Введение. В последние годы пеностекло материалы на основе пеностекла все в большем объеме используются в строительной отрасли. Данные материалы легкие, обладают низкой теплопроводностью, достаточной эксплуатационной прочностью, не дают усадки и не изменяют геометрические размеры с течением времени под действием эксплуатационных нагрузок, выдерживают высокие температуры, являются коррозионностойкими. Все это позволяет рекомендовать данный материал в качестве утеплителя при строительстве АЭС, в газо- и нефтепромышленности, промышленном и гражданском строительстве [1–3]. Самая крупная транснациональная корпорация «Pittsburgh Corning», имеющая ряд заводов в США и Европе, является самым крупным поставщиком высококачественной теплоизоляционной продукции на основе пеностекла в Россию. С конца 90-х годов прошлого века вопрос создания производства пеностекла в России встал особенно остро, причиной этому являются суровые климатические условия, ужесточение теплотехнических требований к ограждающим конструкциям, рост цен на данный вид теплоизоляционных материалов и др. [3–6]. Именно в этот период в России возобновляется производство пеностекла на заводах: «СТЭС-Владимир» (г. Владимир), «Пеноситал» (г. Пермь), «PENOSTEK» и «SAiTAX» (Московская область) и др.Технология производства пеностекла достаточно сложная и включает несколько этапов. Сначала этапе производят варку стекла, затем, остывшее стекло размалывают с газообразующими добавками и повторно нагревают с последующим отжигом полученного материала. Современные научные исследования в области получения строительных материалов из пеностекла имеют следующие направления: поиск способов производства пеностекла без материалоёмких форм [7–8]; низкотемпературный синтез стекломассы без применения стеклоплавильных агрегатов; вспенивание шихты, минуя процесс высокотемпературной варки стекломассы [8–14]; расширение сырьевой базы за счёт применения различных видов стёкол, стеклобоя и местных горных пород, позволяющее значительно увеличить доступность сырья и, одновременно, снизить стоимость конечного продукта [7–20] и др.Предлагаемое нами направление научного исследования подразумевает отказ от первой стадии (варка стекла), а варку и вспенивание шихты осуществлять за один нагрев, что позволит значительно сократить технологические затраты. Кроме того, данная технология позволяет использовать в производстве дешевое сырье (диатомит, трепел, опока и т.п.), имеющееся в большом количестве в различных регионах России.Целью данной работы являлось изучение физико-механических и теплофизических свойств пеностеклокерамических строительных материалов, полученной за один нагрев шихты, состоящей из кремнеземсодержащей породы (трепел) и кальцинированной соды.Методология. В качестве сырья для получения пеностеклокерамики использовались:- кремнеземсодержащая порода (трепел) месторождения близ с. Енгалычево, Дубенского района, Республики Мордовия, следующего химического состава: SiO2 – 71,00 %, CaO – 9,01 %, Al2O3 – 8,90 %, Fe2O3 – 2,86 %, K2O – 2,06 %, MgO – 1,61 %, TiO2 – 0,444 %, Na2O – 0,252 %, P2O5 – 0,171 %, SrO – 0,064 %, BaO – 0,029 %, SО3 – 0,027 %, ZrO2 – 0,017 %, V2O5 – 0,012 %, MnO – 0,012 %, Cr2O3 – 0,009 %, Rb2O – 0,010 %, CuO – 0,008 %, ZnO – 0,005 %, ППП – 3,50 % и минералогического состава: кристобалит (SiO2) – 42,1 %, гейландит ((Ca,Sr,K2,Na2)[Al2Si6O16]∙5H2O) – 17,7 %, мусковит (KAl2[AlSi3O10](OH)2) – 14,4 %, кальцит (CaCO3) – 13,9 %, кварц (SiO2) – 11,2 %, тридимит (SiO2) – 0,7 %. - сода кальцинированная техническая первого сорта, отвечающая требованиям ГОСТ 5100-85. Химическая формула Na2CО3.