Наиболее низкое затухающее вспенивание наблюдается у стекол 1, 2, 6 (рис. 3. 17), несколько более интенсивно, но в коротком интервале температур у стекол 3, 5. Во всех случаях вспененная масса имеет неравномерную структуру, а на ее поверхности образуется плотная спекшаяся корка. После отжига эти стекла (1,2,5 рис. 3.18) имеют структуру с небольшими областями микронеоднородностей или расслоение (стекло 3), иногда с единичными кристаллами (стекло 6).

Кинетика процесса вспенивания алюмоборосиликатных стекол

При термообработке монолитных стекол образование кристаллической фазы наблюдается в интервале температур спекания и вспенивания при 610 °С у стекол 1,2 и несколько позже (735—770 °С) у стекол 3, 5, 6. Количество кристаллической фазы у них, очевидно, различное, поскольку рентгенофазовый анализ фиксирует ее у стекол 1, 2 (а-кристобалит), а у стекол 3, 5, 6 она не обнаружена. После термообработки измельченных стекол а-кристобалит, девитрит и а-кварц присутствуют во всех спеках.

Более интенсивным, возрастающим вспениванием отличаются стекла 4, 7, 8 (рис. 3.17), структура пеностекла ячеистая, равномерная, на поверхности образуется тонкая корка (стекло 8). Структура стекол включает области микронеоднородностей размером 0,1—0,7 мкм (стекла 4, 7), иногда редкие, мелкие (0,2 мкм) кристаллы а-кристобалита (стекло 8). После термообработки монолитных образцов этих стекол кристаллическая фаза отсутствует, однако в их спеках обнаружено небольшое количество (составы 4, 7) или следы (состав 8) а-кристобалита, а-кварца, девитрита (рис. 3.19).

И наконец, интенсивным пенообразованием характеризуются стекла 11, 12, 13: у них достигнут максимальный (4— 4,1) коэффициент объемного вспенивания, которое протекает равномерно в широком интервале температуры (830—890 °С). Пеностекло в этом случае имеет однородную структуру с ячейками величиной 0,4—0,6 мм. В стеклах 12 и 13 отсутствует кристаллическая фаза после термообработки монолитных образцов и спеков. Небольшое расслоение, которое замечено в отожженных образцах этих стекол, сохраняется и в спеках.

Наиболее активное вспенивание (Kv = 4,7—4,9) обнаружено в пробах на основе гидратированных стекол (составы 12' и 13'), содержащих 0,12% связанной воды. Для этих составов характерно также стремление к максимальному вспениванию при более низкой температуре, что подтверждает наши данные о снижении вязкости расплава в присутствии связанной воды (рис. 3.15). Электронномикроскопическое и рентгенографическое исследование гидратированных стекол не подтверждает усиления кристаллизационных явлений в спеках в изученном диапазоне температуры.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи процесса пенообразования в стеклах с их кристаллизационными свойствами. Вспенивание незначительное или затухающее в узком интервале температур характерно для всех стекол, у которых после термообработки формируется кристаллическая фаза. Вспенивание и структура пеностекла заметно улучшаются в более устойчивых к кристаллизации стеклах, у которых кристаллы в небольшом количестве появляются после термообработки их порошков.

Величина допустимых размеров кристаллов по максимальному направлению измерения не должна превышать размер частиц, вызывающих изменение вязкости расплава при температуре максимума вспенивания. Однако это необходимо только для высококачественного пеностекла, например, предназначенного для эксплуатации в условиях глубокого холода (влагозащитное пеностекло).

Для строительного пеностекла величина отдельных кристаллов, очевидно, может быть большей, хотя окончательное мнение по этому вопросу должно быть принято после уточнения влияния кристаллической фазы в процессе формирования элементов структуры пеностекла и изучения его сорбционных свойств — водопоглощения, паро- и газопроницаемости. При этом должны также учитываться данные, полученные при длительных испытаниях изделий и конструкций из пеностекла в натурных условиях.

Исследование алюмомагнезиальных стекол (2Н, 6Н) показывает (рис. 3.20 и 3.21) отсутствие кристаллов, которые можно обнаружить использованными для диагностики методами, и наличие небольших рентгеноаморфных областей микронеоднородностей, связанных, по-видимому, с неполным разрушением кремнеземистой решетки в структуре стекла.

Термообработка монолитных образцов исследуемых стекол в течение 3 ч при 850 °С с последующим резким охлаждением лишь незначительно увеличивает количество областей микронеоднородностей (рис. 3.20, б и 3.21, б), которых значительно больше в спеках пенообразующей смеси (S = 6000 см2/г) (рис. 3.20, в). На рентгенограммах стекла 2Н отчетливо проявляются пики, принадлежащие а-кварцу (d = 3,37) и девитриту (d = 3,08; 2, 96; 2,76).

Введение газообразователей усиливает процесс кристаллизации обоих составов стекол. Так, в присутствии мела (1— 2%) происходит образование кристаллов а-кварца (d = 3,37; 2,12), ß-кристобалита (d=4,15), кристаллов, состоящих, по-видимому, из тридимита и а-кристобалита (d = 4,06; 3,81), девитрита (d=2,76; 2,64; 2,27), а также волластонита (d = 2,97; 2,27) (рис. 3.20, е). Углеродсодержащие газообразователи (кокс, антрацит, сажа) уменьшают количество кристаллической фазы в подвергнутых термообработке пенообразуюЩИХ смесях. Особенно отчетливо это проявляется на образцах, полученных с использованием газовой сажи — газообразователя, наиболее свободного от примесей.

СТРАНИЦЫ: