температуре 450 С гранул (а)
и прокаленных при температуре 600 °С гранул (б)
Таким образом, рациональный научно-обоснованный выбор минерального наполнителя жидкостекольных композиций позволяет получать гранулированный легковесный теплоизоляционный материал с необходимым набором свойств. Установлено, что вещество оболочки гранулы взаимодействует с продуктами гидратации цемента, в результате чего образуются нерастворимые соединения, что способствует упрочнению контактной зоны гранула – цементная матрица для легких бетонов.