R& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده ک
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده کR& D
Research and Development
تأثیر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگي¬های فیزیکی آجرهای رسی در منطقه¬ای از مالزی
چکیده:
این مطالعه بر روی آجرهای رسی پخته شده در مناطق اطراف بروس مالزی که در صنعت آجر شناخته شده است، تمرکز می¬کند.در این پژوهش از دماهای پخت 800 تا 1250 درجه سانتی-گراد استفاده شد و تأثیر دمای پخت بر روی تغییر فاز، ساختار میکروسکوپی، مقاومت فشاری، جذب آب و تخلخل آجر بررسی شد. نتایج نشان داد حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه سانتی¬گراد است و با افزایش حرات تخلخل به طور معنی¬داری کاهش می¬یابد به¬طوریکه هنگامی که حرارت از1000 به 1250 درجه می¬رسد، تخلخل از 3/39 به 87/5 کاهش ميیابد همچنین حرارت پخت به طور معنی¬داری در بهبود ویژگی¬های فیزیکی آجر پخته شده تأثیر دارد.
مقدمه:
در حین پخت آجر رسی یک¬سری تبدیلات اتفاق می¬افتد که تعیین¬کننده ویژگی¬های نهایی محصول آجر می¬باشند. فاکتورهای مهم در تولید آجر شامل نوع ماده اولیه، روش ساخت، شیوه خشک کردن و حرارت پخت می¬باشند که بر روی کیفیت محصول نهایی تأثیر می¬گذارند. مطالعات نشان داده است استحکام و مقاومت آجر وابسته به چگونگی ساختمان میکروسکوپی آنها و نوع کانی¬های تشکیل دهنده آنها می¬باشد. در آجرهای رسی پخته نشده استحکام و میزان نفود آب وابسته به اندازه و شکل ذرات موجود و پروسه تشکیل است اما وقتی که آجر رسی تحت تأثیر حرارت قرار گیرد، به علت رخ دادن واکنش¬های شیمیایی و فرآیند ذوب، طبیعت کانی¬های تشکیل¬دهنده خاک اهمیت می¬یابند.
تخلخل در آجر به نوع رس استفاده شده در تولید و حرارت پخت بستگی دارد. تخلخل آجر بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذپذیری آجر تأثیر می¬گذارد. در طول پروسه زینتر شدن (ذوب شدن) در پروسه تولید آجر، مواد اولیه در اثر حرارت بالا به ترکیبات پیچیده تبدیل می¬شوند این ترکیبات، مقاومت و پایداری آجر را تحت تأثیر قرار می¬دهند. مطالعات دیگر نشان داد که شیشه-ای شدن مواد سرامیکی عامل مهمی است که بر روی ویژگی¬های فیزیکی محصول نهایی مانند نفوذپذیری و مقاومت اثر می¬گذارد.
هدف از این تحقیق، مطالعه اثر تغییر حرارت پخت بر روی ساختار میکروسکوپی و ویژگی¬های فیزیکی آجر رسی منطقه بروس مالزی است. این منطقه به عنوان یکی از مناطق مهم تولید آجر در مالزی شناخته شده است و در ساحل غربی مالزی واقع شده است. کارخانه های موجود در این منطقه بیش از 30 سال است که آجر تولید می¬کنند با این وجود تا کنون هیچ اطلاعات سیستماتیک چاپ شده¬ای راجع به رس¬های این منطقه موجود نمی¬باشد. در این مطالعه روش تولید آجر مطابق با روشی استکه کارخانه¬های این منطقه بر اساس آن آجر تولید می¬کنند. سرعت گرم شدن، زمان پخت و برنامه پخت برای همه آجرها یکسان در نظر گرفته شد و تنها میزان حرارت از 800 تا 1250 درجه سانتی¬گراد متفاوت بود.
