عوامل مهم تاثیر گذار بر روی آجر سفالی
عوامل مهم تاثیر گذار بر روی آجر سفالی
اصولا عوامل مهمی ناشی از مواد خام و روش تولید است و تاثیر قاطعی بر خواص محصول دارد عبارتند از :
- تشکیل دهنده های معدنی (نوع و مقدار)
- مواد باز کننده (نوع و مقدار)
- مواد متخلخل زا (نوع و مقدار)
- ترکیب اندازه دانه‌ها (میزان آماده‌سازی)
- تشکیل بدنه سرامیکی (ترکیبات فازی معدنی)
- ساختار فضاهای خالی (نوع و توزیع)
- تراز دمای پخت و زمان قرارگیری در دمای موردنظر
اصولاً جنبه‌های اقتصادی آجرها و آجرهای سفالی با سوراخ‌های قائم و با خواص مناسب عایق‌کاری حرارتی ، به مشخصات فنی ذخایر مواد خام موجود و فاصله حمل آن‌ها به کارخانه بستگی دارد.خاصیت مقاومت فشاری محصول ، به مواد خام بستگی دارد. رسیدن به چگالی موردنیاز آجر یا بدنه سرامیکی ، تنها در ارتباط با تراز تخلخل ایجادشده است.
سال‌هاست که از انواع مختلف افزودنی‌های سوختنی نظیر پلی استایرن ، خاک‌اره ، غبار زغال‌سنگ ، لجن فاضلاب ، باقی‌مانده سلولزی و غیره در تولید آجر و بلوک سبک به‌طور موفقیت‌آمیزی استفاده‌شده است.
اکثراً ، حد فناوری برای چگالی بدنه ، نزدیک 4/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب گزارش‌شده است.تنها در بعضی موارد به حد 2/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب رسیده‌اند.این امر عمدتاً به نوع و اندازه دانه‌های مواد متخلخل زا ، آماده‌سازی و فرآوری آن و به شرایط بسیار متفاوت فرآیند شکل‌دهی ، خشک‌کردن و پخت بستگی دارد.گزارش‌شده است که مقاومت بدنه سرامیکی را می‌توان با افزودنی‌های معدنی مختلف نظیر سنگ‌آهک پودر شده ، رس‌های با دمای سینتر شدن کم و بعضی محصولات فرعی صنعتی افزایش داد.بنابراین ، دورنمایی برای کاهش حد فناوری به 2/1 گرم بر سانتی متر مکعب وجود دارد، مشروط بر آن که با استفاده از اقدامات اضافی آماده سازی و افزودن مواد تخلخل زای ریز، بتوان فرمول بدنه رسی را به‌خوبی تنظیم کرد تا از کاهش مقاومت به حدی کمتر از 40 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع جلوگیر به عمل آید.
مواد متخلخل زا به درجات مختلف ، اثر بازکنندگی در بدنه سرامیکی دارند.بنابراین خاک رس‌های مورداستفاده در بلوک‌ها و آجرهای بزرگ سبک عایق حرارتی باید حالت خمیری را به حدی مناسبی حفظ کنند.افزودنی‌های بازکننده بر خواص چسبندگی اثر می‌گذارد ، یعنی پایداری خشت خام را بلافاصله پس از اکسترود کردن کم می‌کنند و معمولاً لازم است بدنه‌های رسی در طی شکل‌دهی هواگیری شوند.
البته نتایج تحقیقات متعدد نشان داده است ، برای بهینه‌سازی بدنه رسی ، نمی‌توان مقاومت فشاری قابل‌دستیابی برای یک چگالی بدنه سرامیکی مشخص را تنها از روی خواص مواد اولیه تخمین زد.