Шихту для изготовления пеностеклокерамики получали совместным помолом, высушенной до постоянной массы при t = 105 °С, вышеуказанной породы и кальцинированной соды до достижения удельной поверхности не менее 1 000 м2/кг. При выполнении исследований рассматривалась шихта с соотношением трепел/ Na2CО3 в пределах от 85/15 до 80/20. Полученная шихта засыпалась в металлическую форму, предварительно обработанную каолиновой обмазкой, и уплотнялась. Форма с шихтой устанавливалась в муфельную печь и нагревалась со скоростью от 1,5 до 4,5 °С/мин до различных температур в пределах от 750 до 950 °С с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 мин. После остывания формы с полученным материалом вместе с печью до комнатной температуры, она разбиралась, а материал извлекался для дальнейших испытаний.Физико-механические свойства разрабатываемого материала определялись в соответствии с ГОСТ 33949-2016.Коэффициент теплопроводности определялся зондовым методом в соответствии с ГОСТ 30256-94.Основная часть. На рис. 1 приведены результаты исследования по определению зависимостей изменения средней плотности и прочности при сжатии пеностеклокерамических материалов от состава, скорости нагрева и максимальной температуры нагрева шихты. При определении зависимостей изменения средней плотности и прочности при сжатии пеностеклокерамики от состава шихты (соотношение трепел / Na2CO3 от 85/15 до 80/20), ее нагревали до температуры 850 °С со скоростью4,5 °С/мин. Согласно полученным данным (рис. 1, а), средняя плотность пеностеклокерамики незначительно уменьшается с 600 до 570 кг/м3 при увеличении содержания в шихте кальцинированной соды с 15 до 17,5 %. Дальнейшее увеличение в шихте соды до 20 % приводит к прямопропорциональному уменьшению плотности материала до 220 кг/м3. Прочность при сжатии полученного материала от вышеуказанных факторов имеет аналогичную зависимость. При увеличении содержания в шихте Na2CO3 с 15 до 17,5 % прочность при сжатии уменьшается незначительно с 9,8 до 8,2 МПа. C увеличением количественного содержания соды до 20 %, прочность при сжатии уменьшается до 1,2 МПа.Проведенными исследованиями установлено, что при изготовлении пеностеклокерамики на основе шихты из кремнеземсодержащей породы (трепел) и кальцинированной соды рациональное содержание последней находится в пределах от 15 до 20 %. Дальнейшее увеличение Na2CO3 приведет к значительному увеличению жидкой фазы, неоднородности структуры, а также стоимости конечного продукта.Исследования на следующем этапе были посвящены установлению зависимостей изменения средней плотности и прочности при сжатии полученного материала от скорости нагрева шихты (рис. 1, б). С этой целью шихта, содержащая в составе 20 % кальцинированной соды, нагревалась в муфельной печи до температуры 850 °С со скоростью от 1,5 до 4,5 °С/мин с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 минут. Согласно полученным данным, средняя плотность материала увеличивается практически прямопропорционально с 220 до 285 кг/м3 при уменьшении скорости нагрева с 4,5 до 1,5 °С/мин. Прочность при сжатии разрабатываемого материала в сухом состоянии увеличивается прямопропорционально с 1,3 до 1,5 МПа при уменьшении скорости нагрева с 4,5 до 3 °С/мин. Дальнейшее уменьшение скорости нагрева до 1,5 °С/мин приводит к увеличению прочности при сжатии вспененного материала до 1,9 МПа. Согласно проведенным исследованиям установлено, что при производстве пеностеклокерамики на основе шихты из кремнеземсодержащей породы (трепел) и кальцинированной соды скорость ее нагрева должна варьироваться от 3 до 4,5 °С/мин. Увеличение скорости нагрева шихты более 4,5 °С/мин приводит к увеличению неоднородности структуры конечного продукта.  