Вивчення впливу концентрації домішок на експлуатаційні показники стінової кераміки пластичного формування

Мета роботи: Визначити експлуатаційні показники стінової кераміки на модельних зразках керамічної цегли з огановмісними домішками та оцінити вплив концентрації домішок на фізико-механічні та інші експлуатаційні показники згідно ДСТУ Б. В.2.7-61-97.

Основні відомості

При введенні у керамічну суміш органовмісних матеріалів (вугілля, зола, активний мул, деревна тирса й ін.) виходить виріб з пористою структурою. Такий матеріал містить відкриті й закриті пори. Збільшення закритої пористості черепка знижує водопоглинання, збільшує морозостійкість виробу. Більшу роль в одержанні якісних характеристик керамічного пористого черепка грає величина часток органічної речовини, що при вигоранні утворюють пори. Чим менший розмір пор, що утворились в черепку, тим більш якісний матеріал.

В той же час шляхом регулювання дисперсності наповнювача, кількості вигоряючих пороутворюючих добавок, способу термічної обробки одержують вироби з різною щільністю й механічною міцністю. Дослідження і виробничий досвід роботи багатьох підприємств показує, що використання органовмісних відходів в суміші з місцевими глинами дозволяє:

v Корегувати фізико-механічні властивості формувальних мас;

v Знизити чутливість до сушки;

v Покращити спікливість виробів;

v Збільшити їх морозостійкість;

v Знизити середню щільність.

Окрім вище перелічених переваг існують ще суто економічні, до яких відносять економію глиняної сировини, за рахунок заміни її відходами, а також економія палива (при використанні 20 – 50% відходів з теплотою згорання 3570 – 7140 кДж/кг при випалі цегли економія палива складає 25 – 40%), що в наш час є надто актуальним. І ще один досить важливий аспект, здебільшого він має екологічний характер – це утилізація різного роду органовмісних відходів, зокрема відходів міських станцій аерації.

Використання відходів в якості вигоряючої добавки при виробництві тепло-ефективної стінової кераміки є перспективним напрямком як в утилізації відходів так і в отриманні теплоізоляційно-конструктивної цегли з новими характеристиками. При випалі на основі вуглевідходів атмосфера печі є окислювальною, а у товщі виробу атмосфера стає відновлювальною. При цьому протікають наступні реакції:

 

Водень, що виділяється при цій реакції, внаслідок малих розмірів молекул, здатний легко проникати в пори й розширювати їх. Це полегшує дифузію інших газів. Кількість СО визначає наявність відновлювальної атмосфери в товщі черепка. Він реагує зі сполуками заліза, що перебувають у вуглевідходах. Закис заліза FeO, що утворюється активно взаємодіє з оксидом кремнію, що бере участь у реакціях силікатоутворення:

У результаті цього утворюються низько-плавкі евтектики, які сприяють ранньому утворенню рідкої фази при температурах нижчих на 60 – 80°С від випалу в окисному середовищі. Це інтенсифікує випал, поліпшує експлуатаційні властивості виробів. Рідка фаза, що заповнює пори, сприяє збільшенню міцності виробів, змінює характер пористості (відкриті пори стають закритими), що призводить до зменшення водопоглинання й, як наслідок, збільшенню морозостійкості. Вогнева усадка при цьому трохи збільшується.

У процесі протікання цих окислювально-відновлювальних реакцій виділяється значна кількість газів. Ці гази збільшують пористість черепка, що призводить до зменшення теплопровідності виробів та їх фізико-механічних показників. Застосування вуглевмісних відходів вимагає більш високої культури виробництва й дотримання технологічних параметрів випалу на заданому рівні.

Методика виконання роботи

У ДСТУ Б. В.2.7-61-97 «Цегла та камінь керамічний рядовий та лицьовий», ДСТУ Б. В.2.7-28-95, «Черепиця керамічна», наведені види випробувань, які необхідно провести для визначення якісних показників виробів стінової кераміки.

Методики визначення показників повинні відповідати вимогам, які наведено у наступних стандартах:

- Методи визначення водопоглинання, щільності та морозостійкості будівельних матеріалів та виробів ДСТУ Б. В.2.7-61-97;

- Вироби стінові. Методи визначення границі міцності на стиск та згин, згідно вимог до ДСТУ Б. В.2.7-61-97.

Для проведення визначення готуємо по три модельних зразки після випалу окремо для кожного складу керамічної маси. Для визначення міцності на стиск необхідно готувати 3 пари зразків, які з’єднують згідно вимог ДСТУ Б. В.2.7-61-97. В залежності від способу з’єднання (цементний розчин або прокладка), розмірів зразка та технічних характеристик преса до результатів випробувань за узгодженням з викладачем вводиться поправочний коефіцієнт (К = 0,5-1,0). Для проведення роботи необхідно використати знання по визначенню фізико-механічних показників, які набуті на 4-му курсі та у 9 семестрі 5-го курсу.

По результатам лабораторної роботи будуємо графіки залежності якісних показників керамічних зразків від концентрації домішок.

Проводимо аналіз результатів дослідів та робимо висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Які основні показники виробів стінової кераміки та яким документами вони визначаються?

2. Які переваги надає введення органовмісних домішок виробам стінової кераміки?

3. Чому відновлювальне середовище пічної атмосфери поліпшує якісні показники кераміки?

4. Які чинники впливають на характер пористості виробів стінової кераміки на основі мас з органовмісними домішками?