سبک‌سازی آجر با ایجاد سوراخ و حفره و بهینه‌سازی هندسه آن
در سه دهه اخیر ، صنعت آجر و سفال با تحولاتی اساسی روبه‌رو بوده است.در این سال‌ها ، در کشورهای صنعتی ، آجرهای توپر به‌تدریج با آجرهای سوراخ‌دار و بلوک‌های سفالی جایگزین شدند..مزایای تولید این فرآورده‌ها نسبت به آجرهای توپر متعدد هستند :
- کاهش وزن خاک رس موردنیاز در واحد حجم ، و بنابراین کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل و کم شدن هزینه‌های آماده‌سازی خاک رس (خرد ، آسیاب و مخلوط کردن و ..)
- کاهش تخریب محیط‌زیست ، براثر کم شدن میزان مصرف ذخایر خاک رس و استفاده کمتر از ذخایر جدید.
- کاهش جرم و باز شدن ساختار سفال یا آجر سوراخ‌دار ، و درنتیجه ، سرعت بخشیدن به خشک شدن و پخت ، کم کردن هزینه سوخت برای این فرآیندها و کاهش هزینه تولید برای حجم محصولات.
- تسهیل اکسیده شدن مواد آلی خاک رس با افزایش نسبت سطح به حجم و بنابریت کاهش خطر ایجاد هسته سیاه.
با توجه به این موارد ، و به دلیل آن که سهم بزرگی از هزینه تولید صرف سوخت می شود.در کشورهای اروپای غربی ، قسمت عمده قطعات رسی پخته حداقل 25 درصد حجمی سوراخ دارند.باید تاکید کرد که برای تولید بلوک های سفالی با کیفیت مناسب ، خاک رس مورد استفاده باید به خوبی آسیاب شود ، و غلظت آن باید یکنواخت باشد تا تولید موفقیت آمیز قطعات سوراخ دار را امکان پذیر سازد . وجود هر کلوخه یا حفرات هوا در قسمت خارجی می تواند باعث خراب شدن ستون گل شود.برای بهبود غلظت ، مخلوط کن ها را معمولا حرارت می دهند و در قسمت جلوی اکسترو در هوا زدایی (خلا) می‌کنند تا از پیدایش حباب‌های هوا جلوگیری شود.
کاهش چگالی بدنه به حدود 25/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب ، با افزودنی‌های کاهنده وزن دامنه تولید آجرهای عایق حرارت خوب را وسعت می‌دهد.
در کشورهای صنعتی ، هدف صنعت سفال ، ایجاد شرایط فنی تولید بلوک‌ها و آجرهای رسی سبک سوراخ‌دار ، توسط فرآیند اکسترود کردن ، برای دست‌یابی به مقاومت حرارتی حداکثر و ظرفیت باربری قابل‌قبول است.برای رسیدن به این هدف ، ضروری است که چگالی‌های بدنه سرامیکی به حدود 2/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب کاهش یابد و هم‌زمان با آن ، کاهش مشخصات مکانیکی با بهینه‌سازی بدنه رسی جبران شود ، به ترتیبی که مقاومت فشاری از 40 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع کمتر نشود.
آجرها و بلوک‌های دارای 30تا 50 درصد سوراخ را آجرها یا بلوک‌های توخالی می‌نامند.این فراورده‌ها در دیوار و سقف دارای کاربرد فراوانی هستند.مواد خام مناسب یک اصل لازم برای تولید چنین محصولاتی هستند.مالیات نظری و تجربی به‌وضوح نشان داده‌اند که هندسه سوراخ‌ها ، نقشی کلیدی در تعیین مشخصات فیزیکی مکانیکی آجرها و آجرهای سفالی دارد.
درزمینهٔ انتقال حرارت نیز، تحقیقات متعددی انجام‌شده است و به نتایجی تعیین‌کننده منجر شده‌اند.بررسی‌ها نشان داده‌اند انتقال حرارت از میان بلوک‌ها یا آجرهای سفالی سوراخ‌دار از راه‌های زیر انجام می‌شود:
- هدایت از طریق شبکه بدنه سرامیکی شامل جدارهای خارجی قائم
- همرفت توسط جریان هوا در حفره‌ها و درزها
- تابش حرارت از جدار به جدار در حفره‌ها
