Справочник строителя | Теплоизоляционные материалы | ТИМ | Общие сведения

Теория и практика создания композиционной шамотной термостойкой теплоизоляции

Рассмотрены вопросы увеличения термической стойкости шамотных легковесных изделий путем армирования муллитокремнеземистыми волокнами. Исследованы основные свойства, соотношения и грануляция применяемых волокон и связующего компонента с учетом совместного использования. Определены оптимальные режимы роспуска и перемешивания формовочных масс, содержащих волокно. Предложено использование сухого помола компонентов взамен традиционного мокрого.

К л ю ч е в ы е с л о в а: шамотные огнеупорные изделия, пеновый метод, ультралегковес, термическая стойкость, муллитокремнеземистое волокно, сухой помол, поверхностноактивные вещества, огнеупорная глина.

Issues of increasing heat endurance of fire clay lightweight products through the reinforcement of multisiliceous fiber are considered. Fundamental properties, relations and granulation used fibers and binders are tested taking into account the sharing. Best performances of dissolution and mixing of molding compounds that contain fiber are determined. The use of dry ground components is offered instead of traditional wet ground. The result is the creation of self products of increased longevity.

K e y w o r d s: fire clay refractory product, foaming method, ultralightweight, heat endurance, multisiliceous fiber, dry ground, surfaceactive compound, firestone.

В.Н. Соков, В.В. Соков, А.Э. Бегляров

Шамотные легковесные изделия — наиболее массовый вид огнеупоров, широко применяющихся в печестроении и других областях техники. Кажущаяся плотность их колеблется от 1,3 до 0,4 г/см³ [1].

Шамотные легковесные огнеупоры изготавливают в основном пеновым способом и способом выгорающих добавок, первый из них наиболее распространен. Он позволяет получать изделия с меньшей средней плотностью, чем при способе выгорающих добавок. Именно пеновым способом производят наиболее пористые шамотные материалы — ультралегковесные, однако получаемая пеномасса характеризуется весьма низкой структурной прочностью и требует мягкого и продолжительного режима сушки, удлиняя весь производственный цикл. Большое водосодержание пеномасс создает значительные усадочные деформации, искажающие геометрические размеры изделий. Для придания им точных размеров необходимы обрезка и шлифовка, отходы от которых достигают 60 %. Весь процесс занимает много времени, трудоемок и связан с большим расходом электроэнергии и топлива [2].

Термическая стойкость (долговечность) является особенно важной характеристикой пористых огнеупорных материалов вследствие их большой чувствительности к тепловым ударам. Получаемые по пенотехнологии легковесные огнеупоры практически не термостойки. Так, шамотный легковесный огнеупор ШЛБ0,9 выдерживает только 2 воздушные теплосмены, поэтому испытание таких изделий на термоудар не нормируется вообще. Но в связи с тем, что шамотные легковесные огнеупоры в общем объеме производства теплоизоляционных жаростойких материалов составляют почти 80 %, важным является создание именно термостойких легковесных изделий.

При рассмотрении вопросов термической стойкости большое значение придают скорости распространения трещин. Это явление рассматривают как двухстадийное. На первой стадии зарождение трещин в теле обусловливается коэффициентом термического сопротивления. На второй стадии скорость распространения трещин связана с характером микроструктуры керамики. В хрупких керамических материалах рост микротрещин не требует большой затраты энергии, тормозится слабо и протекает до достижения критического размера при том же напряжении, при котором он начался. При наличии структурных микротрещин распространение и рост термических трещин задерживаются, т.е. «технологические» микротрещины являются препятствием для распространения «термических» трещин [3]. Поэтому повышение термической стойкости материалов сводится к нахождению и увеличению допустимых термических напряжений, возникающих в теле при неравномерном нагреве [4].

О влиянии пористости на термическую стойкость имеются противоположные суждения. Некоторые исследователи полагают, что при наличии пор стойкость к термическим ударам возрастает, если они округленные и значительные по размерам, так как в них могут останавливаться распространяющиеся трещины и может происходить ослабление концентрации напряжений. Часто наблюдается только поверхностное растрескивание, а не полное разрушение образца, причем действующие высокие напряжения значительно уменьшаются даже на небольшой толщине образца. Другие исследователи [5], наоборот, считают, что наличие пор снижает стойкость материала к термическим ударам.

