Пластическое формование в технологии строительных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

Реферат

по дисциплине: Процессы и аппараты в технологии строительных материалов

На тему

Пластическое формование в технологии строительных материалов

Исполнитель:

Лекомцев Д.М.

Введение

Все разнообразие керамических материалов производится в принципе по однотипной схеме, включающей в себя следующие переделы: добычу сырьевых материалов, подготовку сырьевой массы, формование изделий, сушку и обжиг. Однако для получения изделий с различной структурой черепка и различной конфигурации применяют разные методы формования: литье, пластическое формование, полусухое и сухое прессование. В зависимости от метода формования производят подготовку сырьевой массы.

Основные изделия строительной керамики -- кирпич и керамические камни, а также некоторые виды керамических плиток, черепицы и труб производят методом пластического формования. Этот метод формования наиболее прост и получил наибольшее распространение.

Производство кирпича методом пластического формования ведется на хорошо проработанной пластичной массе с влажностью 15...25 % из легкоплавких глин средней пластичности, содержащих 40...50 % песка. Подготовка сырья в старину велась «естественным» образом: глина, добытая в карьере, в течение 1...2 лет выдерживалась в буртах под открытым небом. Периодическое намокание, замораживание и оттаивание разрушало природную структуру глины, вымывало из нее соли(вспомните белые высолы на современном кирпиче). После этого глину обрабатывали на глинорыхлителях и камнеотделительных валках и доводили до требуемой пластичности добавлением воды. В настоящее время глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валках (это в какой-то мере заменяет вылеживание) до получения пластичной удобоформуемой массы без крупных каменистых включений (кусочки СаСО₃ должны быть удалены или измельчены в порошок). Метод пластического формования является наиболее распространенным, особенно для выпуска массовых материалов. Этим методом можно перерабатывать самые разнообразные глины при влажности их в 15-20%. Качество массы и будущих изделий зависит от тщательности проработки сырьевых компонентов.

1. Пластическое формование в изготовлении строительного кирпича

Формованием называется процесс придания массе заданных форм и размеров, т. е. получения заготовки (полуфабриката) изделия. Структура заготовки в значительной мере определяет строение и свойства изделий после обжига. При формовании стремятся максимально увеличить содержание твердой фазы, чтобы снизить усадки в сушке и обжиге.

Пластичность глин предопределяет наличие специфических деформационных свойств -- малой вязкости и достаточно высокого предела текучести.

Показателем формовочных свойств масс является соотношение между внешним и внутренним трением. Считают, что формование возможно, если внутреннее трение массы (когезия) больше, чем трение о формующий орган машины (аутогезия). Для оценки формовочных свойств используют коэффициенты внутреннего трения и сцепления массы. Из уравнения Кулона-Мора следует, что сопротивлением массы уПР сдвигу определяется коэффициентом внутреннего трения f, сцеплением С и действующим сжимающим напряжением у:

уПР= уf + С.

Основные свойства пластичной формовочной массы зависят от минерального состава, формы и размеров частиц твердой фазы, вида и количества временной технологической связки, интенсивности образования гидратных слоев на поверхностях частиц. С увеличением содержания жидкой фазы коэффициент внутреннего трения растет, проходя через максимум. Другие показатели уменьшаются монотонно, но с разной интенсивностью. Это позволяет для каждой массы выбрать оптимальное значение формовочной влажности. Лучшие формовочные свойства имеет масса с максимально развитыми слоями физически связанной воды при минимальном содержании свободной воды в системе.

Возрастание дисперсности твердой фазы увеличивает количество контактов между частицами в единице объема и прочность. Одновременно растут оптимальная формовочная влажность, предел текучести, вязкость, модули деформации, коэффициент внутреннего трения и связность массы, повышается пластичность.

Чрезмерное повышение дисперсности увеличивает усадки в сушке и обжиге, поэтому оптимальный зерновой состав должен обеспечивать создание каркаса из сравнительно крупных зерен для повышения предела текучести и уменьшения усадок.

Пластическое формование осуществляют тремя способами: выдавливанием, допрессовкой и раскаткой. Во всех случаях механические напряжения не превышают 1--30 МПа, масса содержит 30--60% жидкости по объему. Заготовка сохраняет форму благодаря наличию предела текучести. Важнейшей задачей при пластическом формовании является подбор оптимальной формовочной влажности. Для оценки формовочной влажности WФ по П.А. Ребиндеру используют зависимость пластической прочности структуры Рm, от влажности Wабc.

Влияние влажности на основные параметры пластичной массы:

f - коэффициент внутреннего трения; Е1 и Е2 - модули быстрой и замедленной обратимой деформации; С - сцепление; з - вязкость.

Пластической прочностью называют механическое напряжение, которое способна выдерживать масса без нарушения сплошности. Считают, что формовочной влажности соответствует точка перехода зависимости Рm - влажность от прямолинейного участка. В заводской практике формования на вакуумных прессах ведут обычно при влажности на 1-3% меньше.