نتایج
ویژگی¬های فیزیکی رس¬های مورد استفاده برای تولید آجر
رنگ رس بکاررفته برای تولید آجر خاکستری بود که بعد ازپخت در دمای 1200 درجه سانتی-گراد رنگ آجر قرمز تیره شدکه نشان دهنده وجود اکسید آهن است. شکل 2 تغییر رنگ آجر را در دماهای مختلف نشان می¬دهد. جدول 1 نتایج مربوط بهXRF رس¬های مورد استفاده رانشان می¬دهد. این جدول نشان می¬دهد اجزای سیال (K2O, Na2O, CaO) کمتر از 3 درصد وزنی هستند. شکل 1 دیفرکتوگرامXRD رسهای مورد استفاده دراین مطالعه را نشان داده است. دیفرکتوگرام XRD نشان داد رس¬های این منطقه دارای کانی¬های کائولینیت، کوارتز، و سایر کانی¬ها مانند میکرولین و مسکویت می¬باشند. جدول 2 حدود آتربرگ رس، شاخص پلاستیسیتی، حد پلاستیسیتی و حد روانی رس مورد استفاده برای تولید آجر را نشان می¬دهد.
شکل1- دیفرکتوگرامXRD رسهای منطقه بروس مالزی
شکل2- تأثیر حرارت¬های مختلف پخت بر رنگ و انقباض رس
جدول 1- جدول آنالیز XRF رس¬های بروس مالزی
جدول 2- میزان رطوبت و حدود آتربرگ رس مورد استفاده
آنالیز حرارتی رس مورد استفاده برای تولید آجر:
مححنی حرارتی رس(TG) نشان می¬دهد (شکل 3) هنگامی که حرارت تا 8/289 افزایش یافته است، وزن نمونه 62/0درصد کاهش یافته است. در حرارت 350 درجه آب موجود در ساختار شیمیایی رس شروع به تبخیر می¬کند. آب موجود در ساختار شیمیایی رس با آب موجود در منافذ رس عجین نشده است و بنابراین در طول مراحل اولیه خشک شدن نمی¬تواند خارج شود. این آب که جزئی از ساختار شیمیایی رس است، تنها به وسیله حرارت¬های بالاتر از 350 درجه تحت تأثیر قرار می¬گیرد. وقتی که حرارت تا 8/658 درجه افزایش یافت، وزن رس تا 43/1 درصد کاهش یافت و این هنگامی است که دهیدراسون کانی¬های رسی اتفاق می¬افتد. تأثیر اجزای سیال مانند K2O Na2O و CaOهنگامی دیده می¬شود که رس شروع به واکنش می-کند ( در حرارت حدود 900 درجه) این همچنین نشانه¬ای از شروع پروسه زینتر شدن رس است.
شکل 3-منحنی حرارتی و آنالیز حرارتی رس
شکل4- دیفرکتوگرام¬های XRD آجرهای رسی پخته شده در حرارت¬های مختلف
بر اساس نتایج، کوارتز، آلومینیوسیلیکات پتاسیم، ارتو کلاز و مولایت شناسایی شدند و تغییر معنی¬داری در فاز رس هنگامی که زینتر می¬شود از حرارت 800 درجه تا 1250 اتفاق می¬افتد. ناپدیدی کوارتز (در حرارت¬های بالا) ، کاهش فلدسپار و تشکیل آلومینیوسیلیکات مورد توجه است (شکل4). هنگامی که حرارت به 1250 درجه افزایش مي¬یابد بیشتر پیک¬های مربوط به کانی کوارتز ناپدید می¬شوند (کانی کوارتز به کانی دیگری تبدیل شده است) و هنگامی که حرارت از 800 به 1100 درجه افزایش می¬یابد شدت پیک ارتوکلاز به مقدار کمی کاهش می¬یابد و پیک¬های مربوط به ارتوکلاز به طور کامل در حرارت 1250 درجه ناپدید می¬شوند و این به سبب تشکیل کانی مولایت است (در حرارت¬های 1100 تا 1250 برخی کانی¬های موجود در رس به مولایت تبدیل می¬شوند) تیز بودن پیک¬های مربوط به مولایت نشان می¬دهد کانی مولایت شدیداً کریستالی شده است.