Мы считаем, что повышение пористости снижает долговечность, так как с ее ростом уменьшаются теплопроводность и прочность, что в свою очередь неблагоприятно влияет на термостойкость.

Повышение срока службы легковесных изделий зависит от многочисленных факторов и связано с определенными трудностями, так как теплоизоляционные материалы должны обладать низкими теплопроводностью и теплоемкостью при достаточно высокой механической прочности [6]. На наш взгляд, самым эффективным приемом повышения термостойкости легковесных изделий является армирование их межпоровых перегородок. Композиционный материал из разнородных компонентов может дать эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого будут отличаться от свойств каждого из его составляющих. Изменяя соотношения в композиции между волокнистым заполнителем и связующим материалом (матрицей), можно в широких пределах регулировать структуру материала и изменять в нужном направлении его свойства. Среди высокотемпературных волокон наибольшее распространение получили муллитокремнеземистые, относительно недорогие и широко выпускаемые промышленностью. Температура их применения 1200…1250 °С. При использовании муллитокремнеземистых волокон необходимо считаться с тем, чтобы максимальные температуры применения матрицы и армирующего компонента были равнозначны, т.е. полностью бы использовались потенциальные возможности каждого компонента. Так, армированный шамотный материал со средней плотностью 1200 кг/м³ изза низкой температуры службы волокна может быть использован только до 1250 °С, хотя материал с такой плотностью выдерживает более высокие температуры. Согласно стандарту при такой температуре должен работать шамотный легковесный огнеупор плотностью 800 кг/м³. Поэтому введение муллитокремнеземистой ваты более целесообразно для армирования шамотных изделий с низкой плотностью, температура применения которых соответственно колеблется от 1150 до 1250°С.

В отличие от неармированных материалов, где определяющую роль в упрочнении играет матрица, основной вклад в прочность композиции вносит каркас из волокон, а роль матрицы ограничивается лишь передачей ему напряжений и сохранением формы изделий. Однако введение высокопрочных волокон в хрупкий керамический материал не всегда приводит к желаемому результату. Дело в том, что керамические материалы, обладая малой прочностью при растяжении, обычно характеризуются высоким модулем упругости. Поэтому если армирующие волокна не будут обладать более высоким модулем упругости, чем армируемый материал, цель не будет достигнута, так как в этом случае удлинение матрицы будет недостаточным для того, чтобы передать значительную часть нагрузки армирующим элементам, и приведет к образованию трещин. При этом материал будет разрушаться, если объемная доля волокна не будет слишком высока. Таким образом, упрочнение достигается в том случае, когда матрица обладает по сравнению с волокном более низким модулем упругости.

Рассмотрим условия работы композиционного материала при растяжении, предполагая, что его армирование произведено волокнами, модуль упругости которых выше, чем у армируемого материала. Предположим, что в результате перенапряжения или дефекта одно из волокон разрушилось. Очевидно, что непосредственно в месте разрыва волокно не несет какойлибо нагрузки. Однако на некотором расстоянии от него оно несет такую же нагрузку, как и окружающие его неразорванные волокна. Это связано с тем, что матрица, объединяющая волокна, препятствует смещению концов разорванных армирующих элементов (волокон). Пластическая деформация матрицы в направлении, параллельном приложенному напряжению, противодействует релаксации напряжений в разорванном волокне. Начинают действовать напряжения сдвига, и постепенно возникают силы, удерживающие разорванное волокно от смещения в матрице. Если даже в месте разрыва волокна в матрице образуется трещина, то ее распространение будет предотвращено армирующим действием других волокон при условии достаточно большой насыщенности ими армируемого материала.

Поскольку в композиционном материале матрица создает напряжение, воздействующее на разорванные волокна, принцип комбинированного действия реализуется даже в том случае, когда все волокна окажутся разорванными. Установлено [7], что свойства композиций, армированных непрерывными и короткими волокнами, по существу незначительно отличаются друг от друга.

Поэтому для изготовления термостойких легковесных изделий целесообразно использовать волокна небольшой длины, которые не проходят по всей длине изделия; в пользу этого соображения свидетельствует еще и тот факт, что при термоударе в матрице могут возникнуть разрушающие усилия в различных направлениях. Однако чрезмерно диспергировать волокно нельзя. Установлено, что длина волокна не должна быть менее двадцати его диаметров [8]. Кроме того, короткие волокна легче распределить в формовочной массе и они менее подвержены комкованию при перемешивании.

