Казьмина О.В.

УДК 666.1.022.8

КАЗЬМИНА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА, докт. техн. наук, доцент,

kazmina@tpu.ru

Томский политехнический университет,

630050, г. Томск, пр. Ленина, 30,

СЕМУХИН БОРИС СЕМЕНОВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

semoukhin@yahoo.com

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2,

Институт физики прочности и материаловедения

Сибирского отделения Российской академии наук,

634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4,

ЕЛИСТРАТОВА АННА ВАСИЛЬЕВНА, канд. техн. наук, инженер,

mukhortova@tpu.ru

Томский политехнический университет,

630050, г. Томск, пр. Ленина, 30,

ОПАРЕНКОВ ЮРИЙ ВАДИМОВИЧ, аспирант,

sprite@sibmail.com

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ВЛИЯНИЕ  МАЛЫХ  ДОБАВОК  ДИОКСИДА  ТИТАНА  НА  ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  ПЕНОСТЕКОЛЬНЫХ  МАТЕРИАЛОВ*

Показано положительное влияние малых (до 1 масс. %) добавок титанового концентрата на механические свойства пеностекла. При добавлении механоактивированного порошка титанового концентрата в пенообразующую смесь в количестве 0,5 масс. % прочность пеностекла при сжатии увеличивается в два раза и составляет 1,8 МПа. Этот эффект обусловлен как изменением макроструктуры пеностекла, так и изменением химического состава аморфной матрицы межпоровой перегородки. При введении порошка титанового концентрата в количестве от 8 до 5 % распределение пор в объеме материала по размерам существенно неоднородно и полимодально, а при концентрациях 0,5–1 % распределение пор однородно и бимодально. При введении малых добавок титанового концентрата значение модуля вязкости образующегося силикатного расплава находится в пределах 1,6–1,7, что является оптимальным для процесса вспенивания.

* Работа выполнена при финансовой поддержке ГЗ «Наука» № 1235.

Ключевые слова: прочность; пеностекло; плотность; диоксид титана; вязкость; макроструктура; распределение пор по размерам.

Библиографический список

  1. Низкотемпературный синтез стеклогранулята из шихт на основе кремнеземсодержащих компонентов для получения пеноматериалов / О.В. Казьмина, В.И. Верещагин, Б.С. Семухин, А.Н. Абияка // Стекло и керамика. – 2009. – № 10. – С. 5–8.
  2. Вспененный теплоизоляционный материал из техногенных продуктов / О.В. Суворов, Д.В. Макаров, Н.М. Кулько, И.С. Кожина // Вестник БГТУ. – 2005. – № 10. – С. 280–283.
  3. Расширение сырьевой базы для получения пеностеклокристаллических материалов / О.В. Казьмина, В.И. Верещагин, А.Н. Абияка // Строительные материалы. – 2009. – № 7. – С. 54–56.
  4. Влияние оксидного состава алюмосиликатного расплава на физико-механические свойства пеноситалла / Д.Р. Дамдинова, А.Д. Цыремпилов, М.М. Зонхиев // Строительные материалы. – 2004. – № 4. – С. 40–41.
  5. Конструкционно-теплоизоляционный материал на основе золошлаковых отходов ТЭС / О.В. Казьмина, Н.А. Кузнецова // Новые огнеупоры. – 2011. – № 3. – С. 51–52.
  6. Вспененные стеклокристаллические теплоизоляционные материалы из природного сырья / Л.К. Казанцева, В.И. Верещагин, Г.И. Овчаренко // Строительные материалы. – 2001. – № 4. – С. 33–34.
  7. Production of alumino-borosilicate foamed glass body from waste LCD glass/ Chul-Tae Lee // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. – 2013. – V. 19. – Issue 6. – Р. 1916–1925.
  8. Self glazed glass ceramic foams from metallurgical slag and recycled glass / I. Ponsot, E. Bernardo // Journal of cleaner production. – 2013. – V. 59. – P. 245–250.
  9. Recycling of sand sludge as a resource for lightweight aggregates / S. Volland, V. Vereshchagin, O. Kazmina, M. Dushkina // Construction and building Materials. – 2014. – V. 52. – P. 361–365.
  10. The use of egg shells to produce Cathode Ray Tube glass foams / H. Fernandes, F. Andreola, L. Barbieri, I. Lancellotti, MJ. Pascual, JMF. Ferreira // Ceramics international. – 2013. – V. 39. – Issue 8. – P. 9071–9078.
  11. Simple Synthesis of Mesostructured Bioactive Glass Foams and Their Bioactivity Study by Micro-PIXE Method / J. Lacroix, J. Lao, E. Jallot // Journal of physical chemistry. – 2013. – V. 117. – Issue 44. – P. 23066–23071.
  12. Alkali-silica reactivity of foam glass granules in structure of lightweight concrete / G. Bumanis, D. Bajare, J. Locs, A. Korjakins // Construction and building materials. – 2013. – V. 47. – P. 274–281.
  13. Preparation of high strength foam glass-ceramics from waste cathode ray tube / HW. Guo, YX. Gong, SY. Gao // Materials letters. – 2010. – V. 64. – P. 997.
  14. Foam glass processing using a polishing glass powder residue / Y. Attil, M. Guden, A. Tasdemirci // Ceramics international. – 2013. – V. 39. – Issue 5. – P. 5869–5877.
  15. Тенденции развития технологии пеностекла / А.А. Кетов, И.С. Пузанов, Д.В. Саулин // Строительные материалы. – 2007. – № 9. – С. 28–31.
  16. Полифункциональный пеностеклокристаллический радиоматериал / О.В. Казьмина, В.И. Сусляев, Б.С. Семухин, Е.Ю. Коровин / Материалы Международной Крымской конференции «CВЧ-техника и телекоммукационные технологии»: в 2 т. – Севастополь : Вебер, 2013. – С. 772–773.
  17. Оценка вязкости стекла и стеклокристаллической композиции в температурном интервале их вспенивания / О.В. Казьмина, В.И. Верещагин, А.Н. Абияка, Ю.В. Поплетнева // Стекло и керамика. – 2009. – № 7. – С. 6–9.

