Характеристика исходных материалов

Описаниеэксперимента 3

Характеристика исходных материалов

Для изготовления керамических образцов использовались материалы, указанные в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики исходных материалов

Наименование вещества	Гранулометрический состав	ГОСТ, ТУ
Глина кембрийская месторождения «Красный Бор»		ТУ 5751-002-23368990-97
Песок перлитовый вспученный	Более 1,25 мм – 2 % Более 0,63 мм – 30 % Более 0,315 мм – 32 % Более 0,16 мм – 22 % Менее 0,16 мм – 14 %	ГОСТ 10832-91
Сухие древесные опилки	Более 3 мм – 0,6 % 1-3 мм – 47,1 % Менее 1 мм – 52,3 %	ГОСТ 18320-78

Керамический материал для производства глиняного кирпича (полнотелого и с пустотами) готовится традиционно на основе легкоплавких глин, преимущественно ленточных и кембрийских, с содержанием оксида железа до 5% и примесью кварца (в зависимости от карьера – до 20%).

В качестве порообразующих добавок в работе использовались древесные опилки и вспученный перлит. Количество вводимых добавок, отощающих массу, по данным заводской практики, не должно в сумме превышать 50% масс. В работе не учитывалось влияние примеси кварца, так как в данной партии глины его содержание было постоянным и составляло 1,7 % масс.

Для определения основных технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств керамических материалов с добавками порообразователей рассматривалась часть 3-компонентной системы глина-опилки-перлит (рисунок 1).

Рисунок 1 - Исследуемая область составов в системе глина-опилки-перлит

C целью снижения количества опытных точек для построения диаграммы состав кирпичной массы – свойство применялся метод математического планирования эксперимента – симплекс-решеточное планирование.

В выбранной области составов в соответствие с моделью неполной 4 степени приготовлены составы, показанные на рисунке 2 и представленные в рабочей матрице планирования (таблица 2).

Рисунок 2 План эксперимента по модели 4 неполной степени

Таблица 2 – Рабочая матрица планирования для трехкомпонентной системы, соответствующая модели неполной четвертой степени

№ опыта	Обозначение состава	Объемное соотношение компонентов в долях	Объемное соотношение псевдокомпонентов в долях	Значение функции отклика, Yi
X1	Х2	Х3	Глина	Перлит	Опилки
	х1														Y1
	х2								0,5		0,5				Y2
	х3								0,5				0,5		Y3
	х12		0,5		0,5				0,75		0,25				Y12
	х23		0,5				0,5		0,75				0,25		Y23
	x13				0,5		0,5		0,5		0,25		0,25		Y13
	x1123		0,5		0,25		0,25		0,75		0,125		0,125		Y1123
	х1223		0,25		0,5		0,25		0,625		0,25		0,125		Y1223
	х1233		0,25		0,25		0,5		0,625		0,125		0,25		Y1233
10*	x123		0,333		0,333		0,333		0,667		0,167		0,167		Y123

* - состав используется для проверки адекватности уравнений

К шихте заданного состава, постепенно, небольшими порциями добавлялась вода до достижения нормальной рабочей влажности (получаемая масса должна раскатываться в тесто, но не должна прилипать к тыльной стороне ладони).

Образцы из полученных масс изготовлялись методом пластического формования (балочки размером 40×40×120 мм).

Сушка образцов проводилась в естественных условиях с последующей досушкой в сушильном шкафу при температуре 105 °C.

После обжига кубики тщательно шлифовались с помощью шлифовального алмазного диска АСМ 125/80 с целью удаления заусенцев и придания им правильной геометрической формы.

Образцы обжигались в туннельной печи ЗАО «Победа ЛСР» при температурах 960 °C и 1000 °C. Такой выбор объясняется сложившей практикой производства глиняного кирпича ЗАО «Победа ЛСР» и позволяет получать оптимальное сочетание прочности и водопоглощения. Известно, что восстановительная среда при обжиге глин снижает оптимальную температуру, в отдельных случаях до 100 °C. Проведенные в работе исследования по кинетике спекания образцов глин в высокотемпературном дилатометре показали, что для глины без добавок (с учетом естественных примесей) температура обжига составляет 1050 °C. Введение отощителя (морской или карьерный песок) снижает температуру обжига до 1000 °C. При добавлении порообразователя (опилки) во время обжига происходит их выгорание и среда обжига становится восстановительной. Вследствие этого, оптимальная температура обжига поризованного кирпича составляет 960–1000 °C.

