Газовая фаза и основные способы повышения морозостойкости

Морозостойкие керамические материалы

Говоря о свойствах газовой среды в процессе термической обработки   керамических   материалов,  целесообразно   учитывать не только состав газов, движущихся в печи обжига, но и состав газовой фазы, образующейся при нагревании внутри уплотненного материала. Изучение ее влияния на формирование структуры керамических материалов представляет особый интерес.

Установлено, что выделяющиеся из глины газы почти не влияют на состав газов в печи обжига, однако на среду внутренних слоев керамического черепка их влияние оказывается решающим. Большинство исследователей отмечают поликомпонентный состав газов, образующихся при нагревании глин. Следует отметить, что реакционные газы-восстановители (водород и оксид углерода) активизируют процесс структурообразования, в присутствии водяного пара их действие усиливается.

Многочисленными  исследованиями  доказана  экономическая и техническая целесообразность использования отходов металлургической, химической и других отраслей промышленности в качестве корректирующих добавок различного типа для улучшения свойств глинистого сырья.

В  Сибири и на Дальнем  Востоке основой  для создания добавок органического ряда могут служить отходы и побочные продукты целлюлозно-бумажных, лесохимических и деревообрабатывающих производств.

Анализ  факторов, влияющих  на  морозостойкость  пористых строительных материалов, показывает, что она связана в основном с характером пористой структуры и способностью сопротивляться растягивающим напряжениям. Существующие способы повышения морозостойкости реализуются следующим образом:

– путем уменьшения водопоглощения за счет создания микропористой структуры с преимущественно замкнутыми порами;

– воздухововлечения, при  котором  в  материале  образуются воздушные резервуары, гасящие избыточное давление мигрирующей воды;

– создания в материале преимущественно крупных неопасных пор;

– введения в структуру материала высокодисперсного армирующего компонента.

В целом роль воздуха в пористой структуре материала положительна, так как при замораживании наличие свободного воздушного пространства уменьшает гидростатическое давление и снижает напряжение в материале.

Однако регулирование пористости в заданном направлении имеет технологические ограничения. Так, воздухововлечение целесообразно для шликерных масс, что сопряжено с избыточными энергозатратами на удаление влаги из сырца. Формирование крупных неопасных пор менее привлекательно в связи с ухудшением теплозащитных характеристик черепка. Создание замкнутой пористости требует накопления достаточного количества расплава и, следовательно, предопределяет необходимость обжига при более высоких температурах или использования дорогостоящих добавок- плавней.

Для некондиционного суглинистого и техногенного сырья Иркутской области, обладающего в основном повышенным содержанием кремнезема и малым количеством флюсующих ингредиентов, вышеперечисленные приемы малоэффективны. Необходима разработка научно обоснованных принципов для получения морозостойкой продукции на основе природного некондиционного или техногенного сырья.