Исследователи получили патент на экологичный импортозамещающий строительный материал — пористую стеклокерамику. Разработка превосходит аналоги по прочности, теплопроводности, химической и биологической стойкости. Кроме того, при производстве и эксплуатации отсутствует выброс в атмосферу вредных веществ. Благодаря этому стеклокерамику можно использовать при утеплении атомных электростанций (АЭС), строительстве в зонах вечной мерзлоты и создании конструкций в газо- и нефтедобывающей промышленности. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н.П. Огарева.
В настоящее время при строительстве атомных станций используется пеностекло, которое в основном (95%) завозится в Россию из-за рубежа. Однако пористая стеклокерамика позволит импортозаместить его за счет улучшенных свойств, сниженной стоимости и экологичности.
«Технология проста и уникальна: сухой помол кремнистой породы, не требующей никаких газообразующих добавок, и кальцинированной соды с последующим обжигом. Данный состав значительно облегчает процесс производства — получается одностадийная технология, в то время как для пеностекла сначала варится стекло, затем оно остывает, размалывается с газообразующими добавками и нагревается повторно», — комментирует доцент кафедры строительных материалов и технологий МГУ им. Н.П. Огарева, кандидат технических наук Александр Родин.
Разработка мордовских ученых экологична. При производстве аналогов ранее использовалась щелочь. При нагревании она испаряется и может вызывать химический ожог слизистых оболочек и кожи, стать причиной пожара и быстрого износа оборудования. В данной технологии используется сода. Вспенивание порошка происходит за счет минералов цеолита, содержащихся в породе.
Кремнистые породы могут иметь разный химический и минералогический состав. Повышенное содержание кальцита делает структуру стеклокерамики неоднородной. Сейчас ученые работают над улучшением свойств и структуры материала — изучают влияние вида и количества хлорида на свойства стеклокерамики.
Уже доказано, что введение небольшого количества хлоридов в состав шихты (смеси исходных материалов) позволяет получить образцы стеклокерамики в виде блоков с равномерной мелкопористой структурой.
«Мы говорим об импортозамещении пеностекла — его значительный объем сейчас завозится из-за рубежа. В идеале нужна замена на новый материал, пористую стеклокерамику. Разработка наших молодых ученых — это стимул для строительной промышленности, поскольку материал позволит увеличить темпы строительства, и для экономики в целом. По уровню готовности технологии разработка сейчас находится на стадии TRL5, создания производственной технологии. Основным партнером является Комбинат теплоизоляционных изделий в Саранске. Планируется, что этот производитель станет первым выпускать новый экологичный материал», —отметил ректор МГУ им. Н.П. Огарева Дмитрий Глушко.
По словам авторов, пористая стеклокерамика по сравнению с другими материалами обладает рядом преимуществ. У материала более высокая температура использования, он не обрастает плесенью, обладает повышенной термической и химической стойкостью, более легкий и прочный.
Стеклокерамика позволит скорректировать технологию монолитного строительства в высотных домах, утеплять атомные станции, а ее отходы можно использовать в качестве заполнителя для сухих строительных смесей. Кроме того, стеклокерамика может быть интересна для нефте- и газодобывающей промышленности. Благодаря химически стойкому составу, который не пропускает влагу, материал не подвержен коррозии и может быть использован для утепления труб в земле.
В Республике Мордовия большая сырьевая база цеолитсодержащих пород для производства пористой стеклокерамики. Месторождения данных пород есть во многих регионах России (Республика Татарстан, Орловская область и др.). Если отработать технологию, масштабировать производство можно будет по всей стране.
Результаты исследований опубликованы в журнале Materials.