13. Физико-химические процессы, протекающие в сырье при его обжиге.

Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий.

Три периода процесса: прогрев сырца, собственно обжиг, регулируемое охлаждение.

1.Сушка (120-150°С)

Медленное повышение температуры (скорость подъёма температуры в этот период зависит от конструкции печи, массы и влажности сырца). Удаляется физически-связанная вода, керамическая масса становится непластичной.

2.Выгорание органических примесей (300-500°С)

3.Дегидратация глинистых минералов (450-800°С)

Удаление химически-связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние.

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O→ Al₂O₃·2SiO₂+2H₂O↑

Происходит выделение Fe₂O₃ в свободном виде.

4.Полиморфное превращение кварца с увеличением объёма до 2,4% (573°С)

β - SiO₂ → α - SiO₂

5.Твердофазовое спекание (700-900°С)

Десульфаризация (разложение сульфатов)

Декарбонизация (разложение карбонатов)

CaCO₃→CaO+CO₂

В присутствии MgO и СaO между образующимися компонентами начинают протекать реакции в твёрдом состоянии.

6.Разложение метанооленита с образованием первичных оксидов (800-850°С)

Al₂O₃·2SiO₂→ Al₂O₃·2SiO

Появляется жидкая фаза. Развиваются усадочные деформации, которые протекают до спекания глинистой массы (огневая усадка).

7.Жидкофазовое спекание (900-1000°С)

Глина размягчается и в процессе размягчения уплотняется – легкоплавкие соединения заполняют поры между зёрнами скелета, представляющими собой более тугоплавкие частицы, вследствие чего обжигаемая масса приобретает большую плотность (спекается).

Образование муллита 3Al₂O₃·2SiO₂

С повышением температуры кристаллизация муллита ускоряется и достигает своего максимума при 1200-1300°С

Как правило, для кирпича, камня, керамзита температура обжига лежит в диапазоне от 900 до 1100°С.

Для клинкерного кирпича, плиток для пола – от 1000 до 1300°С.

Для огнеупорной керамики – от 1300 до 1800°С.

8.Регулируемое охлаждение

14. Гипсовые вяжущие вещества: сырье, производство, технические свойства, применение в строительстве.

Гипсовые вяжущие – группа тонкодисперсных воздушных вяжущих веществ, преимущественно состоящих из полуводного гипса CaSO₄·0,5 H₂O или ангидрита, полученных обжигом с последующим помолом природного сырья (природного гипсового камня CaSO₄·2H₂O или природного ангидрита CaSO₄) или техногенного сырья.

Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы:

1.Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при температурах 120-160^оС. Они состоят преимущественно из полуводного гипса CaSO₄·2H₂O=CaSO₄·0,5H₂O+1.5H₂O.

Способы получения низкообжигового гипса:

Сухой способ (β - CaSO₄·0,5H₂O)

При сухом обжиге техническая обработка ведётся в открытых аппаратах.

Мокрый способ (α - CaSO₄·0,5H₂O)

Мокрый обжиг ведётся в герметичных аппаратах, в результате чего получаются крупные малодефектные кристаллы.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный (изготовляют обжигом гипсовой породы в варочных котлах или печах, гипсовый камень сначала разламывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах); формовочный; высокопрочный гипс (термическая обработка под давлением пара с последующей сушкой и измельчением).

2.Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем обжига гипсового камня при высоких температурах – 800-1000^оС. Они состоят преимущественно из ангидрита CaSO₄. К ним относятся ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс. Ангидритовый цемент получают путем совместного помола природного или искусственного ангидрита (600-700 ⁰С) и различными минеральными активизаторами твердения (известь, обожженный доломит, горючие сланцы) водопотребность 30-35%, прочность 5-20МПа. Высокообжиговый гипс (эстрих - гипс) получают обжигом (600-700 ⁰С) двуводного гипса с последующим измельчением. Для высокообжиговых гипсовых вяжущих прочность при сжатии 10-20МПа, водопотребность 30-35%.

Технические свойства гипса:

1.Истинная плотность полуводного гипса – 2,65-2,75 г/см³ (двуводного – 2,32 г/см³)

2.Насыпная плотность полуводного гипса – 800-1100 кг/м³

3.Водопотребность – количество воды, необходимое для получения удобоформуемого теста.

Для получения теста стандартной густоты – 50-70% воды.

4.Сроки схватывания

А – быстротвердеющий гипс (2…15 минут)

Б – нормальнотвердеющий гипс (6…30 минут)

В – медленнотвердеющий гипс (более 20 минут)

5.Тонкость помола характеризуется остатком на сите, выраженным в процентах от первоначальной массы.

I – грубый помол (не более 23%)

II – средний помол ( не более 14%)

III – тонкий помол (не более 2%)

6.Марка вяжущего определяется пределом прочности при изгибе и при сжатии в возрасте 2 часов.

Прочность при изгибе 1,2-8МПа. Марки по прочности на сжатие в МПа: Г-2…Г-25. Марки Г-2 до Г-7 применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки до Г-25 (Б, В) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях. Для повышения прочности и ускорения сроков схватывания гипсовые вяжущие добавляют в известково-песчаные растворы.

7.Деформативность

Ползучесть – нарастание деформации при постоянных нагрузках.

8.Огнестойкость