Для успешного функционирования композиционного материала нужно, чтобы температурные коэффициенты линейного расширения матрицы и волокна имели близкие значения, так как колебание температуры композиции в процессе эксплуатации приводит к возникновению термических напряжений. Таким образом, при выборе компонентов смеси необходимо соблюдать следующие условия:

армирующие волокна должны обладать более высоким модулем упругости, чем керамическая матрица;

температурные коэффициенты линейного расширения керамики и армирующих волокон должны соответствовать друг другу;

целесообразно использовать короткие волокна (отношение длины к диаметру не менее 20:1);

волокна должны равномерно распределяться в массе без образования комков.

Для армирования шамотных легковесных изделий было применено муллитокремнеземистое волокно, которое полностью соответствует вышеперечисленным условиям. Волокно имеет стекловидную структуру, хорошо сопротивляется тепловым напряжениям. Независимо от скорости нагрева и охлаждения оно не растрескивается и не ломается, имеет высокую прочность и эластичность, не разрушается под действием воды и различных масел.

Кажущаяся плотность волокна 60…70 кг/м³, содержание неволокнистых включений (корольков) диаметром выше 0,5 мм не более 3 %. Температурный коэффициент линейного расширения составляет 5,0 * 10^–6 °С^–1.

Для изготовления шамотного огнеупора (матрицы) использовали шамот класса Б. Суворовского РУ по ТУ 165060. Плотность шамота 2,58 г/см³, модуль упругости 9,510³ МПа. Температурный коэффициент линейного расширения шамота (5,0…5,4) * 10^–6, глины ДН1 (4,5…5,5) * 10^–6°С^–1.

Химический состав исходных компонентов приведен в табл. 1.

Для приготовления шамотной смеси использовали 50%й жидкий концентрат СДБ, который перед употреблением разбавляли горячей водой до плотности 1,015…1,020 г/см³.

Т а б л и ц а 1 Химический состав исходных компонентов, %

Компонент	SiO2	Аl2Оз	Fe2О3	CaO	MgO	R2O3	SO3	Потери при прокаливании
Шамот	56,86	35,14	2,97	1,07	1,23	0,6	0,4	0,8
Дружковская глина ДН1	52,57	31,31	0,64	0,75	0,64	2,1	0,38	11,6
Муллитокремнеземистое волокно	53,4	44,2	0,4	0,12	0,17	0,13	—	—

При армировании шамотной массы важное значение имеет распределение волокон по всему объему, так как количество их не превышает 20 %, а эффект от армирования достигается лишь в том случае, когда удается расщепить вату на единичные волокна и равномерно распределить их в формовочной смеси.

Рис.1 Распределение комовой ваты в шамотном легковесном огнеупоре при перемешивании формовочной массы с глиняным шликером в присутствии ПАВ в лопастной (а) и штыревой (б) мешалке

При перемешивании комовой ваты с керамическими компонентами в обычной мешалке (лопастной, винтовой и т.п.) она комкается, при этом глиняная связка внутрь образовавшихся гранул не проходит, так как тонкие волокна (1,5…3,0 мкм) образуют очень мелкую сетку, плохо фильтрующую даже воду. На рис. 1, а видно наличие нераспущенных комков ваты, неравномерно распределенных в шамотном легковесном изделии.

Известно много технологических приемов создания однородной смеси с волокном: подготовка ваты в трепальном устройстве с последующей грануляцией, приготовление смеси в штырьевой мешалке совместно с глиняным шликером, перемешивание в штырьевой мешалке в присутствии ПАВ, распушка ваты в водном 0,1%м растворе СДБ, затем с глиной и выдержка массы в течение 1 сут. В наших исследованиях введение комовой ваты проводили двумя последними приемами. Полученная гидромасса казалась довольно гомогенной, но после обжига в изделиях наблюдались не полностью распушенные комочки ваты (рис. 1, б). К тому же технологический процесс энергоемок. Обращает на себя внимание тот факт, что исследователи во всех случаях перемешивание волокнистого материала и керамического компонента производили в мокром состоянии, а шамот вводили в конце перемешивания. Как известно, каолиновая вата плохо смачивается водой, поэтому глиняная связка не проникает внутрь образовавшихся комков, вследствие чего не происходит распушка ее на отдельные волокна.

