Файл: Кашкаев, И. С. Производство глиняного кирпича учеб. пособие.pdf

Разница между первоначальной массой образца (25 г) и его массой после высушивания, деленная на первоначальную массу, характеризует нижнюю границу текучести Wu выраженную в про­ центах.

Предел раскатывания определяют на оставшейся в фарфоровой чашке глине после отбора 25 г. Оставшуюся часть глины переносят на стекло и раскатывают в жгуты диаметром 3 мм. Если масса не раскатывается, к ней добавляют небольшое количество сухой гли­ ны. Так продолжают до тех пор, пока жгуты не станут распадаться во время раскатывания. Затем массу взвешивают и после высуши­ вания до воздушно-сухого состояния определяют процентное содер­ жание влаги, которое соответствует верхней границе раскатыва­ ния W2.

Число пластичности П вычисляют по формуле

катывания, %■ Например, если абсолютная влажность глины при нижнем пре­

Чем пластичнее глина, тем больше воды необходимо в нее до­ бавить для получения нормального рабочего теста. Влажность ра­ бочего теста из высокопластичных глин составляет 25—30%' и бо­ лее, из среднепластичных — 20—25% и малопластичных (тощих) — 15—20%'.

Встречаются глины, различные по пластичности, но требующие почти одинакового количества нормальной формовочной влаги. Это объясняется характером связи влаги с глиной, зависящей от сте­ пени дисперсности глины при данном минералогическом составе. Чем больше в глине связанной (адсорбированной) влаги, тем боль­ ше требуется нормальной формовочной влаги при одном и том же числе пластичности. Высокопластичные и среднепластичные глины часто отличаются повышенной чувствительностью к сушке.

Всякое пластичное тесто представляет собой неоднородную (ге­ терогенную) систему, состоящую из твердой дисперсной фазы — собственно глины, жидкой фазы — влаги и газообразной фазы — воздуха. Поэтому пластичность глины зависит от свойств как твер­ дой, так и жидкой фаз. На пластичность глины влияют ее химиче-

25

ский состав, степень дисперсности, связанная с последней удельная поверхность, а также форма частиц.

Необходимым условием получения пластичного теста является смачивание частиц твердой фазы водой.

Для увеличения пластичности глин могут быть использованы следующие способы: длительное вылеживание и промораживание, отмучивание, механическая обработка с многократным истиранием на глинообрабатывающих машинах, вылеживание (относительно кратковременное) предварительно обработанной глины, паропрогрев, вакуумирование, добавка более пластичных глин и разных пластифицирующих материалов, например сульфитно-спиртовой

барды.

Для уменьшения пластичности и повышения влагопроводности при сушке обычно в глину добавляют различные непластичные материалы — органические или минеральные, например кварцевый песок, шамот, шлак, опилки.

С в я з у ю щ а я с п о с о б н о с т ь г л и н определяет возмож­ ность сохранять пластичность при смешивании с непластичными материалами. Связующая способность глины выражается в том, что она может связывать частицы непластичных материалов (пес­ ка, шамота и пр.) и образовывать при высыхании достаточно проч­ ное изделие.

Критерием связующей способности служит число пластичности массы. При этом связующая способность измеряется количеством нормального1 песка (ГОСТ 6139—70), при добавлении которого образуется масса с числом пластичности 7. Более пластичные гли­ ны обладают большей связующей способностью.

Глины разделяют на четыре группы в зависимости от их спо­ собности связывать то или иное количество в процентном отношении нормального песка, принимаемого за эталон:

В о з д у ш н о й у с а д к о й глинистого сырья называют изме­ нение линейных размеров и объема отформованных из этого сырья образцов под влиянием сушки.

Воздушную усадку определяют в процентах по изменениям ли­ нейных размеров изделий и находят по следующей формуле:

( d i - d z ) - 100

1 Нормальным песком считается кварцевый песок с крупностью зерен от 0,5 до 0,9 мм, добытый из карьеров, расположенных близ станции Приводьск При­ волжской железной дороги.

26

где d\ — расстояние между метками, см, которые наносят по диаго­ нали изделия до его сушки; d%— расстояние между метками после

сушки изделий, см.

При температуре 100—110° С глина отдает всю примешанную к ней механически связанную (гигроскопическую) воду и изделие из глииы делается сухим и твердым. Если такую глину снова замочить водой, она будет обладать пластичностью в той же степени, что и

до потери влаги.

В процессе сушки глина и изделия из нее могут растрескивать­ ся. Чем она чувствительнее к сушке, тем сильнее происходит рас­

трескивание.

Чувствительность глины к сушке характеризуется коэффициен­ том чувствительности Кч, определяемым по формуле 3. А. Носовой

где АЕВС— усадка единицы объема образца, высушенного до воз­ душно-сухого состояния; Уп— объем пор, отнесенный к единице объема образца, высушенного до воздушно-сухого состояния.

По степени чувствительности к сушке глины разделяют на сле­ дующие классы:

Установлено, что глины с /Сч = 0,5 и менее также относятся к вы­ сокочувствительным, так как они отличаются очень низкой трещиностойкостыо.

О г н е в о й у с а д к о й называют изменение линейных размеров высушенных изделий после их обжига. Огневую усадку определяют по формуле

dz — расстояние между метками после обжига изделия, см.

