Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

высококачественных пеносиликатных материалов с равномерной мелкопористой структурой требуется доработка технологии. Экспериментальные исследования взаимосвязи состава шихты, температурно-временного режима, макроструктуры и свойств образцов БПМ на основе кремнеземсодержащих продуктов и нефелинового концентрата позволили подобрать оптимальные условия их получения: гидротермальная обработка при 90-95 °С в течение 5 минут и вспенивание при 675-700 °С в течение 25 минут. В результате исследований получен блочный пеносиликат с низкими показателями плотности и теплопроводности, но в то же время и низкой водостойкостью, которая является общим недостатком практически всех щелочно-силикатных вспученных материалов. Учитывая результаты работ [Леонович и др., 2012; Давыденко, Бакатович, 2015; Kazmina et al., 2016; Манакова и др., 2021], для достижения оптимальной структуры и улучшения характеристик БПМ применили следующие подходы: • использовали исходные сырьевые материалы различной крупности — нефелиновый концентрат фракций -0,315 и -0 ,2 мм; • в состав шихты вводили модифицирующие добавки в виде смеси мела и гипса (соотношение 3 : 1). Получены БПМ с приемлемыми техническими характеристиками, представленными в табл. 2. Как видно, введение в состав шихты смеси мела и гипса при соотношении 3 : 1 обусловливает увеличение водостойкости в 2-3 раза и прочности до 2 раз по сравнению с образцами без добавок. С увеличением на 2 % содержания двухкомпонентной смеси в шихте на 10 % возрастает значение прочности при сжатии образцов и в 1,5 раза снижается водопоглощение материала при незначительном повышении теплопроводности. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1, № 2. С. 20-29. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 20-29. Таблица 2 Характеристика БПМ с добавлением смеси мела и гипса (температура вспенивания 700 °С) Содержание компонентов, мас. % Средняя плотность Рср, г/см3 Прочность при сжатии Ясж, МПа Водо­ поглощение W, % Коэффициент теплопроводности X, Вт/мК Микро­ кремнезем Нефелиновый концентрат, фракция, мм Смесь мела и гипса -0,315 -0,2 53 13 13 8 0,49 2,80 18 0,059 52 9 0,51 2,70 14 0,060 51 10 0,52 3,10 12 0,062 Примечание. Na2O — 13 мас. %. Таким образом, по комплексу физико-химических свойств: плотности, механической прочности при сжатии, теплопроводности — разработанные БПМ соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам аналогичного назначения. Однако особого внимания и дополнительных изысканий требует проведение исследований по улучшению водостойкости пеносиликатов. Требуемые свойства теплоизоляционных пористых материалов достигаются направленным формированием структуры, что подтверждается фотографиями макроструктуры полученных пеносиликатов (рис. 2), различия которых очевидны. Для вспученных теплоизоляционных материалов оптимальной считается структура, состоящая из равномерно распределенных пор с глянцевой поверхностью припорового слоя, разделенных тонкими плотными одинаковыми по сечению межпоровыми перегородками. Наличие такой структуры обеспечивает получение высококачественных материалов. Сопоставительный анализ данных (табл. 2, рис. 2) показывает, что у образцов с добавкой в составе, характеризующихся более равномерной мелкопористой структурой, сравнительно лучшие показатели свойств (прочность, водопоглощение). Варьирование состава введением модифицирующих добавок и технологических параметров позволяет создать условия для улучшения структуры пеностекольных материалов, которая © Суворова О. В., Манакова Н. К., 2022 24