ساختمان میکروسکوپی آجر رسی
شکل 5 ساختمان میکروسکوپی سطح شکست آجر رسی زینتر شده در دمای 800 تا 1250 درجه را نشان می¬دهد. در حرارت 800 و 900 آجر هنوز به طور کامل زینتر نشده است . محققان دیگر نشان داده¬اند که ساختار آجر در حرارت¬های پایین¬تر( 840 تا 900) تشکیل می-شود و لی باقی¬ماندن آجر در کوره تا رسیدن به حرارت¬های بالای 1080 درجه سانتی¬گراد کاملاً ضروری است. تخلخل با افزایش حرارت از 800 درجه به 900 درجه یک افزایش 4/1 درصدی و با افزایش حرارت از 900 به 1000 یک افزایش 1/0 درصدی را نشان می¬دهد(شکل6). افزایش در تخلخل نتیجه پخشیدگی نسبی حرارت پایین، بدون پدید آمدن انقباض معنی¬دار رس می¬باشد ( حرارت برای انقباض رس کافی نبوده). مقدار انقباض رس در حرارت¬های 800، 900 و 1000 به ترتیب 31/0 درصد، 5/0 درصد و 4/1 درصد می¬باشد و سطح آجر رسی پخته شده در دمای 800، 900 و 1000 خشن و غبار آلود به نظر می¬رسد. آجرهای زینتر شده در دمای 1000 درجه به دلیل داشتن ساختمان متخلخل میزان جذب آبشان بالاتر از 25 درصد است (شکل7)
شکل5- گراف SEM(ساختمان میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی) برای آجر رسی پخته شده در دماهای مختلف
شکل 6- تأثیر دمای پخت بر میزان تخلخل
شکل 7- تأثیر دمای پخت بر درصد جذب آب
بین 1000 تا 1100 درجه به علت اینکه بدنه رس به طور کامل زینتر شده است، حالت جامد زینتری شدن بسیار معنی¬دار است و منافذ کمی در ساختار میکروسکوپی دیده می¬شود و میزا ن تخلخل از 3/39 به 6/27 درصد کاهش می¬یابد و مقاومت فشاری از 259 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع به 732 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع در دمای 1100 درجه سانت¬گراد می¬رسد. از ابتدای 1100 درجه زینتری شدن فاز مایع بسیار مهم است. آجر رسی در دمای 1100 درجه شروع به انقباض کرده زیرا فاز مایع شروع به پر کردن منافذ کرده و منافذ کوچکتری را به وجود می¬آورد. هنگامی که حرارت از 1100 به 1200 می¬رسد منافذ 5/47 درصد کاهش می¬یابند و جذب آب نیز نسبت به جذب آب در دمای 1000 بسیار کاهش می¬یابد. پروسه زینتری شدن در دمای 1200 درجه به حالت بهینه می¬رسد که به موجب آن مقاومت فشاری حدود 895 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع می¬شود. در حرارت 1250 ساختمان میکروسکوپی منافذ بزرگتر و تخلخل کمتر را نشان می¬دهد و این آجر شکننده¬تر است و این به علت وجود بخش بزرگی از فاز شیشه¬ای در ساختمان میکروسکوپی آجر است بنابراین مقاومت آجر در دمای 1250 نسبت به آجر پخته شده در دمای 1200 کمتر است (830 کیلوگرم بر سانتی¬متر مربع).
بحث و نتیجه:
افزایش درجه حرارت پخت دارای اثر بهینه بر ويژگی¬های فیزیکی آجردارد و حرارت بهینه پخت، حرارت 1200 درجه است ولی در صنعت به دلایل اقتصادی می¬توان از حرارت 1050 تا 1100 برای پخت آجر استفاده ک
+ نوشته شده در شنبه بیست و یکم اردیبهشت ۱۳۹۲ ساعت 14:3 توسط مهندس ایمان رستگار
|
سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینههای ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکلگیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده میکرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب میآیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته میشوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل میدهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.