ГлавнаяОдной из наиболее существенных реологических характеристик керамических масс является предельное напряжение сдвига или пластическая прочность Pm. Для определения предельного напряжения сдвига применен прибор и метод конического пластометра. Нами использован вариант прибора и методики ИТТФ АН Ураины. Нагрев исследуемой массы до требуемой температуры предварительно производился в сушильном шкафу. При этом масса, помещенная в бюксу, в целях исключения сушки покрывалась слоем коллодия и фольги. В процессе опыта термостатирование производилось в специальном кожухе, подсоединенном к водяному термостату. Точность поддержания температуры материала ± 1,0°C. Измерение температуры массы производилось с помощью нескольких термопар, введенных в массу на различную глубину, что позволяло также контролировать равномерность распределения температуры.
Для исключения сушки массы в кожух помещалась бюкса с водой, что создавало в кожухе относительную влажность воздуха φ = 100%. Контрольные опыты по проверке равномерного распределения влагосодержания по массе и постоянства влагосодержания в процессе опыта показали, что расхождение во влагосодержаниях составляло 0,05%.
Опыты по определению предельного напряжения сдвига при различных температурах проводились с зологлиняной шихтой состава: зола — 75 мас.% с добавкой глины, а также с глиной отдельно.
Для обеспечения однородности исследуемой массы глина измельчалась и просеивалась через сито с размером отверстий 0,25*10в-3 м. К отвешенной порции шихты для получения заданного влагосодержания добавлялось расчетное количество воды, и масса проминалась вручную, затем дважды пропускалась через лабораторный пресс без мундштука.
Для равномерного распределения влаги в системе и тиксотропного восстановления масса, уложенная в бюксы в течение 24 ч, вылеживалась в эксикаторе. Такой порядок приготовления массы практически обеспечивает однородность структуры образца. Были получены кривые зависимости предельного напряжения сдвига от влагосодержания при температурах 25, 40 и 60°С (рис. 22).
Характер влияния температуры на зологлиняную массу аналогичен характеру влияния температуры на глину. С повышением температуры пластическая прочность при постоянном влагосодержании уменьшается. Из кривых видно, что при влагосодержании, например, 26% предельное напряжение сдвига уменьшилось с 9,8*10в4 Па при 25°С до 7,0*10в4 Па при 60°С. Кроме того, интервал влагосодержаний, в пределах которого система находится в пластичном состоянии, с увеличением температуры смещается в сторону меньших влагосодержаний. Это связано с ослаблением и разрушением отдельных связей в системе, с уменьшением числа непосредственных контактов между частицами вследствие увеличения интенсивности теплового движения частиц и молекул дисперсионной среды.
Повышение температуры изменяет форму кривой зависимости Pm от W: кривые становятся более пологими, разделение на два участка менее четкое, что связано с усилением теплового движения молекул дисперсионной среды, приводящем к более интенсивному обмену молекул между слоями связанной и свободной воды и вследствие этого сглаживанием границ между ними.
Одним из резервов сокращения сроков сушки является повышение начальной температуры изделий.
Прогрев сформованных изделий на первых позициях сушильных установок не получил распространение на кирпичных заводах. Причиной этому является разрушение изделий при конденсации влаги на их поверхности. Поэтому в последние годы в России и за рубежом все большее внимание уделяется вопросам высокотемпературного формования. Так, во Франции и ФРГ широкое распространение получила предварительная подсушка и одновременный прогрев глины в специальных агрегатах.
Итальянская фирма «Морандо» в составе глиноперерабатывающего оборудования предусматривает и «фильтры — смесители», устанавливаемые непосредственно перед прессом для дополнительной обработки массы и прогрева ее паром под давлением 13 атм с температурой 200°С.
Положительный опыт получен и в нашей стране на Миасском заводе, где для предварительной термообработки массы использовался перегретый пар с температурой 180—200°С, Однако в вопросах горячего формования еще много неясного. Одним из таких вопросов является степень влияния температуры на изменение реологических характеристик.
Для оценки степени влияния температуры на изменение пластической прочности зологлиномасс были сняты аналогичные кривые для исходной калкаманской глины. На рис. 23 видно, что повышение температуры в различной степени влияет на падение реологических характеристик глин и зологлиняных смесей, причем в зологлиняных массах зависимость Pm=f(W) более пологая. Эта особенность зологлиняной массы должна быть учтена в вопросах формования и сушки золокерамических материалов.
Необходимо отметить, что полученные результаты отражают качественную сторону процесса, так как основаны на экспериментах, выполненных с образцами ручного приготовления.
Как показано в работе, структурообразование в образцах ручного приготовления и образцах, вырезанных из свежесформованных сырцов, различно. Однако в образцах, вырезанных из глиняных сырцов, могут встречаться отдельные крупные включения (запрессованный уголь и др.).
Применение этой методики для исследования зологлиняных масс более оправдано вследствие более высокой их однородности (мелкозернистая зола и молотая глина). Поэтому нами исследована пластическая прочность зологлиняных масс, вырезанных из сырцов, отформованных на промышленном прессе после вылеживания.
На рис. 24 видно, что в отформованной массе пластическая прочность выше, а область пластичного состояния шире, т. е. шире и интервал формовочных влагосодержаний.
Это показывает преимущество технологии переработки зологлиняной массы с вылеживанием. Так, при промышленном освоении технологии стеновых изделий «золокерам» с выпуском промышленной партии в количестве 410 тыс. шт. уел. кирпича на Бурундайском ЗСМ в 1979 г., масса оказалась очень чувствительной к формовочной влажности (максимальное колебание 0,5%).
В 1980 г. при промышленной проверке и испытании технологии стеновых изделий «золокерам» в производственных условиях цеха № 3 Бурундайского ЗСМ (оснащен оборудованием, поставляемым НРБ) с предварительным вылеживанием массы интервал формовочных влагосодержаний расширился до 1,5%.
Таким образом, характер деформационных процессов, протекающих в зологлиняных массах при повышенных температурах, качественно совпадает с аналогичными процессами в глинах; влияние температуры на пластическую прочность системы зола—глина—вода менее значительно, чем для системы глина—вода; вылеживание массы и ее формование на прессе расширяет интервал влагосодержаний, в пределах которого масса находится в пластичном состоянии, следовательно, чувствительность зологлиняной массы к формовочному влагосодержанию понижается.