Синтез и анализ тугоплавких теплоизоляционных материалов

2 Методы исследования[pic 1]

2.1 Изготовление образцов

В качестве сырьевых компонентов для изготовления образцов использовались: дегидратированная глина «Городное», гипс Г-5, портландцемент М400, шамот алюмосиликатный, мочевина, пищевой желатин.

 Получение опытных образцов керамических масс осуществлялось методом шликерного литья. Сухие глинистые компоненты шихты просеивали через сито с сеткой № 025. Отощающие материалы после сушки до постоянной влажности в сушильном шкафу, измельчались в молотковой дробилке, затем в шаровой мельнице сухого помола до прохождения через сито № 025. Пена в лабораторных условиях приготавливались с помощью пропеллерной мешалки. В стакан с водой добавлялся пенообразователь, полученная суспензия перемешивалась в течение 5 мин до образования устойчивой пены, затем туда добавлялся предварительно подготовленный шликер, состоящий из глинистого сырья и отощающего компонента. После перемешивания в течение  5 мин, в полученную суспензию вводились крепители пен – пищевой желатин в количестве до 40 %, а также гипсовое вяжущее с портландцементом – до 15 %. Литье осуществлялось в специальные формы, в которых выполнялась подвялка изделий.

Высушивались образцы в естественных условиях, а затем в сушильном шкафу при температуре 100±10 ºС до остаточной влажности 1,5-2 %.

Обжигались образцы в электрической печи при максимальной температуре 1150 ºС. Режим обжига (максимальная температура обжига, скорость подъема и продолжительность выдержки при максимальной температуре) подбирался экспериментальным путем. Средняя скорость подъема температуры составляла 250 ºС/ч, выдержка при максимальной температуре – 1 ч.

Образцы изготавливаются в виде кирпичиков. Для опытных образцов проводилось определение следующих свойств: кажущейся плотности, истинной плотности, водопоглощения, механической прочности при сжатии, теплопроводности, истинной пористости, а также провели исследование структуры излома образцов с помощью оптической микроскопии.

2.2 Определение механической прочности

Пределом прочности при сжатии σсж, МПа, называется то максимальное сжимающее напряжение, которое выдерживает образец определенной формы до нарушения его сплошности.

Образцы  для  испытания  прочности  при  сжатии должны иметь правильную

геометрическую форму. В качестве измеряемых образцов использовались образцы прямоугольной формы, имеющие длину 25 мм, ширину 2 мм и высоту 15мм.

Отклонения в размерах образцов не должны превышать ±2 мм.

Испытание образцов проводят на гидравлическом прессе марки по методике согласно ГОСТ 8462–88. Изделие устанавливали в центре нижней плиты на специальную подставку с ребрами, сверху ставился разрушающий элемент, плотно зажимали между обеими плитами. Затем начинали испытание, следя за равномерностью и постепенностью повышения давления. Нагрузка увеличивалась до полного разрушения образца.

Прочность  на  сжатие  для  образцов  круглого  сечения  рассчитывают  исходя  из  формулы:

[pic 2]                                                              (2.1)

где Р – разрушающая нагрузка, кН; F– площадь поперечного сечения образца, м2.

Погрешность определения составляла ± 0,1 %.

2.3 Определение кажущейся плотности, истинной пористости и             водопоглощения

Кажущаяся плотность − это отношение массы материала к его общему объему. Поэтому при известной массе тела определение кажущейся плотности сводится к измерению его объема, включая объем всех его пор.

Наибольшее распространение получили методы насыщения и гидростатического взвешивания (ГОСТ 2409), позволяющие одновременно находить кажущуюся плотность, водопоглощение и рассчитывать истинную пористость.

В качестве пропитывающей жидкости для обожженных материалов и изделий, не подвергающихся гидратации, обычно применяют воду. Необожженные образцы и материалы, взаимодействующие с водой, пропитывают керосином.

Подготовленные образцы (не менее трех) взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Для насыщения пор образцов жидкостью применяют кипячение. Образцы кипятят в течение 2−3 ч. Насыщенные образцы взвешивают на воздухе и в погруженном состоянии в жидкости на гидростатических весах. Водопоглощение рассчитывается по формуле: