Введение. В настоящее время строительная индустрия РФ требует эффективных, конкурентоспособных стеновых и облицовочных материалов [1]. Однако, использование дефицитных сырьевых материалов значительно удорожает себестоимость материалов, а в конечном итоге и стоимость 1 м2 жилья [2]. Основными направлениями получение конкурентоспособной продукции являются снижение энергозатрат, частичная или полная замена дефицитных материалов местными источниками сырья и различными отходами промышленности [3–5].Достаточно высокоэффективным сырьевым материалом может служить бой стеклянных бытовых отходов и бой различных керамических производств [6–8]. Однако, проблема сбора и переработки стеклянных бытовых отходов в РФ до настоящего времени не решена и связана с принятием в 2012 году Технического регламента Таможенного Союза, запрещающего вторичное использование различных видов тары, в том числе и стеклотары [9–11].Тенденции сбора, переработки, использования и утилизации различных видов стеклянных отходов подробно освящены в многочисленных работах отечественных и зарубежных авторов [12–14]. Основным направлением переработки и утилизации стеклобоя является их использование в технологиях по производству стеновых, облицовочных, отделочных, теплоизоляционных материалов [15–17].Различные виды цветных тарных стекол могут с успехом использоваться для получения защитно-декоративных покрытий на композиционных материалах, бетонах, силикатных материалах автоклавного твердения, керамике и стеклах [18–20]. Однако до настоящего времени в РФ не решена проблема использования смешанного стеклобоя, а также боя различных видов керамики для получения эффективных композиционных стеклокристаллических материалов.Материалы и методы. В качестве исходных материалов использовали бой стеклянных бытовых отходов, который был представлен зелёным, коричневым, бесцветным тарными листовым стеклами. В качестве упрочняющей добавки использовали бой твёрдого фарфора. В качестве добавки, снижающей температуру обжига, использовали натриевое жидкое стекло.Химический состав используемых в работе стёкол и твердого фарфора исследовали рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре APL9900 «Thermoscientific».Обоснование выбора боя твёрдого фарфора в качестве компонента в стеклокристаллическом облицовочном материале заключается в следующем. Во-первых, бой твёрдого фарфора предложено вводить в состав в качестве упрочняющего компонента, способного образовать в проектируемом стеклокристаллическом материале достаточно прочный пространственный каркас. Во-вторых, муллит в твёрдом фарфоре обеспечивает высокую прочность на сжатие и изгиб, повышенную микротвёрдость и химическую устойчивость композиционного облицовочного материала. В-третьих, бой твёрдого фарфора существенно повысит термические свойства композиционного облицовочного материала.Повышение эксплуатационных характеристик связано с тем, что сам твёрдый фарфор имеет относительную высокую плотность (2,4–2,5 г/см3), высокую прочность на сжатие (350–370 МПа), изгиб (60–140 МПа) и растяжение (15–60 МПа). Его термический коэффициент линейного расширения лежит в пределах (3,8–6,7)·10-6 К-1, а удельная теплоёмкость составляет 0,2–0,3 Дж/(кг·К). В твердом фарфоре содержится в среднем 55 % стеклофазы, а кристаллическая фаза представлена муллитом, кварцем и кристобалитом.Бой цветного стекла тары и листовых стёкол подвергали измельчению в лабораторной щековой дробилке. После дробления измельченное стекло с использованием стандартного набора сит фракционировали. Крупные частицы стеклобоя размером более 3,15 мм подвергали повторному измельчению и последующему рассеву. Для получения композиционного стеклокристаллического облицовочного материала использовали фракции размером 0,63–0,80 мм, 0,80–1,25 мм, 1,25–3,15 мм.Бой фарфоровых изделий на первом этапе также подвергали грубому измельчению в лабораторной щековой дробилке, а затем тонкому помолу в лабораторной шаровой мельнице объёмом 10 л. В качестве мелющих тел в шаровой мельнице использовали уралитовые шары. Помол производили в течение двух часов.После подготовки фракционированного стеклобоя и тонкоизмельчённого фарфора компоненты взвешивали на лабораторных технических весах и усредняли лопастным смесителем. В состав композиционного стеклокристаллического материала с целью снижения температуры спекания вводилось натриевое жидкое стекло.Как показали предварительные эксперименты, ввод жидкого стекла в подготовленную смесь способствовал образованию крупных отдельных комков, что не позволило усреднить жидкое натриевое стекло по всему объёму. Для равномерного его распределения в механическую смесь фракционированного стеклобоя и тонкоизмельченного фарфора вводили термообработанное и дегидратированное жидкое стекло. Термообработку жидкого стекла производили в сушильном шкафу при температуре 105 °С в течение одного часа. Затем высушенное жидкое стекло подвергали тонкому помолу в шаровой фарфоровой мельнице объёмом 6 л в течение 30 мин. Тонкоизмельченное жидкое стекло добавляли в смесь боя стекла и фарфора и смешивали в лабораторном лопастном смесителе в течение 15 мин. Полученную смесь укладывали в металлические формы размером 50×50 мм и уплотняли. Заполненные металлические формы помещали в муфельную печь для спекания при температурах 675–750 °С. Для исследования показателей качества края плиток обрезались алмазной пилой.