Теплотехнические факторы получения пеностекла
Практическая проверка полученных данных проводилась на обводненном стекле. В обводненном стекле газообразователем является силанольная вода, которая равномерно распределена в объеме сырца. Брикеты обводненного стекла имеют прочность 4,5 – 6,5 МПа, среднюю плотность 1400-1480 кг/м3 в зависимости от удельной поверхности молотого стекла. Обжиг проводили по изотермическому режиму при 800 0С, 850 0С 900 0С. Полученные образцы имели практически правильную геометрическую форму, наружная поверхность оплавилась в разной степени. В середине образцов формировалась полость (рисунок 2) по описанной выше схеме.
время, минуты
Рисунок 1 - Зависимость изменения температуры в центре от времени при постоянной температуре на поверхности 850 0С (для прессованных образцов).
Рисунок 2 – Структура дефекта вспученного пеностекла при температуре 850 0С
Для устранения дефекта в виде полости выявленного в структуре пеностекла выполнены теоретические исследования и проведен расчет теоретической кривой изменения температуры в центре образца в зависимости от температуры поверхности. Выявлено время необходимое для выравнивания температурных полей поверхности и середины образца и предложен режим для получения бездефектного пеностекла на лабораторных образцах-цилиндрах размером 5 · 5 · 3 см.
Изотермическую выдержку в данном случае целесообразно заканчивать когда окончательно процессы вспучивания еще не завершились и газообразователь еще не полностью исчерпал свои возможности. Постепенное снижение температуры среды позволяет реализовать возможности неиспользованного газообразователя в средине образца. При снижении температуры среды снижается температура поверхности и осуществляется фазовый переход «пиропластическое состояние – твердое тело». Блок в целом находится под действием значительного избыточного давления со стороны его внутренней части, находящейся в состоянии вспенивания. Фиксированные границы поверхностных слоев создают жесткие границы для середины, находящейся в пиропластическом состоянии, дефекты залечиваются.
Образцы, обожженные по установленному режиму, не имели дефекта структуры в виде полости. Полученное пеностекло имеет среднею плотность 300…400 кг/м3.
Рисунок 4 – Пеностекло, обожженное по расчетному режиму
Другой способ устранения дефекта в виде полости заключается в предварительном просверливании отверстий по торцевым сторонам образца на глубину ¼ части. В данном случае обжиг возможно производить по более жесткому режиму, так как происходит более равномерное распределение температуры по сечению образца. Вспучивание происходит одновременно на поверхности и в центре изделия, а газообразователь не участвующий в процессе вспучивания имеет возможность беспрепятвенно покинуть изделие не образовывая различных дефектов. Образующиемя после обжига отверстия могут служить для крепления готовых изделий. Вспученное пеностекло при помещении сырца по описанному режиму и при помещении его непосредственно в зону вспучивания (Т=850 0С) по данному способу не имеет дефектов, средняя плотность 300…350 кг/м3.