а б в Рис. 1. Влияние состава (а), скорости нагрева (б) и максимальной температуры нагрева (в) шихты на среднюю плотность и прочность при сжатии пеностеклокерамики Важными являются исследования, направленные на установление зависимостей изменения средней плотности и прочности при сжатии разрабатываемых материалов от максимальной температуры нагрева шихты. С этой целью шихта с соотношением трепел / Na2CO3 равном 80/20 нагревалась в муфельной печи со скоростью 4 °С/мин до температуры от 750 до 900 °С с выдержкой при максимальной температуре 30 минут. Согласно полученным данным (рис. 1, в), средняя плотность полученного материала уменьшается прямопропорционально с 305 до 200 кг/м3 при увеличении максимальной температуры нагрева шихты с 750 до 820 °С. Дальнейшее увеличении температуры нагревадо 900 °С приводит к увеличению средней плотности до 260 кг/м3. Данный эффект объясняется увеличением жидкой фазы в шихте и, как следствие, меньшей устойчивостью пены, что приводит к ее оседанию. Также необходимо отметить увеличение пор в материале при повышении максимальной температуры нагрева шихты до900 °С. Прочность при сжатии полученного материала в сухом состоянии уменьшаетсяс 1,8 до 1,2 МПа при увеличении максимальной температуры нагрева шихты с 750 до 900 °С. Проведенными исследованиями установлено, что при производстве пеностеклокерамики на основе шихты из кремнеземсодержащей породы (трепел) и кальцинированной соды максимальная температура ее нагрева должна варьироваться в пределах от 800 до 850 °С.На рис. 2 представлены результаты исследований по изучению зависимостей изменения теплопроводности пеностеклокерамических материалов от максимальной температуры и скорости нагрева шихты. С этой целью шихта с соотношением трепел / Na2CO3 равном 80/20 нагревалась в муфельной печи со скоростью от 1,5 до4,5 °С/мин до максимальной температуры от 750 до 900 °С с выдержкой при данной температуре в течение 30 минут и последующим остыванием в форме вместе с печью до комнатной температуры. Согласно полученным данным (рис. 2, а), теплопроводность разрабатываемого материала уменьшается прямопропорционально с 0,063 до 0,053 Вт/м∙°С при увеличении максимальной температуры нагрева шихты (скорость нагрева равна 4 °С/мин) с 750 °С до 820 °С. При дальнейшем увеличении максимальной температуры до 900 °С теплопроводность увеличивается до 0,061 Вт/м∙°С.Согласно данным рисунка 2, б, теплопроводность вспененного материала уменьшается прямопропорционально с 0,068 Вт/м °С до0,053 Вт/м∙°С при увеличении скорости нагрева шихты (максимальная температура нагрева равна 820 °С) с 1,5 до 3°С/мин. Дальнейшее увеличение скорости нагрева шихты до 4,5 °С/мин не оказывает существенного влияния на изменение теплопроводности полученного материала. а                                                                                         б         Рис. 2. Зависимости изменения теплопроводности полученного материала от максимальной температуры(а) и скорости нагрева (б) шихты  Установлено, что для получения наименьшей теплопроводности разрабатываемого материала скорость нагрева шихты должна варьироваться от 3 до 4,5 °С/мин, а максимальная температура нагрева от 800 до 850 °С.  Выводы.1.  Разработаны теплоизоляционные строительные материалы на основе трепела и кальцинированной соды, получаемые за один нагрев шихты, плотностью от 200 до 600 кг/м3, прочностью при сжатии от 1,2 до 9,8 МПа, коэффициентом теплопроводности от 0,053 до 0,065 Вт/м °С.2.    Установлено, что при производстве пеностеклокерамики на основе шихты из кремнеземсодержащей породы (представленный трепел) и кальцинированной соды рациональное содержание последней должно находится в пределах от 15 до 20 %, скорость нагрева шихты должна варьироваться от 3 до 4,5 °С/мин, а максимальная температура нагрева от 800 до850 °С. Источник финансирования. Грант Российского научного фонда (проект № 18-73-00213).