В процессе исследований была разработана типовая номенклатура потребительских свойств разработанного облицовочного материала. Номенклатура показателей качества и свойств композиционного стеклокристаллического облицовочного материала представлена в таблице 1.Разработанная номенклатура является основой для оценки конкурентоспособности композиционного стеклокристаллического облицовочного материала.Основная часть. Для обоснования выбора смешанного стеклобоя из наиболее распространённых в РФ видов стеклянных бытовых отходов были рассчитаны по известным методикам политермы вязкости в интервале температур 600–900 °С (рис. 1).Анализ полученных зависимостей позволяет заключить, что политермы вязкости lgη = f(T) используемых в работе стекол практически совпадают. Это в свою очередь позволило прогнозировать образование прочного пространственного каркаса при спекании гранул смешанного стеклобоя.Как показали исследования, содержание оксидов в тарных и листовых стеклах удовлетворило ГОСТ 111–2014 (табл. 2).С целью снижения температуры спекания в исследовании использовалось натриевое жидкое стекло плотностью 1,45 г/см3 и силикатным модулем 2,7. Таблица 1Номенклатура показателей качества и свойств композиционного стеклокристаллического облицовочного материалаОбъект исследованияРазмерность показателя качестваПоказатели качестваКомпозиционный стеклокристаллический облицовочный материалМПаПрочность на сжатиеМПаПрочность на изгибМПаМикротвёрдостьΔТ, °СТермостойкостьГидролитический классВодостойкостьг/см3Плотность%Кислотостойкость%Щелочестойкость%Водопоглощение%ПористостьциклыМорозостойкость Рис.1. Политермы вязкости стекол смешанного стеклобоя:1 – листовое стекло; 2 – тарное зеленое стекло; 3 – тарное коричневое стекло;4 – тарное бесцветное стеклоТаблица 2Химический состав стекол и твердого фарфора№ п/пНаименованиеХимический состав, мас. %SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3SO3Na2OK2O1Листовое стекло75,51,78,63,30,10,313,6–2Тарное зеленоестекло71,02,57,43,21,50,414,6–3Тарное коричневое стекло71,42,38,93,00,50,314,2–4Тарное бесцветное стекло72,02,57,33,60,10,314,0–5Твердый фарфор68,125,9––0,02–0,25,8 Для прогнозирования составов смешанные стекла и твердый фарфор измельчали и рассевали на ситах. После рассева на фракции разработанные составы после взвешивания на аналитических весах усредняли в лабораторном смесителе, увлажняли жидким стеклом и спекали в муфельной печи.Состав фракций гранулированного стекла и их соотношение в исходных шихтах представлен в таблице 3.Разработанные составы помещали в муфельную печь и обжигали при температурах 675 °С, 700 °С, 715 °С, 725 °С, 735 °С и 750 °С. Наилучшие результаты были получены при температуре 725 °С.После термообработки исследовали эксплуатационные характеристики облицовочных стеклокристаллических материалов (табл.  4). Таблица 3Фракционный состав гранулированного стеклаШифрсоставаСодержание фракций в составе, мас. %Насыпная масса, кг/м30,63–0,8 мм0,8–1,25 мм1,25–3,15 мм140402014382354520142133050201381430403013565353530141964030301426725354014338303040134593525401365   Таблица 4Разработанные составы стеклокристаллического облицовочного материалаи их свойства при температуре обжига 725 °СШифрсоставСодержание порошка фарфора, мас. %Содержание жидкого стекла, мас. %Прочность на сжатие, МПаПористость, %152,52028,11105,03227,0252,52427,32105,04625,8352,52826,53105,06220,3452,53826,94105,05821,9552,54226,35*10*5,0*79*16,9*652,56219,36105,06818,7752,55323,87105,06319,1852,54825,18105,06518,9952,53619,09105,05622,7* – оптимальный состав Анализ полученных результатов позволяет сделать заключение, что оптимальные составы включают до 10 % тонкодисперсного твёрдого фарфора и до 5 % натриевого жидкого стекла.Разработанная технология получения композиционного стеклокристаллического облицовочного материала представлена на рисунке 2.Выводы. Разработана энергосберегающая технология получения стеклокристаллического облицовочного материала на основе боя листового и тарного стекол, боя фарфора и натриевого жидкого стекла. Показано, что оптимальный фракционный состав смешанного боя листового стекла, бесцветной, зеленой и коричневой стеклотары составляет 35 мас. % фракции 0,63–0,8 мм; 35 мас. % фракции 0,8–1,25 мм и 30 мас. % фракции 1,25–3,15 мм. Установлено, что композит с оптимальным фракционным составом смешанного стеклобоя, включающий тонкодисперсный фарфор 10 мас. % и жидкое натриевое стекло–5 мас. %, позволяет снизить температуру обжига с 750 до 725 °С. Разработанный стеклокристаллический облицовочный материал оптимального состава обладал высокими эксплуатационными свойствами, в частности, прочностью на сжатие 79 МПа.Рис. 2. Технология получения композиционного стеклокристаллического облицовочного материала