Нами было высказано предположение о возможности перехода от мокрой технологии к сухой, начиная процесс с перемешивания ваты с шамотом, основываясь на том, что при этом частички шамота внедрятся в комовую вату, способствуя ее расчленению. В качестве агрегата для перемешивания были выбраны бегуны, используемые в огнеупорной промышленности для помола шамота. В них загружали шамот и каолиновую вату, смесь перемешивали в течение определенного времени, затем добавляли глину и продолжали совместное перемешивание. При этом происходил помол шамота и частично волокна. Для сохранения армирующих свойств волокна и зернового состава шамота очень важно установить оптимальную продолжительность обработки ингредиентов в бегунах.

С этой целью проведена серия экспериментов, в которых продолжительность перемешивания ваты с шамотом менялась от 30 мин до 3 ч с интервалом 15 мин. В экспериментах использовали только рядовой шамот, который при совместной обработке с волокном в бегунах достигал нужного зернового состава.

Степень распределения ваты в шихте и размеры отдельных волокон изучали под микроскопом, а зерновой состав шамота — ситовым анализом. Полученные результаты приведены в табл. 2 и показаны на рис. 2.

Рис. 2. Степень распределения муллитокремнеземистой ваты в шихте после обработки ее в бегунах в течение 30 (а), 45 (б), 60 (в), 90 (г), 120 (д), 150 (е) и 180 (ж) мин, × 100. Свет отраженный

Т а б л и ц а 2. Изменение зернового состава шамот и размеры волокон в зависимости от продолжительности перемешивания в бегунах

Продолжительность перемешивания, мин	Длина волокна*, мкм	Отношение длины к диаметру	Массовая доля фракций, мм, шамота, %
			>1	<0,5	<0,088
30	160…200	>25	5,3	65	30
45	150…190	>20	3,1	72	33
60	150…180	>20	2,9	76	36
90	100… 120	~20	2,4	80	38
120	80…110	<20	1,8	84	41
150	70…90	<15	1,5	86	42
180	60…80	<10	0,9	88	48

*Диаметр волокна 5…8 мкм

 

Содержание ваты в шихте меняли от 10 до 15 %. Разница во влиянии этого количества на продолжительность перемешивания незначительная, поэтому в табл. 2 приводятся усредненные показатели. Наилучшие результаты получаются при 45…60 минутном перемешивании. С дальнейшим увеличением продолжительности обработки нарушаются как зерновой состав шамота, так и отношение размеров волокон.

Как видно из рис. 2, а, при 30 минутном перемешивании комочки ваты не полностью расщеплены, что препятствует равномерному распределению волокон в смеси. Равномерное распределение достигается при 45…60 минутном перемешивании (рис. 2, б и в). С увеличением времени обработки смеси в бегунах наблюдается уменьшение длины волокна, а после 2часового перемешивания нарушается нужное отношение длины волокна к диаметру (рис. 2, д—ж). Образцы, полученные из шихты при оптимальном времени перемешивания, характеризуются повышенными эксплуатационными свойствами, что обусловлено отсутствием комков ваты и равномерным распределением отдельных волокон.

Таким образом, экспериментально подтвердилось предположение о практически полном расщеплении ваты на отдельные волокна и равномерном распределении их по всему объему за счет внедрения в комочки ваты шамотных частичек при их совместном помоле — перемешивании в бегунах. При обработке в бегунах происходит также адсорбция связующего на отдельных нитях волокон и частичках шамота, что создает при обжиге благоприятные условия для прочного сцепления волокон с матрицей.

Следует отметить, что описанный прием исключает отдельное дробление рядового шамота в трубных мельницах (для получения шамотной пыли), тем самым объединяя две операции в единый технологический процесс.

Приготовленную таким образом смесь можно использовать при получении легковесных огнеупоров способом выгорающих добавок и пенометодом.

Смесь для армирования готовили в следующей последовательности. Муллитокремнеземистую вату и рядовой шамот перемешивали в бегунах в течение 30 мин, затем в смесь добавляли глину и перемешивали еще 5…7 мин. Шликер, приготовленный из сухой смеси, смешивали с технической пеной. Пеномассу разливали в формы; сушку и обжиг производили в заводских условиях по режимам, принятым для изделий ШЛБ0,9.

