Разработка и внедрение энергоэффективных экологически чистых строительных материалов на основе кремнеземсодержащих пород и добавок отечественного производства за один нагрев исходного сырья, стойких в условиях агрессивного воздействия химических и биологических сред, повышенных температур и переменной влажности

Актуальность решения указанной научной проблемы.Пеностекло является уникальным строительным материалом на 100% состоящим из стеклянных ячеек. Уникальные характеристики данного материала безусловно зависят от химического состава конечного продукта, а также от термического процесса вспенивания и отжига. Срок эксплуатации данного материала с сохранением всех его физических характеристик (более 100 лет) зачастую превышает срок эксплуатации здания. Материалы на основе пеностекла не дают усадки и не изменяет геометрические размеры с течением времени под действием эксплуатационных нагрузок, коэффициент их температурного линейного расширения, сопоставимый с коэффициентом температурного линейного расширения материалов, из которых состоят классические несущие конструкции: сталь, бетон, кладка из керамического или силикатного кирпича, коэффициент теплопроводности менее 0,070 Вт/м∙К, предел прочности на сжатие при плотность 200 кг/м3 более 1 МПа, диапазон температуры эксплуатации материала из пеностекла – от -200°С до +500°С. Все это гарантирует надежность и качество конечной готовой конструкции и рекомендует в первую очередь использовать данный материал в качестве утеплителя в АЭС, газо- и нефтепромышленности, промышленном и гражданском строительстве.Однако, технология производства пеностекла в современных условиях представляет собой очень сложный и затратный процесс. На первом этапе производят варку стекла. Затем, остывшее стекло размалывают с газообразующими добавками и повторно нагревают с последующим отжигом полученного материала. Не удивительно, что основными производителями данного материала являются иностранные концерны, такие как Pittsburgh Corning (США, Канада, Бельгия, Германия, Чехия), Гомельстекло (Белоруссия), Завод строительных теплоизоляционных материалов (Украина), Lanzhou Pengfei Heat Preservation Co.,Ltd (Китай). Теплоизоляционная продукция на основе пеностекла поставляется сегодня в Россию в основном из-за рубежа и используется только на особо ответственных промышленных (АЭС, ВПК и др.) и социально значимых объектах. В тоже время строительная отрасль, ЖКХ и промышленность испытывают острую потребность в долговечных, эффективных и безопасных теплоизоляционных материалах. На практике приходится применять теплоизоляцию, которая обладает серьезными эксплуатационными недостатками. Это горючие, экологически опасные органические пенопласты и влагоемкие, недолговечные волокнистые утеплители различных марок, используя которые практически невозможно решать задачи тепловой эффективности.В последнее время особо актуальной стала проблема биологической коррозии материалов, которая усиливается при повышенной влажности, циклически действующих температур и других факторов окружающей среды. Ежегодный экономический ущерб от биоповреждений в мире достигает десятков миллиардов долларов. Ухудшается внешний вид зданий и экологическая ситуация в них, а также расширяется перечень заболеваний людей, вызванных микроскопическими организмами. Проблема повышения долговечности строительных конструкций и улучшение экологической обстановки в зданиях и сооружениях разрешается посредством использования биоцидных материалов. Следовательно, важным направлением исследований в современном материаловедении безусловно является получение энергоэффективных экологически чистых строительных материалов с использованием дешевых кремнеземсодержащих пород (диатомит, трепел, опока) и добавок отечественного производства за один нагрев исходного сырья, стойких в условиях агрессивного воздействия химических и биологических сред, повышенных температур и переменной влажности.Научная новизна.Будет разработана технология и предложены оптимальные составы компонентов для получения пеностекла (пеноситалла) с использованием дешевых кремнеземсодержащих пород (диатомит, трепел, опока) и добавок отечественного производства за один нагрев исходного сырья плотностью 200-600 кг/м3 и менее, прочностью до 10 МПа и более, теплопроводностью менее 0,070 Вт/м∙К, с максимальной температурой эксплуатации материала до +500°С и более, стойкого в условиях агрессивного воздействия химических и биологических сред, повышенных температур и переменной влажности.Будут получены результаты исследования фазовых превращений в шихте, состоящей из смеси кремнеземсодержащих пород (диатомит, трепел, опока) и добавок отечественного производства, от содержания составляющих компонентов и температуры ее нагрева с помощью современных физико-химических методов исследований. Планируется установить количественные зависимости изменения физико-механических и теплофизических свойств разрабатываемых энергоэффективных материалов от различных рецептурных факторов, температуры и скорости нагрева шихты и основные закономерности их влияния на процессы структурообразования. Будут выявлены основные зависимости в системе структура–состав–свойства для разрабатываемых материалов на основе кремнеземсодержащих пород (диатомит, трепел, опока) и добавок отечественного производства от содержания его составляющих компонентов, особенностей термообработки и установлена оптимальная дозировка в составах, обеспечивающих повышенную биостойкость композитов.Планируется получить количественные зависимости изменения физико-механических свойств разработанных энергоэффективных материалов на основе кремнеземсодержащих пород (диатомит, трепел, опока) и добавок отечественного производства, экспонированных в стандартных средах мицелиальных грибов, водных растворах кислот и щелочей различной концентрации, условиях повышенных температур и переменной влажности.