Analiza techniczna i rozwiązanie problemu pęknięć powierzchniowych w cegłach ceramicznych

Analiza techniczna i rozwiązanie problemu pęknięć powierzchniowych w cegłach ceramicznych

I. Przegląd problemu
Zdjęcie przedstawia cegły ceramiczne z widocznymi pęknięciami powierzchniowymi po wypaleniu. Pęknięcia te zazwyczaj wskazują na brak równowagi naprężeń wewnętrznych lub niewłaściwą kontrolę podczas przygotowania surowców i wypalania w piecu. Chociaż cegły mogą wydawać się strukturalnie kompletne, takie pęknięcia poważnie wpływają na wytrzymałość mechaniczną produktu, stabilność absorpcji wody i odporność na mróz — dlatego są one uważane za produkty niespełniające wymagań w zastosowaniach inżynieryjnych.

II. Przyczyny z perspektywy surowca
1. Nierównowaga plastyczności i skurczu gliny
Jeśli glina ma nadmiernie wysoką plastyczność lub zawiera dużą proporcję drobnych cząstek (<0,005 mm), skurcz podczas suszenia staje się znaczny. Podczas procesu suszenia i wypalania nierównomierny skurcz między warstwami prowadzi do pęknięć naprężeniowych powierzchni.
Rozwiązanie:
(1) Dostosować wskaźnik plastyczności gliny (ogólnie odpowiedni jest zakres 16–25).
(2) Dodać materiały chude, takie jak piasek, proszek łupkowy lub popiół lotny, aby zmniejszyć skurcz.
(3) Zapewnić odpowiedni rozkład wielkości cząstek surowca — właściwą równowagę między frakcjami grubymi i drobnymi.
2. Niewłaściwa zawartość wilgoci podczas formowania
Gdy zawartość wilgoci w surowych cegłach jest zbyt wysoka (>20%), naprężenia podczas suszenia gwałtownie rosną, co sprawia, że powierzchnia jest podatna na pękanie przed wypaleniem.
Rozwiązanie:
(1) Kontrolować zawartość wody podczas wytłaczania w zakresie 16–18%.
(2) Używać wytłaczania próżniowego w celu usunięcia pęcherzyków powietrza i uzyskania jednolitej gęstości.
3. Niewystarczające leżakowanie lub mieszanie
Niewystarczające mieszanie lub leżakowanie prowadzi do nierównomiernej wilgotności i plastyczności w masie glinianej, co powoduje koncentrację naprężeń wewnętrznych podczas suszenia i wypalania.
Rozwiązanie:
(1) Zwiększyć czas mieszania i leżakowania (co najmniej 48 godzin dla nowej gliny).
(2) Zapewnić jednorodne mieszanie wszystkich dodatków i materiałów pochodzących z recyklingu.

III. Przyczyny z perspektywy wypalania i kontroli pieca
1. Szybkie suszenie lub nagrzewanie
Jeśli początkowa temperatura suszenia lub podgrzewania wzrasta zbyt szybko, powierzchnia surowej cegły wysycha i twardnieje szybko, tworząc „skorupę”, podczas gdy wnętrze nadal zawiera wilgoć. Ciśnienie pary wytwarzane wewnątrz powoduje pękanie powierzchni.
Rozwiązanie:
(1) Spowolnić krzywą suszenia; kontrolować początkową prędkość nagrzewania w zakresie 20–30°C/h.
(2) Wydłużyć okres przetrzymywania w strefie suszenia, aby zapewnić równomierne usuwanie wilgoci.
2. Zbyt szybki wzrost temperatury w strefie spiekania
Gdy temperatura w strefie wypalania gwałtownie wzrasta, zwłaszcza między 600–900°C (etapy dehydroksylacji i transformacji fazy kwarcu), korpus cegły rozszerza się nierównomiernie i pęka.
Rozwiązanie:
(1) Zoptymalizować krzywą wypalania i wygładzić wzrost temperatury.
(2) Utrzymywać wzrost temperatury w strefie spiekania poniżej 40°C/h przez fazę inwersji kwarcu.
3. Niewłaściwa prędkość chłodzenia
Jeśli chłodzenie po spiekaniu jest zbyt szybkie, szok termiczny powoduje pęknięcia, szczególnie w przypadku grubych lub gęstych produktów.
Rozwiązanie:
(1) Kontrolować prędkość chłodzenia poniżej 40°C/h od 900°C do 600°C.
(2) Zapewnić równomierny przepływ powietrza chłodzącego, aby uniknąć lokalnych naprężeń termicznych.

IV. Optymalizacja procesu i zalecenia dotyczące kontroli jakości
1. Badanie surowców: Regularnie badać wskaźnik plastyczności, skurcz podczas suszenia i skład mineralny gliny.
2. Proces formowania: Zapewnić równomierne ciśnienie wytłaczania i unikać wad laminacji.
3. Kontrola suszenia: Stosować suszenie etapowe z automatyczną regulacją temperatury i wilgotności.
4. Obsługa pieca: Monitorować krzywe temperatury i rozkład powietrza w czasie rzeczywistym; używać czujników podczerwieni lub termopar.
5. Kontrola po wypaleniu: Obserwować wzory pęknięć — pęknięcia w kształcie siatki zwykle wskazują na brak równowagi skurczu, podczas gdy pojedyncze długie pęknięcia często wskazują na naprężenia termiczne.

V. Wnioski Brictec
1. Pękanie powierzchni w wypalonych cegłach ceramicznych jest wynikiem połączonych efektów składu surowca, wilgotności formowania i reżimu wypalania.
2. Optymalizując mieszanie gliny, ściśle kontrolując krzywe suszenia i wypalania oraz poprawiając jednorodność temperatury w piecu tunelowym, można skutecznie zapobiegać takim wadom.
3. Poprzez systematyczną kontrolę procesu, Brictec zapewnia, że ceramiczne cegły spiekane osiągają gęstą teksturę, jednolity kolor i doskonałe właściwości mechaniczne, spełniając wysokie standardy architektoniczne i konstrukcyjne.

Redaktorzy: JF & Lou