______________________________

OLGA V. KAZMINA, DSc, A/Professor,

kazmina@tpu.ru,

BORIS S. SEMUKHIN, DSc, A/Professor,

semoukhin@yahoo.com

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

ANNA V. ELISTRATOVA, PhD, Engineer,

mukhortova@tpu.ru

Tomsk Polytechnic University,

30, Lenin Ave., 634050 Tomsk, Russia

YURII V. OPARENKOV, Research Assistant,

sprite@sibmail.com

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

TITANIUM  DIOXIDE  SMALL  ADDITIVES  EFFECT  ON  MECHANICAL  AND  PHYSICAL  PROPERTIES  OF  GLASS  FOAM  MATERIALS

The paper describes a positive effect of small additives of titanium dioxide (up to 1 wt. %) on mechanical-and-physical properties of glass foam. Mechanoactivated titanium dioxide powder added to a foam forming mixture in the amount of 0,5 wt. % increased twice the glass foam compressive strength which came to 1,8 MPa. This effect is conditioned both by modification of the glass foam macrostructure and the chemical composition of the amorphous matrix of the interpore partition. When adding titanium dioxide powder in the amount of 5–8 % the pore-size distribution throughout the material is rather heterogeneous and polymodal while in case of 0,5–1 % amount, it is homogeneous and bimodal. In adding small additives of titanium dioxide, the viscosity modulus of silicate melt formed ranges between 1,7 ± 0,1 that is optimum for the foaming process.

Keywords: strength; glass foam; density; titanium dioxide; macrostructure; pore-size distribution.

