1 − Смеситель. 2 − лопасти. 3 − уплотняющие винты. 4 − решетка с ножами. 5 − вакуум-камера. 6 − вал.

7 − Корпус (цилиндр) пресса. 5 − переходная головка. 9 − мундштук

Таблица 20 – Дефекты кирпича после сушки

Дефект	Эскиз дефекта	Причины появления	Последствия
Увеличение времени сушки		Подсос воздуха через неплотности сушила; плотная укладка сырца на полках вагонеток	Снижение эффективности сушки
Деформация кирпичей		Увеличение расстояния между опорными планками, тряска при транспартировании	Превышение допуска по прямолинейности, отклонения от вертикали
"Сушильные" трещины (рамочные)		Ускоренный подъем температуры в начале сушки − повышение t, W по сечению. Слабый вакуум в прессе	Отбраковка по внешнему виду снижение марки по прочности
Краевые трещины вдоль ложка		Нарушение правил укладки кирпича, тряска при транспортировании	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Помятости на гранях и ребрах		Небрежная укладка, повышенная влажность сырца, тряска на путях перекатки	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Мелкие трещины на поверхности		Пониженная температура и повышенная влажность теплоносителя в начале сушки − "точка росы"	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Отрыв пластинок массы от поверхности − "облопки"		Повышенное давление пара внутри сырца при высокой температуре теплоносителя	Отбраковка кирпича по внешнему виду

4 Обжиг изделий

Обжиг изделий выполняется в туннельных печах на горючем природном газе, результатом обжига являются физико-химические превращения глины в черепок.

При температурах 110...120°С удаляется свободная вода; 200...450°С выгорают порообразующие добавки; 450...700°С удаляется химически связанная вода; 900...1200 °С минералы разлагаются на отдельные оксиды, появляются легкоплавкие соединения, переходящие в жидкий расплав, обволакивающий своей пленкой остальные твердые частицы. Происходит стяжение этих частиц поверхностным натяжением расплава через деформацию жидкостных манжет, уменьшается межзерновая пористость (рисунок 19).

Рисунок 19 − Схема стяжения частиц поверхностным натяжением расплава

В таблице 21 представлены возможные дефекты кирпича керамического после обжига.

3 Проведение оценки качества кирпича

Измерение дефектов внешнего вида производится с помощью металлических линеек и угольников с делениями по 1,0 мм, а штангенциркуля, точность измерений – с погрешностью 1 мм.

Отклонения от перпендикулярности измеряется для тычковых граней приложением длинной стороны угольника к ложковой грани.

Непрямолинейность измеряется для ложковых граней по наибольшему просвету между линейкой, приложенной к ложку и его поверхностью.

Результаты измерений отклонений фактических размеров от номинальных, величин дефектов внешнего вида заносятся в регистрационные таблицы.

Обобщение результатов позволяет сделать вывод о соответствии кирпича требованиям ГОСТ.

Таблица 21 – Возможные дефекты кирпича керамического после обжига

Дефект	Эскиз дефекта	Причины появления дефекта	Последствия
Перерасход теплоносителя		До 80…90% потока теплоносителя проходит через боковые и верхний уширенные зазоры садки	Появление дефектов, приведенных в данной таблицы.
Неравномерный обжиг по сечению садки		Неравномерное распределение потока теплоносителя в попер. сечении садки, не работает песочный затвор	Неоднородность спекания черепка и свойств кирпича
Трещинообразование в кирпичах по периметру садки		Перегрев и затем резкое охлаждение кирпича − несоблюдение режима обжига	Отбраковка кирпича как половняка
Пиропластическая деформация кирпича		Перегрев кирпича с краевым опиранием	Отбраковка кирпича из-за непрямолинейности
Пережог до газовыделения в толще кирпича		Перегрев кирпича до температуры газовыделения из минералов черепка	Отбраковка кирпича из-за непрямолинейности
Недожог		Неравномерное распределение температуры по сечению садки	Отбраковка по недожогу
Обрушение садки		Неустойчивая садка, тряска на рельсах, наезд на выступы стен камеры − "пузо" в створе	Повышение % отбраковки
Деструкция черепка		Деструкция черепка из-за высокой скорости охлаждения после стекания	Понижение прочности, повышение водопоглощения

Контрольные вопросы

1 По каким дефектам оценивается качество внешнего вида кирпича?