Четкой зависимости между чувствительностью глин к обжигу и величиной их огневой усадки не отмечается.

При повышении пористости глиняного сырца уменьшается его чувствительность к обжигу, что объясняется локальной разрядкой возникающих напряжений за счет свободного объема пор. Ввод отощителей в состав шихты является поэтому эффективным сред­ ством для устранения трещиноватости в процессе обжига, так как отощители снижают напряжения, возникающие при сушке, повыша­ ют пористость. Благодаря этому ускоряется подъем температуры при обжиге без появления внешних дефектов.

Большое влияние на чувствительность глин к обжигу оказывают минералогический состав и количество глинистой фракции. Чем

27

больше в глинистой фракции минералов монтмориллонитовой группы и чем выше содержание глинистой фракции глины, тем большей чувствительностью к обжигу они обладают.

В-интервале температур от 800 до 900°С начинается процесс спекания, выражающийся в уплотнении черепка при частичном плавлении легкоплавких смесей и обусловливающий огневую усадку.

Определение воздушной и огневой усадок необходимо для оцен­ ки поведения отформованных изделий в процессе сушки и обжига, разработки технологических режимов, установления размеров фор­ муемых изделий и проверки свойств массы, из которой изготовляют изделия. Для этого определяют полную усадку, представляющую собой величину изменения линейных размеров и объема образца в результате сушки и обжига.

Полную усадку вычисляют по формуле

LB L{-■100.

и "

Полная усадка может достигать 8—12% при использовании пластичных глин и 2—5% при низкопластичных или сильно отощенных добавками пластичных глинах.

С п е к а е м о с т ь ю называется способность глин превращаться под действием высоких температур в камнеподобный черепок, об­ ладающий водопоглощением не выше 5%.

Температура, при которой черепок перестает быть пористым (водопоглощение не выше 5%), сохраняя в то же время приданную ему форму (без деформации), называют температурой спекания. Разность между температурой спекания и началом деформации на­ зывают температурным интервалом спекания Т:

Т = Т 2- Ти

где Т1 — температура, при которой образец имеет водопоглощение 5%; Т2— температура, при которой образец начинает деформиро­ ваться.

Интервал спекания глин имеет большое значение для правиль­ ного построения режима конечной стадии обжига керамических из­ делий.

Температурный интервал определяют путем установления объ­ емной массы и водопоглощения плиток, изготовленных из испыты­ ваемых глин и обжигаемых при различных температурах в интер­ вале от 900—1000 до 1100—1250° С с градацией 50° С.

Для изготовления образцов берут 5 кг глины из средней пробы, высушивают ее до воздушно-сухого состояния, измельчают, просеи­ вают через сито с размерами ячеек 1 мм и замачивают водой до по­ лучения массы влажностью 17—19%. Пробу проминают и оставля­ ют на вылеживание в течение суток. Затем с помощью специальной

28

формочки нарезают плиточки размером 60X30X10 мм из раскатан­ ной в лист массы. Плиточки высушивают до остаточной влажности 3—5% и обжигают в печи стопками по 9—12 шт. При каждой конт­ рольной температуре плитки выдерживают по 30 мин и затем отби­

рают по 3 образца.

У отобранных образцов определяют водопоглощение и объем­ ную массу. Та температура обжига образцов, при которой водопо­ глощение доходит до 5%, принимается за начало спекшегося состоя­ ния черепка.

Начало деформации определяют по увеличению объема образ­ цов и уменьшению объемной массы или по появлению вспучивания.

В зависимости от того, до какой степени глины могут спекаться, они делятся на следующие виды:

с и л ь н о сп е к а ю щ и е с я, способные при обжиге давать че­ репок с водопоглощением до 2%, причем такое состояние черепка должно сохраняться в температурном интервале не менее 50° С;

с р е д н е с п е к а ю щ и е с я , способные образовывать черепок с водопоглощением не более 5%;

н е с п е к а ю щ и е с я , неспособные давать спекающийся чере­ пок с водопоглощением менее 5% в интервале температур 50° С.

В соответствии с температурой, при которой данная глина спе­

температуре выше 1300° С.

Интервал спекания глины, применяемой в кирпичном производ­ стве, обычно равен 50—100° С и иногда выше. Тугоплавкие и огне­ упорные глины отличаются более широким интервалом спекания.

Керамические стеновые материалы обжигают при температуре ниже полного спекания (900—980°С), так как пористость их долж­ на быть достаточно высокой.

Для кирпича полусухого прессования вследствие недостаточно­ го контакта между отдельными зернами глины начало спекания на­ ступает при более высокой температуре, чем в изделиях пластиче­ ского прессования. В связи с этимконечная температура обжига такого кирпича должна быть на 50—100° С выше.

Период нагрева от 100—150 до 800—850° С — наименее опасный для обжига в отношении трещинообразования, и подъем температу­ ры в этом интервале можно осуществлять с максимальной ско­ ростью, допускаемой конструктивными особенностями печи. Допус­ каемая скорость нагрева кирпича нормального размера в период его упругих деформаций начала размягчения черепка весьма высо­ кая и составляет примерно 300° С со значительными колебаниями

вту и другую сторону для разного сырья и состава масс.

Ог н е у п о р н о с т ь — свойство глин противостоять, не расплав­ ляясь, воздействию высоких температур.

29