Формуемость композиции-глина-алюмосиликатная микросфера-методом холодного изостатического формирования

СЕКЦИЯ
СОЗДАНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ИЗДЕЛИЙ, РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
ПОДСЕКЦИЯ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ
И СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОЙИНДУСТРИИ

УДК 666. 952. 2. 001. 5.

А.Г. АФОНИН, аспирант

ФОРМУЕМОСТЬ КОМПОЗИЦИИ
"ГЛИНА - АЛЮМОСИЛИКАТНАЯ МИКРОСФЕРА"
МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ

В связи с потребностью энергосбережения, улучшения механических, теплофизических, акустических свойств и долговечности материалов возникла необходимость создания конструкционных материалов на основе недорогого исходного сырья с заданными свойствами, определяемыми структурными параметрами готового материала. К таким материалам относятся ячеистые материалы с большим содержанием в виде пор (закрытая пористость) или пены (открытая пористость).

Структура зернистых материалов может описываться законом перколяции, согласно которым зерна или поры в объеме материала образуют бесконечный непрерывный или конечный кластер [1]. В работе исследованы свойства керамических ячеистых материалов на основе полых стеклянных микросфер алюмосиликатного состава (легкая фракция золы-уноса Беловской ГРЭС) с большим содержанием пор. Состав полученного материала, на основе сфер в смеси с беложгущейся глиной, подбирался в пределах от 0% до 80% содержания зольной алюмосиликатной микросферы.

Методы компактирования пористых керамических материалов играют важное значение для создания требуемой микроструктуры и текстуры готового материала, полноты протекания физико-химических процессов при обжиге и спекании изделий и, в конечном счете, на получение заданных свойств материала.

Метод холодного изостатического прессования (ХИП) позволяет получать формованные изделия с более высокой плотностью и однородностью, в сравнении с методами одноосного прессования, экструзии, шликерного литья [2, 3].

Применение метода ХИП может позволить уплотнить формовки на основе композиций сырая глина - алюмосиликатные микросферы, как при первичном прессовании, так и при допрессовке после одноосного прессования. Нами проведены исследования влияния давления ХИП на прессуемость спеченных композиций на основе белой глины и полых алюмосиликатных микросфер.

На рис.1. приведены зависимости кажущейся плотности спеченной композиции: белая глина - зольная алюмосиликатная микросфера в зависимости от давления прессования.

Рис. 1 Плотность керамического материала из белой глины в зависимости от содержания зольной микросферы и давления формования

Из рисунков видно, что при давлении ХИП 50 МПа , композиция с содержанием 50 мас. % имеет минимальную кажущуюся плотность. Это, вероятно, связанно с наиболее благоприятной удобоукладываемостью системы микросфера - керамическое связующее. При увеличении давления ХИП минимальная плотность появляется у композиции с более высокой концентрацией микросфер. Это может быть связано с началом раздавливания части микросфер. При давлении ХИП выше 120 МПа плотность композиций становится сравнимой с плотностью эффективного или обычного кирпича.

Моделирование текстуры ячеистых теплозвукоизоляционных материалов на основе спеченных композиций глина - полая алюмосиликатная микросфера с использованием метода холодного изостатического прессования показало, что оптимальным составом (по минимальной кажущейся плотности и максимальной остаточной пористости) является состав глина-микросфера при соотношении 1:1.

Исследования по получению теплоизоляционных материалов на основе полых стеклянных алюмосиликатных микросфер методом ХИП показали возможность управлять текстурой ячеистых материалов с помощью контролируемого процесса компактирования, а, соответственно, и основными свойствами этих материалов.

Изменение перколяционных свойств материалов: упругих, теплофизических и электрофизических, в зависимости от концентрации полых микросфер, описывается полиномами второй степени. Применение материала на основе зольной алюмосиликатной микросферы возможно в качестве теплозвукоизоляционных материалов, электроизоляторов и огнеупоров.

Литература

1. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. М.: Металлургия, 1996, 608 с.

2. Афонин А.Г., Кондратюк А.А. Влияние способа формования на текстуру композиционных материалов на основе алюмосиликатных микросфер/ Нетрадиционные технологии в строительстве. - Томск: Изд. ТГАСУ, 2001, с. 326-330.

3. Афонин А.Г., Коновалов Н.М. Материалы ячеистой структуры с регулируемыми пено-поровыми соотношениями на основе полых алюмосиликатных микросфер, полученные методом холодного изостатического прессования (ХИП)/ Тез. докл. III Всерос. конф. молодых ученых "Физическая мезомеханика материалов". - Томск: ИФПМ СО РАН, 2000, с. 101-102.