Лабораторная работа № 3 Синтез пеностекла и исследование его свойств

Цель работы: получение пеностекла в лабораторных условиях и исследовании его основных свойств.

Основные понятия

Пеностеклом называют материал ячеистого строения, получаемый путем вспенивания стекломассы. На долю газовой фазы в пеностекле приходится 80-95 % объема, на долю стекла — примерно 5-20%. Поры распределены пеностекле равномерно, их диаметр может изменяться от 0,1 до 5 мм.

Пеностекло является одним из наиболее высококачественных и эффективных теплоизолирующих материалов, обладающих уникальным набором свойств, недоступным ни одному из современных действенных теплоизоляторов. Этот материал абсолютно экологически безвреден, имеет неограниченный срок службы при соблюдении правил эксплуатации, легко подвергается обработке, не теряет формы и может применяться практически в любых условиях (переменной влажности, жидких и химически активных сред, частого замораживания, крайнего севера и др.), т.к. состоит почти на 100% из стекла. Помимо теплоизолирующих качеств пеностекло, выработанное по соответствующим технологиям, может применяться как звукоизолирующий и как конструкционный материал для ненесущих строительных систем. Пеностекло с. замкнутыми порами применяют для теплоизоляции, с сообщающимися — для звукоизоляции, с частично замкнутыми — для строительно-изоляционных целей, с микропористым строением — для химической промышленности и др.

Пеностекло обладает следующими свойствами:

1. Биостойкость

Пеностекло является биостойким материалом и ни при каких условиях не поддается разрушающему действию микроорганизмов, бактерий, грибков насекомых и грызунов, благодаря отсутствию органических включений, высокой прочности стекла, остроте сколов и характерному запаху СО₂ и СО, содержащихся в закрытых порах.

2. Морозостойкость

Насыщенное водой пеностекло выдерживает более 30-ти циклов замораживания и оттаивания без значительного уменьшения прочности, что весьма важно для возведения наружных стен зданий и сооружения холодильных установок.

3. Теплопроводность

Теплопроводность материалов зависит от следующих факторов:

• физического состояния и строения, которые определяются фазовым состоянием вещества, степенью кристаллизации и размерами кристаллов, анизотропией кристаллов и направлением теплового потока, объемом пористости материала и характеристиками пористой структуры;

• химического состава и наличия примесей, которые особенно влияют на теплопроводность кристаллических тел;

• условий эксплуатации материала, которые определяются температурой, давлением, влажностью, наличием радиационного облучения, интенсивностью съема теплоты с холодной поверхности материала.

Минимальная теплопроводность для пеностекла до 0,055 Вт/ (мК).

4. Плотность

Материалы с низкой плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности и являются хорошими теплоизоляторами.

Однако теплоизоляционные качества материала зависят не только от объема воздуха, заключенного в порах материала, но главным образом от равномерного распределения воздуха в пористом материале. Материалы с одинаковой плотностью не всегда будут иметь равные коэффициенты теплопроводности. Мелкопористый материал как теплоизолятор будет эффективнее крупнопористого с той же плотностью.

Сравнительная оценка плотности и пористости различных материалов приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1