Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования

Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования

29.03.2016

В развитие вопроса о роли влияния условий формирования двойного электрического слоя в технологии высоковольтной активации на свойства керамических изделий проведен комплекс экспериментальных исследований по предварительной, до формования, высоковольтной активации раздельно твердых компонентов сырьевой смеси и различных технологических приемов их реализации при подготовке отформованных образцов. Состав сырьевой смеси: 40 % песка, 42 % стеклопорошка и 18 % глины. Напряжение на коронирующем проводнике - 60 кВ, его диаметр - 1,7 мм. Образцы обжигались в лабораторной печи при температуре 750 °С.
Отдельно активируемые твердые компоненты (песок, стеклопорошок, глина) в последующем реализовывались при подготовке сырьевой смеси по двум технологическим приемам в формовании керамических образцов, которые во всех случаях также подлежали последующей высоковольтной обработке в течение 10 мин:
1 - активируемый твердый компонент затворялся водой, и затем осуществлялось смешивание с оставшимися сухими компонентами и формование образцов (вариант 1);
2 - активированный твердый компонент перемешивался с оставшимися сухими твердыми компонентами, и затем осуществлялось затворение водой и формование образцов (вариант 2).
Время активации отдельных компонентов - 5 мин.
Автономно проведены эксперименты по одновременной активации всех твердых компонентов смеси, их смешиванию, последующему объединению с водой и формованию образцов. Результаты исследований приведены в табл. 6.4.
Как видно из данных табл. 6.4, высоковольтная обработка твердых компонентов смеси неоднозначно влияет на конечную прочность обожженных образцов в принятых режимах активации и технологических приемах их реализации. Tак, при раздельной высоковольтной активации твердого компонента и непосредственном затворении водой с последующим вводом оставшихся твердых компонентов прочность образцов практически не зависит от того, какой из твердых компонентов подлежал высоковольтной активации (вариант 2). Совершенно иная картина имеет место, когда активированный компонент подлежал смешиванию с оставшимися твердыми компонентами, а затем вся сухая смесь затворялась водой и формовались образцы. В этом случае прочность обожженных образцов повышается в ряду роста наиболее активной поверхности и величины удельной поверхностной энергии объекта активации (песок, стеклопорошок, глина). Наибольший прирост прочности имеет место при высоковольтной активации глины, который составил 1,7 раза по сравнению с контрольной серией образцов. Одновременное, но раздельное активирование твердых компонентов, смешение их между собой и последующее затворение водой и формование образцов не привели к ожидаемому росту прочности. Предположительно, в последнем случае имеют место при смешении активированных компонентов перераспределение зарядов между ними и течение процессов рекомбинации, что снижает общую величину удельной поверхностной энергии твердой фазы и, как следствие, ухудшает течение процессов смачивания на границе раздела фаз.
Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования
Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования

Микроскопические исследования показали изменения в структурах керамических образцов. Так, керамические образцы на активированном песке по второму варианту имеют отличия от контрольных образцов. Зерна кварцевого песка имеют ярко выраженную стекловидную поверхность, которая отсутствует в контрольных образцах и позволяет предположить о протекании более активных диффузионных и адгезионных процессов и более активном взаимодействии с остальными компонентами сырьевой смеси.
Активация стеклопорошка по первому варианту способствует образованию более плотной матрицы из стеклопорошка и глины, окружающей зерна кварцевого песка. При этом прочность керамических образцов возрастает до 27,12 МПа. Второй вариант активации стеклопорошка увеличивает размеры пор и общую пористость керамических образцов и снижает прочность до 25,71 МПа.
Проведенные исследования показали также изменения в пористости обожженных образцов, активированных с использованием различных технологических приемов. На рис. 6.31 представлены значения объема пор и водопоглощения керамических образцов в зависимости от вариантов активации компонентов сырьевой смеси. Как отмечалось выше, наиболее активным компонентом сырьевой смеси является глина, которая имеет максимальное значение удельной поверхностной энергии. Также был определен объем пор для образцов контрольной серии. В результате активации глины и последующего смешивании с остальными компонентами смеси, а затем с водой объем пор обожженных образцов уменьшается по сравнению с контрольными с 170 до 160 мм /г, при этом прочность образцов возрастает на 70 % при снижении водопоглощения до 9,8 %.
Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования

При активации глины и последующем затворении ее водой, а затем с остальными компонентами сырьевой смеси объем пор снижается до 150 мм3/г и водопоглощение до 10,06 % по сравнению с контрольными образцами. Это свидетельствует о различных аспектах возможностей высоковольтной технологии активации в производстве керамических материалов, которые можно использовать для получения материалов различных свойств, в том числе различных по пористости.
Проведенные экспериментальные исследования по изучению влияния постоянного магнитного поля как составляющего электромагнитного при высоковольтной активации на прочностные свойства керамических образцов также показали возможность изменения свойств объектов активации.
На рис. 6.32 приведены зависимости дифференциального показателя качества образцов от времени магнитной активации при использовании различных объектов обработки. Магнитной обработке подвергались отформованные образцы, затворенная сырьевая смесь влажностью 8 % и отдельно стеклопорошок. В качестве источника магнитного поля использовался магнит напряженностью 2500 Э. Объекты активации находились между полюсами магнита в течение заданного времени обработки.
Свойства керамических изделий при избирательной электрофизической активации компонентов и различных технологических приемах их использования

Как видно из рис. 6.32, кривые зависимостей имеют одинаковые закономерности. При времени магнитной активации 20 мин имеет место оптимальное значение прочности керамических образцов. При течении физико-химических межфазных взаимодействий и процессов структурообразования в принятых композициях при их магнитной активации не следует не учитывать роль слабомагнитных веществ, входящих в состав объекта магнитной обработки. Общеизвестным считается, что парамагнитные вещества при наложении внешнего магнитного поля усиливают последнее, в то время как диамагнитные вещества, внесенные в магнитное поле, намагничиваются, образуя «единичные магнитные зоны», которые представляют собой микромагниты. Эти «наведенные» магниты могут «помочь» воде сохранить ту поляризационную ориентацию, которую получает вода, находясь в магнитном поле. Поляризация молекул означает, что все они ориентируются в строго определенном направлении, т. к. молекула воды есть диполь с электрическим зарядом в вершинах тетраэдра: 2+ и 2-. Поляризация воды существует только в момент нахождения ее в магнитном поле. Если в воде имеются какие-то вещества (парамагнитные или диамагнитные), которые намагничиваются, находясь в поле, то эти вещества способны закрепить на некоторое время ту структуру воды, которую она получит под действием электромагнитных сил.
Проведенный полный анализ воды затворения сырьевых смесей показал наличие в ней элементов с величиной парамагнитной восприимчивости +(10-13)10в6 (в ед. СГСМ) и элементов с диамагнитной восприимчивостью от -3*10в6 (Mg2) до -40*10в6 (SO4в2-). Кроме того, в принятом объекте магнитной обработки и условиях его подготовки для термического обжига имеют место вещества, обладающие как парамагнитной, так и диамагнитной восприимчивостью. В сырьевой смеси основной компонент стеклопорошок (SiO2) имеет диамагнитную восприимчивость -0,423*10в6, вовлекаемый в смесь воздух обладает парамагнитной восприимчивостью +24,16*10в6 (ед. СГСМ). Эти свойства самих веществ, входящих в состав композитов сырьевой смеси, определяют ход закономерностей, получаемых с использованием электрофизических технологий.