В производстве термостойких легковесных изделий существенным моментом является определение соотношения всех составляющих, особенно оптимального количества вводимой в матрицу армирующей добавки. В исследованиях часть шамота (от 5 до 20 %) была заменена муллитокремнеземистой ватой. Принимая во внимание, что удельная поверхность ваты гораздо больше, чем шамота, и для прочного сцепления компонентов смеси требуется большее количество связующего, содержание глины увеличили до 20 %. Введение полистирола в количестве менее 6 % не позволяет достигнуть желаемой пористости, и изделия получаются плотностью более 1000 кг/м. При введении более 12 % полистирола средняя плотность изделий достаточно низкая, однако резко ухудшаются их термомеханические свойства, поэтому рациональное содержание полистирола составляет 6…12 %.

Для выявления рационального состава были изучены 60 шихт. Формовочную смесь готовили в лопастной мешалке. Предварительно подвспененный полистирол обрабатывали в мешалке водным раствором СДБ в течение 1…2 мин, после чего в него засыпали отдельно приготовленную в бегунах сухую смесь из шамота, глины и ваты.

 

Готовую смесь влажностью 48…50 % укладывали в перфорированную форму, закрывали крышкой и сушили в туннельных сушилах в течение 8…10 ч. Сырец обжигали при 1250…1280 °С.

Рис.3 Дифференциальные кривые нагревания смесей: 1 — заводской состав (шамот 90%, глина 10%); 2 — шамот 75%, вата 10%, глина 15%; 3 — шамот 70%, вата15%, глина 15%; 4 — шамот 65%, вата 15%, глина 20%

На рис. 3 показаны дифференциальные кривые нагревания смесей (шамот, глина, волокна). Первый незначительный растянутый эндотермический эффект с максимумом при 140 °С связан с удалением слабосвязанной адсорбционной воды, второй, более интенсивный эндотермический эффект с максимумом при 570°С вызван удалением из кристаллической решетки каолинита гидроксильных групп (химически связанная вода). Небольшой экзотермический эффект с максимумом при 970 °С обусловлен процессом кристаллизации продуктов распада каолинитовой глины; возможно, при этой температуре происходит и частичная кристаллизация волокон.

Как и следовало ожидать, характер дифференциальных кривых такой же, как и у обычных шамотных материалов, изменяется только величина термических эффектов в зависимости от содержания муллитокремнеземистых волокон и глины в смеси.

На основании проведенных испытаний установлено следующее:

полистирол, уменьшая кажущуюся плотность, улучшает теплоизоляционные свойства легковесных изделий, но увеличение его содержания в массе сверх определенного предела (более 10 %) хотя и повышает пористость, но одновременно вызывает резкое снижение прочности и соответственно термической стойкости;

с увеличением в шихте количества глины повышаются кажущаяся плотность и прочность изделий, при этом термостойкость их изменяется незначительно;

самое значительное влияние на термическую стойкость легковесных шамотных огнеупоров оказывает муллитокремнеземистое волокно. При содержании волокон 5% термическая стойкость изделий возрастает в 2…3 раза, а с увеличением количества волокна до 10…15 % это влияние становится более значительным и стойкость материала повышается в 8…10 раз. Это обусловлено действием двух механизмов. Вопервых, волокна воздействуют на распределение термического напряжения, уменьшая его концентрацию в легковесном материале, вовторых, даже если волокна не смогут предохранить его от растрескивания под действием термоудара, они тем не менее ограничат распространение трещин и предотвратят катастрофическое разрушение материала, который еще способен работать, несмотря на растрескивание;

при армировании шамотных легковесных огнеупоров наблюдается также повышение их прочности, но она зависит не только от количества введенного в шихту волокна, но и от соотношения волокно : глина. При благоприятном сочетании этих компонентов (не менее 1:1,2) прочность достигает максимума для данного состава. При этом максимум прочности перемещается в сторону повышения количества волокна при соответственном увеличении содержания глины. При недостатке глины для данного количества волокна прочность значительно уменьшается. С увеличением содержания волокна кажущаяся плотность материала значительно уменьшается. Данные по подбору состава сведены в табл. 3, а результаты испытаний — в табл. 4.