References

  1. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Semukhin B.S., Abiyaka A.N. Nizkotemperaturnyy sintez steklogranulyata iz shikht na osnove kremnezemsoderzhashchikh komponentov dlya polucheniya penomaterialov [Low-temperature synthesis of granular glass from mixes based on silica-alumina-containing components for obtaining foam materials]. Glass and Ceramics, 2009. No. 10. Pp. 5–8. (rus)
  2. Suvorov O.V., Makarov D.V., Kul'ko N.M., Kozhina I.S.Vspenennyy teploizolyatsionnyy material iz tekhnogennykh produktov [Foam heat-insulating material from technogenic products]. Vestnik BGTU [Bulletin of BSTU]. Belgorod, 2005. No. 10. Pp. 280–283. (rus)
  3. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Abiyaka A.N. Rasshireniye syr'yevoy bazy dlya polucheniya penosteklokristallicheskikh materialov [Widening of raw materials base for production of foam crystal glass materials]. Construction Materials, 2009. No 7. Pp. 54–56. (rus)
  4. Damdinova D.R., Tsyrempilov A.D., Zonkhiyev M.M. Vliyaniye oksidnogo sostava alyumosilikatnogo rasplava na fiziko-mekhanicheskiye svoystva penositalla [Influence of silica-alumina liquid oxide composition on mechanical-and-physical properties of foam glass-ceramic]. Construction Materials, 2004. No. 4. Pp. 40–41. (rus)
  5. Kaz'mina O.V., Kuznetsova N.A. Konstruktsionno-teploizolyatsionnyy material na osnove zoloshlakovykh otkhodov TES [Constructional and heat-insulation material based on ashes and slag waste of thermal power plant]. Refractories and Industrial Ceramics, 2011. No. 3. Pp. 51–52. (rus)
  6. Kazantseva L.K., Vereshchagin V.I., Ovcharenko G.I. Vspenennyye steklokristallicheskiye teploizolyatsionnyye materialy iz prirodnogo syr'ya [Foamed glass crystal and heat-insulating materials based on natural raw materials]. Construction Materials, 2001. No. 4. Pp. 33–34. (rus)
  7. Chul-Tae Lee. Production of alumino-borosilicate foamed glass body from waste LCD glass // Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2013. Vol. 19. Issue 6.Рр. 1916–1925.
  8. Ponsot I, Bernardo E. Self glazed glass ceramic foams from metallurgical slag and recycled glass // Journal of Cleaner Production, 2013. Vol. 59.Рp. 245–250.
  9. Volland S., Vereshchagin V., Kazmina O., Dushkina M. Recycling of sand sludge as a resource for lightweight aggregates . Construction and Building Materials, 2014. Vol. 52. Рp. 361–365.
  10. Fernandes H., Andreola F., Barbieri L., Lancellotti I., Pascual MJ., Ferreira JMF. The use of egg shells to produce Cathode Ray Tube glass foams. Ceramics International, 2013. Vol. 39. Issue 8.Рp. 9071–9078.
  11. Lacroix J., Lao J., Jallot E Simple Synthesis of Mesostructured Bioactive Glass Foams and Their Bioactivity Study by Micro-PIXE Method. Journal of Physical Chemistry, 2013. Vol. 117. Issue 44. Pp. 23066–23071.
  12. Bumanis G., Bajare D., Locs J., Korjakins A. Alkali-silica reactivity of foam glass granules in structure of lightweight concrete. Construction and Building Materials, 2013. Vol. 47. Рp. 274–281.
  13. Guo HW., Gong YX., Gao SY. Preparation of high strength foam glass-ceramics from waste cathode ray tube. Materials Letters, 2010. Vol. 64. P. 997
  14. Attil Y., Guden M., Tasdemirci A. Foam glass processing using a polishing glass powder residue. Ceramics International, 2013. Vol. 39. Issue 5.Рp. 5869–5877.
  15. Ketov A.A., Puzanov I.S., Saulin D.V.Tendentsii razvitiya tekhnologii penostekla [Development trends of foam glass technology]. Construction Materials, 2007. No. 9. Pp. 28–31. (rus)
  16. Kaz'mina O.V., Suslyayev V.I., Semukhin B.S., Korovin Ye. Yu. Polifunktsional'nyy penosteklokristallicheskiy radiomaterial [Poly-functional foam crystal glass radio material]. Proc. Int. Sci. Conf. ‘SHF - Technics and Telecommunication Technology’. Sevastopol': Veber Publ., 2013. Pp. 772–773. (rus)
  17. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Abiyaka A.N., Popletneva Yu.V. Otsenka vyazkosti stekla i steklokristallicheskoy kompozitsii v temperaturnom intervale ikh vspenivaniya [Estimation of glass viscosity and glass ceramic compositions in temperature interval of their foaming]. Glass and Ceramics, 2009. No. 7. Pp. 6–9. (rus)

Статья | (535 Кб)