Уровни варьирования содержания плавней в шихте
Наименование фактора |
Значения на уровнях |
||
-1 |
0 |
+1 |
|
Массовая доля щелочесодержащего плавня (R2O) , % |
10 |
15 |
20 |
Массовая доля Щелочноземельного плавня (RO), % |
2 |
4 |
6 |
Таблица 5.2
Матрица планирования и физико-механические свойства
керамических изделий, обожженных при температуре обжига 950 ºС
№ состава
|
Матрица |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Усадка общая линейная, % |
||||||
R2O |
RO |
без добавок |
с добавкой |
без добавок |
с добавкой |
||||
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
||||||
1 |
1 |
1 |
8,5 |
9,5 |
15,5 |
1,5 |
2,8 |
3,8 |
|
2 |
1 |
-1 |
8,3 |
9,3 |
15,7 |
1,7 |
2,9 |
4,0 |
|
3 |
-1 |
1 |
8,2 |
9,2 |
16,5 |
2,2 |
3,3 |
3,9 |
|
4 |
-1 |
-1 |
7,9 |
8,9 |
16,1 |
2,5 |
3,4 |
4,4 |
|
5 |
1 |
0 |
8,2 |
9,2 |
15,7 |
1,7 |
3,2 |
3,6 |
|
6 |
-1 |
0 |
7,9 |
8,9 |
16,6 |
2,4 |
3,3 |
4,3 |
|
7 |
0 |
1 |
8,1 |
8,7 |
13,4 |
1,9 |
3,2 |
4,2 |
|
8 |
0 |
-1 |
7,7 |
8,5 |
13,6 |
2,4 |
3,0 |
2,6 |
|
9 |
0 |
0 |
7,9 |
8,3 |
13,7 |
2,2 |
2,8 |
3,4 |
|
0 |
глина 100 % |
6,1 |
6,8 |
9,9 |
1,4 |
2,4 |
3,1 |
||
Таблица 5.3
Матрица планирования и физико–механические свойства керамических изделий, обожженных при температуре обжига 1000 ºС
№ состава |
Матрица |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Усадка общая линейная, % |
||||||
R2O |
RO |
без добавок |
с добавкой |
без добавок |
с добавкой |
||||
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
||||||
1 |
1 |
1 |
14,0 |
15,3 |
14,4 |
2,5 |
2,9 |
4,2 |
|
2 |
1 |
-1 |
13,9 |
15,7 |
17,4 |
2,6 |
3,6 |
5,3 |
|
3 |
-1 |
1 |
14,7 |
16,9 |
13,9 |
3,2 |
4,3 |
4,7 |
|
4 |
-1 |
-1 |
11,9 |
14,6 |
16,3 |
3,0 |
4,4 |
4,9 |
|
5 |
1 |
0 |
14,0 |
14,0 |
19,3 |
3,1 |
4,2 |
5,2 |
|
6 |
-1 |
0 |
12,8 |
14,8 |
19,5 |
2,7 |
4,3 |
5,3 |
|
7 |
0 |
1 |
13,8 |
15,2 |
17,0 |
3,3 |
3,5 |
5,7 |
|
8 |
0 |
-1 |
12,5 |
15,6 |
16,9 |
3,5 |
4,3 |
5,3 |
|
9 |
0 |
0 |
12,8 |
15,1 |
15,9 |
3,2 |
4,8 |
5,6 |
|
0 |
глина 100 % |
8,3 |
9,1 |
10,6 |
2,6 |
2,7 |
4,1 |
||
В результате проведенных исследований установлено, что введение различных видов ионогенных добавок в шихтовые составы приводит к увеличению прочности при изгибе керамических образцов. Полученные результаты доказывают, что использование ионогенных добавок позволяет получать керамические изделия с более высокими прочностными показателямипо сравнению с контрольным составом глины 100 % [67], причем при снижении температуры обжига.
Таблица 5.4
Матрица планирования и физико-механические свойства керамических изделий, обожженных при температуре обжига 1050 ºС.