Т а б л и ц а 3 Рекомендуемые составы формовочных масс для изделий с заданной средней плотностью

	Средняя плотность шамотного легковесного огнеупоры, кг/м3
Материал	800		700		600		500
	На 1 м3	%*	На 1 м3	%*	На 1 м3	%*	На 1 м3	%*
Шамот, кг	630	51,5 24	551,25	50,4 21.3	472,5	48,97 18,3	393,75	44,6 15.2
Муллитокремнеземистая вата, кг	84	6,87 3,2	73,5	6,6 2,8	63	6,53 2,4	52,5	5,9 2,0
Огнеупорная глина, кг	126	10,3 5,3	110,25	10,1 5.5	94,5	9,7 4.7	78,75	8,9 4.0
Раствор СДБ, л	346	2.85 34,6	317	28,8 31,7	284	29,4 28,4	247	28,02 24,7
Полистирол плотностью 0,11 г/см3, кг	36	2,94 32,8	42,5	3,8 38,7	51,0	5,28 46,2	59,5	6,75 54,1

*В числителе указан процент, занимаемый компонентами по массе, в знаменателе — по объему.

Т а б л и ц а 4 Основные свойства * армированных шамотных легковесных огнеупоров

Свойства	Армированный шамотный легковесный огнеупор, полученный			ШЛБ0,9
	С применением пенополистирола		Пеновым методом
Средняя плотность, кг/м3	800	600	900	900
Предел прочности при сжатии, МПа	3,5	2,5	4,0	2,5
Дополнительная усадка, % при температуре,   С	0,5 1250	0,3 1200	1,0 1300	1,0 1300
Теплопроводность   при   температуре 600 ° С на горячей стороне, Вт/(м • К)	0,23	0,17	0,34	0,40
Термостойкость, теплосмены (1000 С — воздух, до потери 20 % массы)	18	15	9	2
Температура начала деформации,   С, под нагрузкой, МПа: 0,1 0,05	1230 1270	1190 1240	1250 1310	1200 1250

* Огнеупорность всех огнеупоров 1670 °С

Армированные легковесные изделия характеризуются более высокой прочностью, чем изделия ШЛБ0,9, что вызвано образованием прочной плотной корки на всей поверхности изделия; армированный материал характеризуется также более низкой теплопроводностью. Увеличение прочности повышает температуру начала деформации под нагрузкой — важный фактор эксплуатации легковесного огнеупора; в 8… 10 раз повышается термостойкость.

Таким образом, композиция на основе шамотной матрицы и армирующего волокнистого компонента в сочетании с самоуплотнением масс дает возможность повысить эксплуатационные свойства легковеса.

Микроструктуру и химикоминеральный состав изучали на образцах, обожженных в заводских условиях при 1250…1280 °С . Материал состоит из обломков шамота угловатоокруглой формы и отдельных волокон, огнеупорная глина под влиянием температуры аморфизована; окраска слегка бурая. В связующей массе изделия или в обломках шамота довольно редко замечаются зерна кварца, которые не изменились под влиянием температуры. Рентгенограммы показали, что основными кристаллическими компонентами являются кремнеземистые составляющие и муллит. В небольших количествах содержатся корунд и оливин. Сравнение интенсивности дифракционных максимумов показывает, что количественное соотношение кварца с муллитом в заводской пробе значительно больше, чем в армированных.

Микроструктура образцов характеризуется мелкими порами сферической формы. Мелкие поры более закрытые, их диаметр 0,25… 0,40 мм, более крупные поры — открытые, их диаметр превышает 0,40 мм, а в отдельных случаях достигает 1,5 мм. Волокна расположены хаотично, их концы прочно скреплены с матрицей. Глиняная связка хорошо обволакивает зерна шамота и волокна и способствует их прочному сцеплению.

На образцах, выдержавших свыше 10 теплосмен, наблюдается потемнение буроватых обломков шамота, что указывает на степень кристаллизации муллита шамотных обломков. Волокна ваты, судя по показателю преломления, значительно изменились изза проходящей в вате кристаллизации. Количество волокон уменьшилось. Встречаются участки с образованием иголочек муллита в стеклообразной массе. Они образуются от периферийной части стекловидного участка, создавая как бы путаносетчатое строение. В единичных случаях встречается участок мелкозернистого муллита, носящий локальный характер в массе материала. Зерна кварца покрыты сетью мелких трещин с образованием кристобалита.