1 По непрямоугольности углов

2 По отбитостям углов и ребер, по трещинам от ложка и тычка, по количеству кирпича-половняка.

3 По непрямолинейности граней, по герметическим размерам.

4 По величине водопоглощения, массы, уровню морозостойкости.

2 Что является причиной «сушильных» трещин?

1 Чрезмерное количество добавок-отощителей в формовочной массе?

2 Отсутствие добавок-отощителей.

3 Повышенная температура сушки в начальный период процесса, отсутствие раздвижки сырцовых кирпичей на полках вагонеток.

4 Медленный подъем температуры в сушильной камере.

3 Что является причиной обжиговых трещин от ложка и тычка кирпича?

1 Повышенное количество выгорающих добавок.

2 Замедленное перемещение обжиговых вагонеток через печь.

3 Отсутствие выгорающих добавок

4 Резкое снижение температуры в зоне охлаждения и повышенная скорость охлаждения после зоны спекания.

4 Каков механизм обжиговой усадки кирпича?

1 Испарение свободной влаги из формовочной массы при обжиге.

2 Действие сил поверхностного натяжения жидкостного расплава в зоне температуры спекания керамического черепка.

3 Удаление химически связанной воды из формовочной массы.

4 Образование расплава.

5 Для чего необходимо вакуумирование формовочной массы при получении кирпича по пластическому способу формования?

1 Для уменьшения объема и массы формовочной массы.

2 Для снижения сил внутреннего трения между частицами глины при прохождении через мундштук вакуумного пресса.

3 Для снижения отходов при производстве кирпича.

4 Для обеспечения сплошности глиняного бруса по выходе из мундштука вакуум-пресса и предотвращения его свилеватости.

6 Какие вещества можно использовать в качестве отощителей для формовочной массы?

1 Шамот, древесные опилки, известняк.

2 Добавки из отходов угледобычи, древесные опилки.

3 Песок, зола, шлак, шамот.

4 Известняк, доломит.

7 Каков допуск по наличию и протяженности трещин в рядовом кирпиче?

1 Не более одной трещины от тычка и ложка с глубиной распространения по постели не более 30 мм по перпендикуляру трещин.

2 Не более одной трещины от тычка и ложка с глубиной распространения по постели длиной 30 мм от начала до конца трещин.

3 Трещин не должно быть.

4 Две трещины глубиной 30 мм и более от ложковой поверхности по постели.

8 Что происходит с зернами известняка, содержащимися в формовочной смеси, во время обжига?

1 Ничего не происходит.

2 Зерна известняка разрыхляются на мелкие частицы.

3 Диссоциация известняка в оксид кальция и диоксид углерода.

4 Известняк образует основные соединения в кирпиче.

9 Что такое «дутики» в керамическом кирпиче?

1 Пустоты, образовавшиеся в керамическом черепке при разложении неорганических компонентов.

2 Пустоты, образовавшиеся в керамическом черепке при выгорании органических добавок.

3 Пластичные отслоения на поверхности керамических кирпичей и камней, появляющиеся в результате гидратации зерен окиси кальция.

4 Местные отслоения на поверхности изделий, имеющие обычный для обжигового черепка цвет.

Лабораторная работа № 5

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС

Общие сведения

Неорганические вяжущие вещества представляют собой искусственно полученные тонкоизмельченные порошки, способные при затворении водой образовывать пластично-вязкую и легко формуемую массу – вяжущее тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное состояние.

Неорганические вяжущие вещества образуют с водой пластичное тесто, которое способно легко растекаться даже в том случае, если в него добавлять большое количество твердых материалов (песка, щебня), благодаря чему растворные и бетонные смеси при изготовлении строительных изделий и конструкций плотно заполняют формы сложной конфигурации или растекаются по поверхности ровным однородным слоем. Через некоторое время тесто любого вяжущего вещества загустевает, схватывается и отвердевает, превращаясь в искусственный камень, связывая зерна заполнителей в прочный монолит.

