Фундаментальное материаловедение

Исследование коррозионной стойкости базальтовых волокон в агрессивных средах.
Пустовгар Е. А.
студентка
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
E-mail: pustovgar_liza@mail.ru
Развитие энергосберегающих технологий предполагает применение в различных
отраслях народного хозяйства эффективных теплоизоляционных материалов,
отвечающих высоким требованиям долговечности и надежности. Эксплуатация данных
материалов, как правило, сопряжена с воздействиями на них агрессивных сред в
условиях циклических, знакопеременных температурных воздействий и нестационарных
режимах влагопереноса. Диапазон данных воздействий существенным образом
изменяется в зависимости от территориального применения и конструктивного решения
систем теплоизоляции. В настоящее время широкое распространение получили
материалы на основе базальтовых волокон. В период эксплуатации на них
воздействуют различные кислые и щелочные среды, влияние которых может приводить
к изменению их структуры, вплоть до разрушения. В зависимости от состава исходного
сырья и технологии производства базальтовые волокна различных производителей
существенно отличаются друг от друга.
В работе были исследованы базальтовые волокна отечественных и зарубежных
производителей: ФГУП «Лианозовский электромеханический завод», ОАО
«Новгородский завод стекловолокна», ОАО «Ивотстекло», Rockwool (Дания), Paroc
(Финляндия). Были проведены исследования кислотного и щелочного гидролиза
базальтовых волокон различных производителей при непрерывном pH-мониторинге
раствора. Установлено, что волокна отечественных производителей, состав которых
близок к составу природного базальта, устойчивы к воздействию кислой среды в
отличие от обогащенных кальцием волокон зарубежных производителей.
В результате термообработки в окислительных условиях существенно изменяется
характер взаимодействия базальтовых волокон с щелочным раствором за счёт
перераспределения щелочных и щелочноземельных элементов в объеме стекла. При
анализе изменения состава отожженных волокон при различных температурах и
выдержанных в условиях щелочной среды установлено, что состав минеральной
продукции производства ФГУП "Лианозовский электромеханический завод" остается
постоянным в пределах ошибки измерения. Тогда как для образца производства
Rockwool наблюдается уменьшение содержания Na с повышением температуры
термообработки при практически постоянной концентрации K, Ca и других элементов.
По данным метода РФА было установлено, что образцы производства Rockwool
после термообработки от 300 0 С до 700 0 С не содержат кристаллической фазы. Этого
нельзя сказать об образцах минеральной ваты фирмы Paroc, исследование которых
осуществлялось с помощью высокотемпературной приставки в диапазоне температур от
300 0 С до 900 0 С. В результате высокотемпературной обработки происходит изменение
фазового состава стекла, сопровождаемое кристаллизацией новых фаз (Mg,Fe2)O4 и
CaAl2SiO6.
С помощью РСМА проводились исследования образцов минеральной ваты от
производителя Rockwool, взятых с наружной части утеплителя вентилируемого фасада
(ориентация юг, север) здания расположенного в районе интенсивного движения
автотранспорта. Полученные данные показали уменьшение содержания ионов Na в
составе волокна после его эксплуатации в течение трёх лет.
Это можно объяснить взаимодействием щелочных ионов с СО2 и выхлопными
газами с образованием растворимых солей. Данные изменения состава волокна
подтверждают наличие коррозии минеральной ваты в реальных условиях эксплуатации.