На рис. 4 приведены материалы, выдержавшие 12, 15, 18 воздушных теплосмен 20 — 1000 — 20 °С. Видно, что волокно сохраняет свою форму, но закреплено в матрице лишь одним концом и не покрыто глиняной связкой. Трещин и посечек на волокнах не наблюдается. После 18 теплосмен пористость становится больше, поры углубляются и соединяются, волокна начинают разрушаться, изза чего термостойкость материала снижается.

Анализируя полученные данные, можно заключить, что шамотный легковесный материал характеризуется такими трудно совместимыми свойствами, как низкие плотность и теплопроводность, высокие прочность и термостойкость.

Рис. 4 Структура армированного шамотного легковесного огнеупора, выдержавшего 12 (а), 15 (б) и 18 (в) воздушных теплосмен, × 450. Свет отраженный

---

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Соков В.В. Теплоизоляционные жаростойкие материалы из самоуплотняющихся масс. М. : МГСУ, 2003. 380 с.

2.   Соков В.В. Новая эффективная высокотемпературная теплоизоляция, синтезируемая в электротермосиловом поле. М. : Молодая гвардия, 2000. 402 с.

3.   Соков В.Н., Соков В.В. Высокотемпературная теплоизоляция нового поколения // Промышленная тепловая изоляция. Применение и производство : науч.техн. конф., Москва, 2004 / ОАО «Теплопроект». М., 2004.

4.   Соков В.Н. Высокотемпературный корундовый материал волокнистого строения // Информационная среда вузов : материалы XI Междунар. науч.техн. конф. / Иван. гос. архит.строит. акад. Иваново, 2004. С. 134—136.

5.   Соков В.В.Создание легковесных огнеупоров на основе активной выгорающей добавки // Новые огнеупоры. 2003. № 5. С. 62—63.

6.   Соков В.В. Теплоизоляционные материалы с внутренним перераспределением свойств // Новые огнеупоры. 2004. № 4. С. 46—47.

7.   Мишин В.М., Соков В.Н. Теоретические и технологические принципы создания теплоизоляционных материалов нового поколения в гидротеплосиловом поле М. : Молодая гвардия, 2000. 352 с.

8.       Соков В.Н.Новый вид корундовых волокон и самоомоноличивающиеся изделия на их основе // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. № 5. С. 8—12.

---

1.     Sokov V.V. Teploisolyatsionnyye zharostoykiye materialy iz samouplotnyayushchihsya mass. M. : MGSU, 2003g. 380 s.

2.     Sokov V.V. Novaya effektivnaya vysokotemperaturnaya teploisolyatsiya, synteziruemaya v elektrotermosilovom pole. V. : Molodaya Gvardya, 2000. 402 s.

3.     Sokov V.N., Sokov V.V. Visokotemperaturnaya teploisolyatsiya novogo pokoleniya // Promishlennaya teplovaya isoliatsya. Primenenie i proisvodstvo : nauch.techn. konf., Moskva, 2004 / OAO “Teploproekt”. M., 2004.

4.     Sokov V.N. Visokotemperaturnyy korundovyy material voloknistogo stroeniya // Informatsionnaya sreda vuzov : materialy XI Mezhdunarodnoy nauch.techn. conf. / Ivan. gos. archit.stroit. akad. Ivanovo, 2004. S. 132—134.

5.     Sokov V.V. Sozdaniye legkovesnykh ogneuporov na osnove vygorayushchey dobavki // Novyye ogneupory. 2003. № 5. S. 62—63.

6.     Sokov V.V. Teploisolyatsionnyye materialy s vnutrennim pereraspredeleniyem svoistv// Novyye ogneupory. 2004. № 4. S. 46—47.

7.     Mishin V.M., Sokov V.N. Teoreticheskiye i technologicheskiye printsipy sozdaniya materialov novogo pokoleniya v gidroteplosilovom pole. M. : Molodaya gvardiya, 2000. S. 352.

8.     Sokov V.N. Noviy vid corundovykh volokon i samoomonolichivayushchiyesya izdelia na ikh osnove // Novyye ogneupory i tekhnicheskaya ceramika. № 5. 2000. S. 8—12.

© Соков В.Н., Соков В.В., Бегляров А.Э., 2011

Источник: «Интернет-вестник ВолгГАСУ»