Механизм возникновения усадочных деформаций в процессе сушки кирпича-сырца. Деформации изделий при сушке: искривления и трещины.

     Сушка сырца – процесс понижения влажности в отформованном изделии до 6-8%. При такой влажности сырец приобретает необходимую механическую прочность для погрузки на обжиговые вагонетки или для многорядной садки на поду в печи, а также допускпет быстрый подъем температуры при обжиге.

     Процесс сушки делят на три стадии:

а) на первой стадии сушки происходит удаление воды в объеме, равном величине изменения объема сырца, за счет чего происходит его интенсивная усадка. Такая вода называется усадочной. Поры на этой стадии пока еще не образуются, т.е. вода из них не удаляется;

б) на второй стадии объем удаляющейся воды превышает величину объема, на которую уменьшается сырец. Это происходит вследствие того, что наряду с усадочной водой начала удаляться и вода из пор – поровая вода;

в) на третьей стадии объем удаляющейся воды соответствует объему образующихся пор, т.е. происходит удаление только поровой воды, а объем сырца при этом остается практически постоянным. Завершается только сокращение объемов глинистых частиц после их набухания. Этой стадии соответствует состояние критической влажности массы и окончание воздушной усадки, которая характеризуется также падением скорости влаговыделения.

     В дальнейшем уже нет опасности появления трещин вследствие неравномерной  усадки, и поэтому сушка может идти при более высоких температурах и при пониженной относительной влажности теплоносителя.

     Деформация изделий при сушке возникает вследствие неравномерной напряженности двух противоположных поверхностей изделия за счет различной их влажности. При этом поверхность, имеющая большую влажность и температуру, дает большую усадку, в связи с чем она коробится в сторону поверхности с большей влажностью и температурой. Для устранения деформации керамических изделий необходимо, чтобы интенсивность сушки была одинаковой с двух сторон.

     Процесс сушки делится на три периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки.

     В период нагрева тепло, подводимое к материалу, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя. Влажность изделий в этот период уменьшается незначительно.

     В период постоянной скорости сушки влага, поступающая из внутренних слоев изделия, испаряется с поверхности изделий. Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться. Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени, т.е. количества влаги, испаряемой поверхности изделия.

      В период замедленной скорости сушки постепенно уменьшается влажность изделия до минимального остаточного количества.

      Этот период характеризуется непрерывным снижением скорости сушки и сопровождается снижением величины усадки изделий, которая обычно прекращается до окончания этого периода. Влажность, которую имеет изделие в момент прекращения усадки, называется критической. Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т.е. влажностью, при которой прекращает уменьшаться масса изделия и скорость сушки равна нулю.

      При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим, т.е. режим, при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки и при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии.

      Причины возникновения дефектов является неравномерная усадка по толщине изделия, объемное сокращение влажного сырца, объемное расширение и снижение прочности сырца при прогревании его в условиях, исключающих испарение влаги, очень быстрое нагревание и др. В связи с этим в сырце появляется ряд характерных трещин и других дефектов, к числу которых относятся следующие:

       Искривление сырца, вмятины и притупленность углов – образуются от неаккуратной укладки сырца на рамки, от искривления и перекоса рамок, от задевания сырцом стенок сушила;

      Рамочные вмятины и трещины – образуются от чрезмерного увлажнения массы, вследствие чего сырец не имеет надлежащей жесткости, что ведет к образованию вмятин, препятствующих скольжению сырца во время укладки; от сотрясения при транспортировании к месту сушки, вследствие неисправности путей;

     Структурные трещины – образуются из-за конструктивных недостатков пресса, неудовлетворительно подобранного состава массы;

     Сушильные трещины – образуется от несоответствия режима сушки свойствам сырья; сначала они появляются на верхних узких гранях, а затем переходят на широкие – постель. Сушильные трещины могут возникать и при нормальном режиме сушки, если колеблется состав массы;

     Трещины от включений – образуется вследствие недостаточной переработки массы;

      Мелкие трещины – могут образовываться от конденсации влаги на сырце вследствие его более низкой температуры по сравнению с теплоносителем, а также высокой влажности теплоносителя;

     Трещины на сырце в верхних рядах садки – образуются от расслоения потока газов по сечению туннеля.

     По этой же причине сырец неравномерно сохнет по высоте вагонетки, что может усугубляться также неправильной садкой сырца, наличием значительных зазоров между сырцом и поверхностями сушила.