№№ состава |
Матрица |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Усадка общая линейная, % |
|||||
R2O |
RO |
без добавок |
с добавкой |
без добавок |
с добавкой |
|||
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
«Пено-стром» |
ГКЖ-11 |
|||||
1 |
1 |
1 |
14,4 |
13,4 |
16,1 |
2,6 |
2,6 |
4,3 |
2 |
1 |
-1 |
14,5 |
12,9 |
16,1 |
2,7 |
3,6 |
5,3 |
3 |
-1 |
1 |
13,5 |
11,3 |
18,1 |
4 |
4,3 |
4,8 |
4 |
-1 |
-1 |
13,8 |
13,8 |
18,2 |
3,2 |
4,4 |
4,9 |
Окончание табл. 5.4 |
||||||||
№ состава |
Матрица |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Усадка общая линейная, % |
|||||
R2O |
RO |
без добавок |
с добавкой |
без добавок |
с добавкой |
|||
«Пеностром |
ГКЖ-11 |
«Пеностром» |
ГКЖ-11 |
|||||
5 |
1 |
0 |
14,5 |
13,3 |
16,2 |
3,6 |
4,2 |
5,2 |
6 |
-1 |
0 |
13,6 |
12,1 |
18,3 |
2,8 |
4,3 |
5,3 |
7 |
0 |
1 |
14,8 |
13,2 |
17,8 |
3,8 |
3,5 |
5,6 |
8 |
0 |
-1 |
14,5 |
14,1 |
17,7 |
3,5 |
4,3 |
5,4 |
9 |
0 |
0 |
14,6 |
13,9 |
17,7 |
3,2 |
4,8 |
5,6 |
0 |
глина 100 % |
9,3 |
9,7 |
11,2 |
2,9 |
3,6 |
4,3 |
|
Установлено, что введение ионогенной добавки ГКЖ–11 (метилсиликоната натрия) с массовой долей 0,2 % в керамическую шихту, содержащую плавни, способствует повышению физико-механических свойств готовых керамических изделий за счет увеличения контактной поверхности взаимодействия сырьевых компонентов.
Требуемое значение прочности при изгибе керамических облицовочных плиток (15 МПа), полученных на основе шихты с добавкой ГКЖ–11 достигается в составах с RO/R2O = 0,2–0,3 для температур обжига 950, 1000, 1050 ºС, а для шихт с ионогенной добавкой «Пеностром» повышение прочностных показателей образцов достигается в составах с соотношением плавней RO/R2O = 0,3–0,5 при температуре обжига 1000 ºС. Для шихт, не содержащих добавок, требуемый показатель предела прочности при изгибе керамических изделий достигается при соотношении плавней RO/R2O = 0,2–0,5 при температуре обжига 1050 ºС.
После обработки результатов исследований по программе «STADIY» получены уравнения, описывающие изменение предела прочности при изгибе образцов от содержания плавней в шихте и вида ионогенных добавок (прил. А). На основании рассчитанных уравнений построены диаграммы изменения предела прочности при изгибе керамических изделий в зависимости от максимальной температуры обжига, видов ионогенных добавок и содержания щелчесодержащего плавня и щелочноземельного компонента (рис. 5.1– 5.3).
Без
добавок а)
Rизг = 7,84 +
+0,17R2O+0,26R2O 2
+0,15RO+ 0,11RO 2
- 0,01 R2O RO
Оптимальное соотношение
RO/ R2O составляет 0,2–0,3
С добавкой б)
«Пеностром»
Rизг = 8,34 +
+0,16R2O+0,68R2O 2
+ 0,11RO+ 0,23RO2
- 0,08 R2O RO
Оптимальное соотношение
RO/ R2O составляет 0,2–0,3
С добавкой в)
«ГКЖ –11»
Rизг = 13,71 -
- 0,36R2O+ 2,43R2O 2
+ 0,02RO- 0,17 RO2
– 0,13R2O RO
Оптимальное соотношение
RO/ R2O составляет 0,2–0,4
Рис. 5.1.Диаграммы зависимости предела прочности при изгибе (МПа) керамических изделий от содержания плавней и вида ионогенной добавки (максимальная
температура обжига 950 ˚С)
Б
ез
добавок а)
Rизг = 12,86 +
+0,42R2O+0,52R2O2+
+ 0,7 RO + 0,27 RO 2 +
+ 0,68 R2O RO
Оптимальное соотношение
RO/ R2O составляет 0,5–0,6