Технология керамики, стекла и вяжущих материалов. Лабораторный практикум. Учебное пособие

После окончания перемешивания гипсовое тесто выкладывают в цилиндр, установленный в центре окружностей, поверхность

Рис. 4. Вискозиметр Суттарда: 1 - металлический диск; 2 - подставка; 3 - концентрические окружности

Нормальная густота гипсового тестаНГ( ) и водогипсовое отношение (В/Г) рассчитывают по формулам:

НГ = Мводы 100 / Мгв ,

где М воды – количество воды затворения гипсового вяжущего при расплыве гипсового теста 180 ± 5 мм, мл; Мгв – масса навески гипсового вяжущего, г;

В/Г = Мводы / Мгв .

41

По результатам экспериментальных данных делают вывод о нормальной густоте исследуемого гипсового вяжущего в зависимости от сорта сырья.

течение 1 ч) массой 10-100 г взвешивается на технических весах с точностью до 0,1 г и помещается на сито для просеивания. Сито закрывают крышкой и помещают в прибор для механического

42

где Р02 – остаток на сите № 02; Мост – масса остатка на сите № 02, г; Мисх – масса исходной навески, Пг; – количество

гипсового вяжущего, прошедшего через сито № 02, % .

По максимальному остатку гипсового вяжущего на сите № 02 проводят классификация исследуемого вяжущего.

Лабораторная работа № 7.

Изучение и определение свойств готовых изделий

Цель работы: исследование физико-механических свойств (прочности при изгибе и сжатии) материалов.

Материалы и оборудование: испытательный пресс ТЭП-100 для определения предела прочности при сжатии и изгибе. Образцы материалов для испытаний в виде балочек, кубовцилиндров, , призм.

Краткие теоретические сведения

Прочность одно из главных требований, предъявляемых к керамическим материалам (керамограниту, керамической плитке, кирпичу и др.). Предельное значение нагрузки, которую материал способен выдержать без разрушения, характеризует прочность (или сопротивление) на сжатие. Сущность испытания на сжатие заключается в разрушении образца материала сжимающей нагрузкой Р, действующей на единицуплощади F.

43

Рис. 5. Испытательный прессТЭП-100

Испытание на изгиб заключается в разрушении образца сосредоточенной нагрузкой Р, прикладываемой в середине пролета ℓ. Предел прочности при сжатии и изгибе определяют путем испытания серии образцов (не менее 3) на гидравлических и механических прессах в соответствии ГОСТ 27180–2019.Плитки керамические. Методы испытаний. Форма и размеры образцов представлены в табл. 15.

44

Ход работы

Перед испытанием образцы осматривают, выбирают опорные грани. Они должны быть ровными, гладкими, параллельными. Определяют их линейные размеры штангенциркулем или металлической линейкой. По результатам измерений рассчитывают рабочую площадь опорных граней (см2). Затем поочередно каждый образец устанавливают в центр нижней плиты пресса, опускают верхнюю плиту, после чего включают пресс и материал подвергается действию сжимающих сил, приводящих к его разрушению. С силоизмерителя пресса снимают значение разрушающей нагрузки (кгс).

Предел прочности при сжатии вычисляют по формуле

R сж. = P/F,

где Р – разрушающая сила, Н (кгс);F – площадь поперечного сечения образца, м2, см2; 1 МПа = 9,81 кгс/см2.

Результаты определения предела прочности при сжатии заносят в табл. 16.

Определение предела прочности при изгибе

Испытание заключается в разрушении образца сосредоточенной нагрузкой (Р), прикладываемой в середине пролета (ℓ).

Ход работы

Опытные образцы -прямоугольные призмы квадратного сечения изготавливаютт путем выпиливания или формования из керамики. Размеры образцов и расстояние между опорами, при испытании устанавливаются ГОСТом на данный материал. Испытания проводятся согласно инструкции к прессу ТЭП-100.

