Введение. При всем многообразии выпускаемых строительных материалов и изделий спектр применяемых сырьевых компонентов остается весьма ограниченным, а повышение качества продукции и придание им эмерджентных (несвойственных) свойств, происходит в основном за счет применения различных видов модифицирования. Анализ современных научных исследований позволяет предположить, что оптимизировать структуру и улучшить эксплуатационные характеристики композитов возможно путем применения эпигенетической модификации поверхности материалов [1–6]. Наиболее распространенным способом данной модификации является пропитка готовых изделий различными функциональными растворами, обеспечивающими гидрофобные, биозащитные и другие свойства, однако при этом происходит удорожание конечного продукта.Недостаточно распространенными являются методы химической и термической обработки поверхности, которые позволяют достичь уникальных характеристик материалов, но обладающих рядом недостатков [7–14]. Плазмохимическое модифицирование приводит к значительному термоудару, дегидратации гидросиликатов в цементном камне и его разупрочнению, что снижает эксплуатационные показатели защитно-декоративного покрытия на изделиях из бетона и силикатных материалах, в частности прочность сцепления и морозостойкость, а использование специально подобранных глазурей и пигментов могут существенно повысить себестоимость готового изделия [15–17].Совокупность данных проблем, а также различные фазово-структурные трансформации при эпигенетической плазмохимической модификации требуют тщательного подбора состава (наполнителей и агентов) как матрицы композита, так и покрытия. Решение данной проблемы возможно за счёт рационального выбора сырьевых компонентов и варьирования рецептурно-технологических факторов.Использование плазменной струи позволит существенно интенсифицировать процессы образования стекловидного защитно-декоративного покрытия с повышенными техническими и эксплуатационными показателями, а применение различных отходов стекольной промышленности и красящих солей металлов предоставит возможность значительно расширить базу получения разнообразных видов декора на лицевой поверхности материалов.Материалы и методы. Для получения различных составов защитного покрытия были использованы цемент ЦЕМ I 42,5Н производства ЗАО «Белгородский цемент» и глинозёмистый цемент ВГЦ-1-35 производства ОАО «Пашийский металлургическо-цементный завод» (табл. 1), а также бой высокоглинозёмистого огнеупора КЛ-1,1 производства АО «Теплохиммонтаж» (табл. 2). Таблица 1Химический состав цементного клинкера ЦементСодержание оксидов, масс. %Al2O3CaOSiO2MgOFe2O3ПрочееЦЕМ I 42,5Н5,1666,3422,330,514,421,24ВГЦ-1-3563,5717,912,4315,270,150,67 Таблица 2Химический состав огнеупора Содержание оксидов, масс. %Al2O3Fe2O3Прочее9019 Для получения различных составов декоративного покрытия были использованы тарные стёкла различной цветовой гаммы, выпускаемые отечественной промышленностью, химический состав которых исследован рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре АРL 9900 «Thermo scientific» (табл. 3). Таблица 3Химический состав цветных тарных стёкол Цвет тарного стеклаМассовое содержание, масс. %SiO2Al2O3CaOMgONa2OFe2O3K2OSO3TiO2Со3O4Зелёное70,53,310,02,013,20,20,30,30,4–Коричневое71,71,98,04,013,00,30,70,2––Синее67,55,24,72,217,20,92,00,120,030,062Оливковое72,02,35,84,015,50,2–0,5–– Также для расширения цветовых характеристик покрытий использовали красящие соли металлов – кобальта, никеля, меди и хрома согласно нормативным документам и жидкое натриевое стекло с силикатным модулем 2,8 по ГОСТ 13078–81.В качестве высокотемпературного источника в работе использован многофункциональный плазменный комплекс c температурой плазменной струи 6000 °С.Кинетику остывания расплава определяли с помощью платино-платинородиевых термопар, которые заформовывали на глубину 2000 и 4000 мкм от поверхности композита. Температуру разогрева расплава на поверхности композита определяли оптическим пирометром «Проминь».