Optimized Development of High-Porosity Structural and Thermal Insulation Foam Ceramics Based on Local Natural and Technogenic Raw Materials

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/ceramics8020035
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This study explores the optimization of foam ceramic materials through experimental research and mathematical modeling. The goal was to enhance mechanical strength, thermal insulation, porosity, water absorption, and density by adjusting composition and firing conditions. Regression analysis and response surface methodology were used to assess the effects of loam, fly ash content, and the firing temperature. The optimal composition of 60–65% loam, 10% fly ash, and a firing temperature of 950–1000 °C yielded foam ceramics with a bulk density of 680–700 kg/m3, a compressive strength of 3.5–4 MPa, and a thermal conductivity of 0.135–0.140 W/(m·K). Controlled porosity (70–72%) enhanced insulation while maintaining structural integrity. X-ray diffraction confirmed mullite, quartz, and cristobalite phases, with mullite improving mechanical properties. This research demonstrates the potential of optimized foam ceramics for energy-efficient construction. Mathematical modeling and experimental validation provide a pathway for developing lightweight, high-performance ceramic materials. Future work should refine sintering processes, explore new additives, and evaluate the long-term performance.