Чем сложнее форма изделия, тем при более высокой влажности проводят формование. Для его облегчения иногда в массы добавляют высокопластичные монтмориллонитовые глины.

Выдавливание является окончательной операцией формования изделий грубой строительной керамики (кирпич) и промежуточным этапом переработки пластичной тонкокерамической массы перед раскаткой и допрессовкой. Выдавливание может быть горизонтальным и вертикальным. Его осуществляют на шнековых вакуумных прессах. В шнековом прессе при движении массы возникает сложное объемно-напряженное состояние. Лопасти шнека сообщают массе поступательное и вращательное движение, а стенки корпуса пресса замедляют перемещение массы в прилегающим к ним слоям. По мере продвижения массы к головке пресса ее вращение замедляется, но периферийные слои движутся с большей скоростью. Окончательно уплотняет массу последний виток шнека. Он выжимает массу из цилиндра в головку пресса с различными по сечению скоростями, сообщая ей частичное вращение.

Распределение скоростей течения пластической (а) и тощей (б) масс в головке шнекового пресса.

а) б)

Шнековые (ленточные) вакуумные прессы имеют высокую производительность и являются агрегатами непрерывного действия, однако требуют «мягких» масс. В заготовке могут возникать дефекты, связанные с неравномерным движением массы.

Под действием бокового давления линейная скорость массы у стенки меньше, а окружная выше, чем в центре. В массе образуются два параболоидальных потока, скорости которых в мундштуке постепенно выравниваются. Более пластичные массы характеризуются большим градиентом скоростей по сравнению с жесткими (рис. 6.2.). Для снижения неравномерности течения используют шнеки с переменным шагом винта и двухзаходной выпорной лопастью. Крупнозернистые включения снижают склонность массы к расслаиванию.

Выдавливание сопровождается образованием анизотропной структуры масс, так как пластинчатые частицы глины ориентируются своей тонкой гранью в направлении максимальной скорости течения. Анизотропия проявляется в неравномерной усадке и различной прочности образцов в разных направлениях.

При неблагоприятных условиях возможно появление дефектов. S-образные трещины образуются при нарушении сплошности массы из-за разной продольной и окружной скорости ее течения. Уменьшение скорости течения в углах или на поверхности кернов для слабосвязанных масс приводит к образованию «драконова зуба» и «малых надрезов».

Дефекты устраняют подбором размеров головки пресса и мундштука (отношение длины к диаметру должно быть не менее 4, увеличиваясь для сильно пластичных и жестких масс), конусности мундштука, смазкой головки и мундштука. Эффективно применение вибрирующих головок или вставок и ультразвуковое разжижение масс.

Сформованный кирпич в дальнейшем подвергается сушке.

Формовка кирпича производится на вакуумном шнековом прессе СМК-217 или его аналогах. Пресс комплектуется вакуум-насосом ВВН-12, оборудуется ресивером и баком для рециркуляции воды в вакуум-насосе. В глиномешалке пресса производится доведение влажности глиномассы до оптимальной формовочной. Пресс также комплектуется мундштуками для формовки полнотелого и пустотелого кирпича.

Брус из мундштука пресса непрерывной лентой поступает на автомат многострунной резки (АМВР) КБ045 (поз. 5), где производится резка кирпича в две стадии. Сначала отрезается мерный брус длиной равной толщине 10 шт. кирпича (первый узел АМВР). Затем мерный брус поступает на второй узел многострунной резки АМВР, где разрезается на 10 шт. одинарного или на 8 шт. утолщенного пустотелого кирпича. На третьем узле АМВР - разгрузочном ленточном (или цепном) конвейере производится раздвижка кирпича с зазором в 20-30 мм. Этим же конвейером кирпич-сырец доставляется в зону укладки его на сушильную оснастку - посты укладки оборудуются с 2-х сторон конвейера.

Литература

керамический кирпич пластический формование

1. Госин Н.Я., Соболев М.А. Производство керамического кирпича. - Москва: Стройиздат 1971г. 207с.

2. Комлева Г.П., Комлев В.Г. Основы проектирования заводов по производству ТН и СМ. Ивановский Химико-технологический университет - Иваново, 2004г. 111с.

3. Кашкаев И.С., Шейман Е.Ш. Производство керамического кирпича. - Москва: Высшая школа, 1974г. 287с.

4. Буров Ю.С. Технология строительных материалов и изделий. Учебник для втузов Москва Высшая школа 1972г.

5. Технологический регламент завода «Ивстройкерамика». - Иваново, 2001.

6. ГОСТ 530-95.

7. Кондратенко В.А., Пешков В.Н. журнал «Стройпрофиль» № 4 - М, 2004.

8. Информационная система по строительству «Ноу-Хаус.ру» - М, 2006.

9. Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. Учебник для вузов Москва Стройиздат, 1974г.

Размещено на Allbest.ru