Способ получения конструкционного пористого материала из боя стекла

Ноу-хау относится к области создания композиционных материалов и изделий на их основе и может использоваться для получения и конструкционного материалов строительного, технического и другого назначения в виде блоков или плит. Базовым материалом для получения конструкционных пористых материалов является отходы стекольного смешанного боя, обладающие различным химическим составам и цветом, что определяет невозможность их повторного использования в производстве широкого спектра изделий из стекла. Такие отходы предлагается использовать для получения стекольных вяжущих суспензий (СВС) – специфичных тиксотропных жидкостей с высокой вязкостью, в которых во времени за счет протекания определенных процессов вязкость повышается настолько, что происходит отверждение с образованием монолитной структуры. Отличительной особенностью предлагаемых технических решений от известных, является возможность управления структурой и свойствами СВС путем формирования в результате жидкофазной механохимической активации с добавкой суспензии из минеральной ваты в ее составе раствора силиката натрия, который, при отверждении СВС в течение 14…20 дней за счет поликонденсации в жидкой фазе с рН>10, образует кристаллогидраты, локализованные в объеме монолита СВС, которые при термической обработке играют роль «внутреннего» поробразователя. Достижение получения СВС с максимально возможным (до 5…7 мас.% указанных кристаллогидратов) достигается за счет использования при получении СВС смеси различных фракций стеклобоя: 15…50 мас.% мелкодисперсной (50…1000 мкм) и 50…85 мас.% среднедисперсной (2…10 мм). Так же в СВС вводится добавка суспензии из минеральной ваты в количестве 1…5 масс.% сверх 100%. Такая смесь стеклобоя с указанными диапазонами размеров частиц, обеспечивает получение СВС с определенными вариациями структуры и свойствами в течение 14...20 дней. После отверждения СВС для оптимизации и стабилизации пористой структуры монолит СВС подвергается механической распушке с целью гомогенизации состава и дополнительного вовлечения в получаемый порошок физического воздуха, который при термической обработке с целью получения пористых материалов играет роль «внешнего» порообразователя. Способ получения конструкционных материалов заключается в последовательности выполнения следующих технологических процессов: предварительная подготовка отходов стекла, изготовление суспензии из минеральной ваты, получение СВС из отходов стекла с добавкой суспензии из минеральной ваты методом жидкофазной механохимической активации, естественная или принудительная сушка, распушка, обеспечивающая получение высокодисперсного порошка СВС и термообработка в определенном температурно-временном интервале, приводящая к формированию пористой структуры материала. Важным параметром, определяющим значение пористости, тип пор, их форму, структуру и характер распределения в объеме материала является температурно-временные параметры формирования пористой структуры, которые для описываемого случая для материалов разного назначения могут находиться в следующих диапазонах, tmax,°С/τ,мин: 850...920 / 60...120. Не менее важным критерием, влияющим на показатели пористой структуры, является плотность монолита СВС, определяемая содержанием в ее составе физической влаги, гидратной воды и физического воздуха, являющиеся функцией условий формирования структуры СВС в процессе жидкофазной механохимической активации. Для получения конструкционных материалов форме блоков и плит, сушку можно проводить с использованием сушил различных конструкций или в естественных условиях, после отливки СВС в многоразовые разборные формы, выполненные из полимерных материалов. Наиболее оптимальным вариантом является сушка СВС в герметичных условиях при комнатной или повышенной температуре в течение двух недель, что обеспечивает максимальное «удержание» физической и гидратной воды в объеме СВС. Полученные материалы могут обладать следующими физико-механическими свойствами: плотность, кг/м³- 400...600; предел прочности при сжатии, МПа-10,0...16,0; водопоглощение, %- 0,7...1,1; теплопроводность,Вт/мºС- 0,10…0,25; паропроницаемость- отсутствует. Экологическая и экономическая эффективность предложенных составов и способа обеспечивается использованием для создания конкурентного материала нерециклируемых отходов производства стекла и минеральной ваты.