45

Испытуемые образцы измеряют, очищают с обратной стороны жесткой щеткой от прилипших частиц. Каждый образец просу-

46

Определение изменения плотности и усадки керамогранита в результате спекания

Образцы керамогранита предварительно спрессованные и обожженные взвешивают на аналитических весах. Определяют размеры плитки (прессовки и спеченного образца) штангенциркулем (a - длина, b - ширина, c - высота), и рассчитывают объём

(V = abc). Плотность плитки определяют по формуле

Линейную усадку по направлению прессования можно определить по формуле

с = ((с1-с2) ∙ 100) / с1,

где с1 – высота прессовки; с2 – высота спеченного образца. Объемную усадку можно определить по формуле

ΔV = ((V1-V2) ∙ 100) / V1,

где V1 – объем прессовки; V2 - объем спеченного изделия.

47

Определение водопоглощения керамической плитки

Взвешивают плитку в сухом состоянии, затем помещают её в ёмкость с водой на время не менее 4 ч. По истечении времени её достают из ёмкости и взвешивают в водонасыщенном состоя-

нии, убрав с поверхности плитки лишнюю жидкость влажной ветошью. Водопоглощение определяют по формуле

W2 = m2m- m1 ×100%,

1

где m1 - масса плитки в сухом состоянии, г; m2 - масса плитки в водонасыщенном состоянии, г.

Результаты испытания заносят в табл. 19. Коэффициент насыщения определяется по формуле

Кн = (W2- W1)·100 / W1 ,

где W1 - водопоглощение керамической плитки до кипячения, %; W2 - водопоглощение керамической плитки при кипячении, %.

Результаты испытания заносят в табл. 20.

48

Лабораторная работа № 8. Изучение оптических свойств стекла, ситаллов,

прозрачной керамики

Цель работы: исследование оптических свойств различных стекол, определение оптической плотности светопропускания при разных длинах волн.

Материалы и оборудование:фотометр электрический КФК-3 (рис. 5, поз. 1) образцы – пластинки с плоскопараллельными сторонами толщиной 2 мм и размером 20× 30 мм.

Оптические свойства стекол и других прозрачных материалов являются результатом взаимодействия вещества с электромагнитным излучением. Излучение оптического диапазона охва-

тывает следующие длины волн: 180от до 400 нм – ультрафиолетовая область; от400 до 740 нм – видимая часть спектра; от 740 до 50000 нм –инфракрасная область.

Рис. 5. Фотометр электрический КФК-3: 1-корпус фотометра; 2 - ручка установки длины волны; 3- рычаг движения кювет; 4 - гнездо кюветодержателя

Спектры пропускания прозрачных материалов записываются в координатах:

Т – λ, где Т – светопропускание; λ – длина волны, нм , или Т – ν, где ν – частота, или волновое число, равное1/ λ

(104 / λ см–1), или D – λ, где D – поглощение или оптическая плот-

ность (D = - lg T ).

49

Для всех веществ как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии, условие прозрачности выражается соотношени-

ны или энергия, необходимая для переброса электронов из валентной зоны в зону проводимости.

Таким образом, энергия падающего квантаhc/ λ должна быть меньше ширины запрещенной зоны, т.е.не вызывать возбуждения электронов. Термин«собственное поглощение» подразумевает отсутствие поглощения, обусловленного оптической неоднородностью вещества, наличиемповерхностей раздела (фазовых границ) внутри объема, присутствием красящих примесей.

Зная ширину запрещенной зоны материалаЕ, можно вычислить граничное значениеλгр, которое показывает, при каких значениях длин волн материал будет прозрачным, а приакких – непрозрачным по отношению к падающему свету. При значениях λ > λгр вещество прозрачно, т.к. энергиякванта hc / λ оказывается меньше Е. Учитывая, чтоh и c являются постоянными величинами (кон-стантами), можно получить соотношение между

Е и λгр:

Для кварцевого стекла Е = 8,1 эВ, отсюда значение λгр = 152 нм. Оно прозрачно в ультрафиолетовой, видимой и ИКобластях спектра ( λ > 152 нм).

Расчеты цветовых характеристик производят по данным спектров пропускания или отражения. Спектры пропускания или оптической плотности для прозрачных сред получают на спектрофотометрах. Фотометр электрический КФК-3 обеспечивает измерение коэффициента пропускания в спектральном диапазоне длин волн от 315 до 990 нм. Реально спектр в видимой части спектра снимают в диапазоне от 380 до 760 нм, измеряя величину пропускания через каждые 10 нм.

50