Незначительное увеличение водопоглощения при кипячении «свежих» образцов (1"—3") по сравнению с данными 1'—3', по-видимому, связано с возникновением дополнительных микротрещин при кипячении.

Анализируя полученные результаты, отметим, что повышение водопоглощения строительного и влагозащитного пеностекла (углеродистые газообразователи) является результатом стабилизации структуры, вызванной незавершенностью процесса отжига.

Пеностекло, полученное с использованием карбонатных газообразователей (мел, известняк, мрамор), отличается высоким водопоглощением, которое быстро повышается в начале испытаний при погружении образцов в холодную воду (рис. 6.14, кривая 4) и сразу достигает максимального значения (>70 об. %) при кипячении (рис. 6.14, 4₀). Характер кривых водопоглощения карбонатного пеностекла аналогичен, как и для пеностекла на основе кристаллизующихся стекол, что свидетельствует о наличии в нем большого количества открытых пор и капилляров, образующихся как при вспенивании, так и после завершения процесса отжига вследствие различия коэффициентов линейного расширения кристаллической и стекловидной фаз.

Изменение максимальной скорости охлаждения в процессе отжига от 1,2 °С/мин (эта величина принята в практике Гомельского стеклозавода) до 0,7 и 0,2 °С/мин вызывает снижение скорости водонасыщения с течением времени и конечного прироста W (рис. 6.15).

Результаты испытаний образцов пеностекла 6Н_С на разрыв, отожженных при скорости охлаждения 0,7 °С/мин, непосредственно после отжига и хранения в течение 6 месяцев и 1 года показали возможность разрушения структуры вследствие локальных напряжений, возникающих в связи с незавершенностью процесса отжига. Прочность пеностекла при объемной массе 180 кг/м³ снижается соответственно с 4,4 до 3,0 кгс/см² и далее до 2,5 /кгс/см².

Выполненные нами исследования показали, что сорбционные свойства пеностекла (паропроницаемость, сорбционная влажность, водопоглощение) закладываются на стадии подготовки пенообразующей смеси и формируются в процессе получения пеностекла. Постоянство их зависит от стабильности химического состава стекла и его свойств, важнейшими из которых являются химическая устойчивость и кристаллизационная способность.

5. Некоторые особенности формирования свойств пеностекла

На основе анализа литературных данных и обобщения результатов наших исследований отметим некоторые общие закономерности формирования важнейших свойств пеностекла.

Сравнение прочностных свойств влагозащитного и акустического пеностекла, существенно различающихся характером структуры, свидетельствует об изменении механической прочности его в зависимости от структуры, которая является функцией состава пенообразующей смеси. В связи с этим при необходимости получения пеностекла с максимальной прочностью основное внимание следует уделять синтезу новых составов пенообразующих смесей, критериями оценки которых являются дисперсность стекла и газообразователя, их взаимная активность, реологические свойства исходного стекла и пеномассы в период формирования пеностекла, склонность спеков смеси к кристаллизации. Последнее необходимо рассматривать с учетом не только свойств стекла, но и состава смеси, так как менее активные газообразователи (антрацит, кокс, карбиды, карбонаты, бариты и др.) стимулируют кристаллизацию стекла с поверхности. Наиболее активные газообразователи содержат лишь те составляющие, которые непосредственно участвуют в реакциях газо- и ценообразования. Такими материалами являются высокодисперсные сажи, содержащие максимальное количество углерода в активной форме, газообразный водород и сорбированную воду. Применение высокодисперсных газообразователей способствует также получению мелкопористого пеностекла с минимальной объемной массой, приведенная прочность которого самая высокая.

При длительном пребывании пеностекла в воде прочность его снижается с повышением величины начального (суточного) водопоглощения, что связано с разрушением структуры в результате гидролитического действия воды. Поэтому при получении пеностекла для изоляции низкотемпературных объектов необходимо учитывать химическую устойчивость исходного стекла и возможность получения изоляционного материала с замкнутой мелкопористой структурой.

Прочностные свойства пеностекла при положительной температуре (20—500 °С) такие же, как и у низкопрочных силикатных стекол. В области отрицательных температур (от —20 до —180°С) сопротивление сжатию повышается на 20—33%, а сопротивление изгибу снижается на 42—48%. Причиной таких изменений является возрастающая с понижением температуры «хрупкость» стекла вследствие увеличения его модуля упругости и снижения удельной ударной вязкости. Эти зависимости должны учитываться при синтезе новых составов стекол для получения высокопрочного пеностекла, использование которого предполагается в несущих строительных конструкциях. Для теплоизоляционного (самонесущего), акустического и облицовочного пеностекла изменение прочности исходного стекла можно не учитывать, так как влияние ее на изменение прочности такого пеностекла невелико.

По показателю морозостойкости пеностекло оценивается положительно в воздушно-сухом состоянии и отрицательно при чередующихся теплосменах по схеме вода — холод — вода. Лучшие его виды (W≤0,5 об. %) в этих условиях выдерживают всего лишь несколько теплосмен. Эти свойства пеностекла не связаны с условиями его получения, а являются результатом своеобразной структуры материала и отсутствия капиллярного подсоса в стекле, что приводит к разрушению образцов с поверхности в результате деструктивного действия льда при чередующемся замораживании и оттаивании.

Теплофизические свойства пеностекла зависят от состава пенообразующей смеси, ее свойств, температурно-временного режима получения. Наиболее благоприятные условия для получения пеностекла с минимальным значением λ (0,048— 0,05 ккал/ (м-ч-°С)) обнаружены при применении высокодисперсных пенообразующих смесей с углеродистыми газообразователями, обеспечивающими получение мелкопористого пеностекла с замкнутыми ячейками, степень целостности которых может оцениваться величиной суточного водопоглощения 1%).

Отрицательно влияют на получение пеностекла с лучшими теплофизическими свойствами склонность стекла к кристаллизации и ускоренное охлаждение изделий при отжиге, особенно на заключительных этапах (460—20 °С).