Основная часть. Формирование качественного многослойного монолитизированного композита с высокой степенью адгезии функциональных слоев друг к другу, в первую очередь, зависит от характеристик базовой матрицы композита. Основой композиционного отделочного материала является стеклобетон, на который один за другим будут наноситься защитный и декоративный слои. Ранее были подобраны эффективные составы цементных композитов с использованием отходов стекольной промышленности. Рассмотрен состав стеклобетона с соотношением «цемент : заполнитель» 1:3, заполнитель (бой стекла) брали разного фракционного состава. Наилучшие результаты на прочность получены для составов с фракцией стекла 0,63–0,8 и 0,8–1,25, которые взяты в качестве матрицы композита для получения защитно-декоративных покрытий путем плазмохимического модифицирования (табл. 4). Кроме того, теплопроводность стеклобетона ниже, чем у мелкозернистого бетона, а прочностные характеристики являются достаточными для отделочного материала. Таким образом, использование боя цветных тарных стёкол в композиционных материалах, подвергаемых высокотемпературной обработке, будет способствовать уменьшению отвода тепла в бетонную матрицу и, как следствие, позволит увеличить термостойкость и прочность готовых изделий.С целью минимизации последствий термического удара разработаны составы защитного покрытия на основе глинозёмистого цемента и портландцемента с боем высокоглинозёмистого огнеупора разного фракционного состава. Также подобраны составы декоративного покрытия с использованием измельченного цветного тарного стекла и красящих солей металлов, увлажненных 5-% водным раствором жидкого стекла (табл. 5). Это даёт возможность значительно расширить сырьевую базу для получения функциональных покрытий на бетоне. Таблица 4Составы и характеристики стеклобетона № составаСостав стеклобетона, %В/ЦХарактеристики стеклобетонаПортландцемент (ЦЕМ I 42,5Н)Бой стекла(фр. стекла)Прочность на сжатие, МПаПрочность на изгиб, МПаПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м·К)12575 (0,63–0,8)0,420,61,7516760,22622575 (0,8–1,25)0,419,81,7216430,276 Таблица 5Составы защитного и декоративного покрытий № составаЗащитное покрытие, %Декоративное покрытие, увлажненное 5-% водным раствором жидкого стеклаПортландцементБой высокоглинозёмистого огнеупора (фракционный состав, мм)Глинозёмистый цементПрисыпка боем высокоглинозёмистого огнеупора (фракционный состав, мм)Присыпка смесью цветных тарных стёкол (фракционный состав, мм)Красящие соли металлов, мас. %12575 (0,25–0,63)–0,25–0,63–0,5–3,022575 (0,25–0,63) 0,63–0,8–0,5–3,032575 (0,63–0,8)–0,63–0,8–0,5–3,042575 (0,63–0,8) 0,8–1,25–0,5–3,05––100–0,25–0,63–6––100–0,63–0,8–7––100–0,8–1,25– Перед оплавлением на стеклобетон наносили защитный и декоративный слои, затем оплавляли со скоростью 1 мм/с и определяли температуру расплава по толщине покрытия (табл. 6) и кинетику его остывания (рис. 1). Для изучения данных характеристик были выбраны составы № 3 и № 6 (табл. 5). Таблица 6Распределение температур по толщине покрытия № составаТемпература расплавана поверхности, °СТемпература на глубине2000 мкм, °СТемпература на глубине4000 мкм, °С320751543471620101498386 Анализ измерения температуры (рис. 1) показал, что поверхность композита разогревается до 2000 °С с образованием расплава за считанные секунды, остывание лицевой поверхности до 200 °C осуществляется в течение 6–7 минут. Образование расплава и формирование покрытия происходит как на поверхности композита, так и на глубине 2000 мкм. Поверхностный слой стеклобетона (4000 мкм) при минимальной скорости плазменной обработки не прогревается выше 500 °С, что является безопасным и прочностные характеристики композиционного материала не ухудшаются.Анализ влияния скорости оплавления показал, что для формирования сплошного покрытия с ровным разливом рациональными скоростями являются 5 и 10 мм/с, при этом композит прогревается на 3000–4000 мкм, а для формирования волнистого или бугристого покрытия – 20 и 25 мм/с, композит прогревается на 2000–2500 мкм.  Рис. 1. Кинетика остывания расплава по толщине:––– состав № 3; – – – состав № 6;––– (– – –) на поверхности; ––– (– – –) на глубине 2000 мкм; ––– (– – –) на глубине 4000 мкм  Выводы. В ходе работы предложены составы защитного и декоративного покрытий на основе различных сырьевых компонентов. Определена температура разогрева расплава и кинетика его остывания с целью выявления рациональных скоростей и длительности высокотемпературной обработки для дальнейшего создания защитно-декоративных покрытий.Выявлены рациональные скорости плазменной обработки композиционного материала для формирования покрытий различной фактуры: для формирования сплошного покрытия с ровным разливом – 5 и 10 мм/с, для формирования волнистого или бугристого покрытия – 20 и 25 мм/с.