Количество воды, введенное при затворении вяжущего вещества, влияет на пластично-вязкие свойства теста. Чем больше воды, тем выше текучесть теста, тем медленнее проходят процессы коагуляции и кристаллизации, тем медленнее оно загустевает и твердеет.

Окончательная прочность камня на основе вяжущих веществ связана, главным образом, с его плотностью, которая зависит от разницы между количеством воды, взятой при затворении (30…100 % от массы вяжущего), и количества воды, фактически связываемой минералами вяжущего при его гидратации (15…30 %). Избыточное количество воды нужно для получения пластичной смеси и с течением времени оно неизбежно испаряется, оставляя после себя поры, снижающие плотность, прочность и долговечность искусственного камня. Поэтому при изучении свойств вяжущих веществ и при сравнении их технических показателей с нормативными всегда применяют смесь стандартной консистенции, содержащую строго установленное количество воды.

Строительный гипс получают при нормальном давлении в результате термической обработки при температуре 150…170 °С природного гипсового камня, измельченного в порошок до или после этой обработки.

Происходит частичная дегидратация двуводного гипса по реакции

CaSO₄·2H₂O = CaSO₄·0,5H₂O + 1,5Н₂О.

Кроме полуводного сульфата кальция гипсовое вяжущее содержит примеси глины, кварца, которые ухудшают качество вяжущего вещества.

Твердение гипсовых вяжущих веществ происходит по теории А.А. Байкова:

– на первом, подготовительном этапе частицы полугидрата при затворении водой начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора, одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции

CaSO₄·0,5H₂O + 1,5Н₂О = CaSO₄·2H₂O.

Этот период характеризуется вязкопластичным текучим состоянием гипсового теста;

– на втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полугидрата происходит прямое присоединение воды к твердым частичкам полуводного гипса; продукт гидратации – двуводный гипс образуется в виде высокодисперсных кристалликов, которые, выделяясь из пересыщенного раствора, образуют коллоидно-дисперсную систему в виде геля, где частички двугидрата связаны силами молекулярного сцепления (ван-дер-ваальсовыми); этот период характеризуется схватыванием (загустеванием) теста;

– на третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые объединяются между собой в сростки, обеспечивая твердение и рост прочности камня вяжущего.

Названные этапы следуют не строго друг за другом, а налагаются один на другой и продолжаются до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный. При высыхании гипсовых изделий из водного раствора выделяется оставшийся в нем двугидрат, упрочняющий контакты в кристаллических сростках.

Многие вяжущие вещества при твердении дают усадку, что может привести к растрескиванию и снижению прочности искусственного камня. Для того чтобы уменьшить вредные последствия усадки, в растворы и бетоны вводят большое количество каменных заполнителей – песка, гравия, щебня. Гипсовые растворы и бетоны можно готовить и без заполнителей, т. к. гипс при твердении увеличивает свой объем на 0,5…1,0 %. Это свойство очень ценно, отлитые гипсовые изделия твердеют с уплотнением и точно передают очертания формы.

Цель работы

Изучить основные свойства гипсовых вяжущих веществ и исследовать влияние на них количества воды, взятой при затворении гипсового теста; определить марку гипсового вяжущего вещества.

Порядок выполнения работы

Каждое звено студентов проводит следующие испытания:

– определяет текучесть гипсового теста и изготовляет из него 3 образца-балочки размером 4х4х16 см;

– определяет сроки схватывания гипсового теста;

– испытывает образцы с определением пределов прочности при изгибе и сжатии.

При этом одно из звеньев проводит все испытания в стандартных условиях (на гипсовом тесте нормальной густоты), а также определяет тонкость помола вяжущего. Три других звена проводят испытания при величине водозатворения отличающиеся от нормальной густоты гипсового теста (по заданию преподавателя).

MEТОДЫ ИСПЫТАНИЙ