На обожженных при 960 и 1000 °C образцах определяли линейную усадку, водопоглощение, кажущуюся плотность, открытую пористость, микроструктуру, механические свойства (предел прочности при сжатии и изгибе).

Результаты исследования представлены в таблице 3 и таблице 4.

В соответствии с примененным планом эксперимента для прочности при изгибе и водопоглощению производилась обработка данных и получены уравнения регрессии.

Таблица 2 – Результаты эксперимента при температуре обжига образцов 1000 ^OC

№ состава	Состав	W, % сырого	Усадка, возд.,%	Усадка общ.,%	Усадка обж.,%	W, % водопогл.	Каж. плотность	Откр. пористость	σизг.	σсжат.
х1	Глина-100%	21,9	6,9	13,8	7,4	4,46	2,33	10,37	39,64
х2	Глина-50% Перлит-50%	25,5	6,3	14,0	8,3	7,59	1,79	13,52	9,34
х3	Глина-50% Опилки-50%	26,9	3,7	10,1	6,6	16,30	1,56	25,40	5,62
х12	Глина-75% Перлит-25%	25,3	7,3	14,0	7,3	7,33	1,96	14,60	14,94
х23	Глина-75% Опилки-25%	25,9	5,2	11,6	6,8	9,67	1,93	18,7	8,98
х13	Глина-50% Перлит-25% Опилки-25%	26,0	4,4	11,3	7,2	13,94	1,59	22,1	4,26
х123	Глина-66,67% Перлит-16,67% Опилки-16,67%	23,6	5,8	12,5	7,1	9,63	1,97	18,76	7,78
х1223	Глина-62,5% Перлит-25% Опилки-12,5%	23,2	6,3	12,7	6,8	9,54	1,80	17,16	7,54
х1123	Глина-75% Перлит-12,5% Опилки-12,5%	22,4	6,0	12,4	6,9	8,28	2,0	16,56	11,32
х1233	Глина-62,5% Перлит-12,5% Опилки-25%	26,4	4,7	11,4	7,1	13,45	1,73	23,22	3,86

Таблица 3 – Результаты эксперимента при температуре обжига образцов 960 ^OC

№ состава	Состав	W, % сырого	Усадка, возд.,%	Усадка общ.,%	Усадка обж.,%	W, % водопогл.	Каж. плотность	Откр. пористость	σизг.	σсжат.
х1	Глина-100%	24,4	7,5	12,3	5,2	9,18	2,25	20,67	18,56
х2	Глина-50% Перлит-50%	28,6	7,1	12,6	6,0	15,77	1,52	23,84	8,58
х3	Глина-50% Опилки-50%	27,8	3,3	8,6	5,5	26,87	1,39	37,51	0,76
х12	Глина-75% Перлит-25%	24,4	6,8	11,6	5,1	11,16	1,94	21,70	11,56
х23	Глина-75% Опилки-25%	26,5	5,7	10,9	5,5	13,18	1,87	24,65	5,16
х13	Глина-50% Перлит-25% Опилки-25%	28,8	4,9	10,9	6,3	17,15	1,53	26,26	4,92
х123	Глина-66,67% Перлит-16,67% Опилки-16,67%	25,4	5,5	11,0	5,8	12,68	1,80	22,79	10,3
х1223	Глина-62,5% Перлит-25% Опилки-12,5%	25,6	5,9	11,6	6,1	11,71	1,79	20,97	9,0
х1123	Глина-75% Перлит-12,5% Опилки-12,5%	27,6	6,7	12,2	5,9	13,08	1,82	23,79	9,9
х1233	Глина-62,5% Перлит-12,5% Опилки-25%	24,7	4,8	10,4	5,9	16,22	1,68	27,23	4,8

Дата добавления: 2015-08-29