تقنية الطوب

 تقرير تقني من Brictec: الطوب الطيني المُحرق — أهداف، طرق، تفسير واقتراحات العملية لاختبار معدل امتصاص 

الماء بعد الحرق

1. هدف وأهمية التقرير

معدل امتصاص الماء هو أحد المعايير المادية الأساسية لقياس مسامية الطوب المحروق، وكثافته، ومقاومته للاختراق/التجمد. الغرض من اختبار معدل امتصاص الماء للمنتجات بعد إخراجها من الفرن هو:

تقييم درجة تكثيف الحرق وبنية المسام (التي تعكس بشكل غير مباشر جودة المواد الخام، والتشكيل، وعمليات الحرق)؛

تحديد ما إذا كانت المنتجات تلبي معايير الجودة ذات الصلة (مثل GB/T 32982-2016 وغيرها) فيما يخص معدل امتصاص الماء وما إذا كان يلزم إجراء اختبار التجمد والذوبان؛

توفير مؤشرات موثوقة لمخاطر الاستخدام الهندسي (خصوصًا في ظروف رطبة أو تجمد وذوبان)؛

توفير أساس لتعديل عملية الإنتاج (نسبة المواد الخام، ضغط التشكيل، منحنى التجفيف/الرفع الحراري، أعلى درجة حرارة/مدة الاحتفاظ بالحرارة، جو الاحتراق وما إلى ذلك).

باختصار، يشير انخفاض معدل امتصاص الماء عادةً إلى أن الطوب محروق بكثافة، ومعدل المسام منخفض، ومقاوم للتجمد والاختراق بشكل جيد؛ والعكس يشير إلى حاجة تحسين العملية أو إجراء اختبارات تحمل إضافية.

 2. نظرة عامة على طرق الاختبار (الوصف المهني للتجارب)

ملاحظة: فيما يلي نظرة عامة على عملية الاختبار بناء على الممارسات المعيارية العامة في الصناعة، ويجب أن يشير التنفيذ المحدد إلى معيار المشروع أو المعيار الوطني (مثل GB/T 32982-2016 والبنود المقابلة لامتصاص/ماء الغليان/اختبار التجميد-الذوبان) التي ذكرتها. يجب إجراء الاختبار على موازنة معايرة، وأفران تجفيف حرارية، وأحواض حرارية وأجهزة أخرى، ويجب تسجيل الظروف البيئية وحالة معايرة المعدات.

2.1 تحضير العينة

يتم اختيار العينات الممثلة عشوائيا من نفس الدفعة ونفس مواصفات المنتج (عادة لا تقل عن 3-5 قطع، وقد تكون هناك حاجة لمزيد من العناصر أو المعايير).

سجل عدد وأبعاد كل طوبة هندسية، بالإضافة إلى عيوب مظهرها.

استخدم قطعة قماش تنظيف لإزالة الغبار السائب عن السطح.

2.2 التجفيف إلى وزن ثابت (الكتلة الجافة المقاسة m_d)

توضع العينة في فرن تجفيف وتجفف عند 110 ± 5 درجات مئوية (القيمة المعتادة للمواصفة) أو عند درجة الحرارة المحددة في المعيار حتى يحدد فرق الكتلة بين الوزن ≤ القيمة المحددة (مثل 0.1٪) على أنه وزن ثابت.

أخرج العينة، وضعها في مجفف لتبريده إلى درجة حرارة الغرفة، وزنه وسجل الكتلة الجافة m_d (جرام أو كجم).

ملاحظة: يجب تنفيذ معايير درجة الحرارة وتحديد الوزن الثابت بدقة وفقا للمعايير المعتمدة (هناك اختلافات في تحديد درجة الحرارة/الوزن الثابت بين المعايير المختلفة).

2.3 معالجة امتصاص الماء (امتصاص الماء المشبع أو المغلي)

تشمل الطرق الشائعة استخداما: طريقة النقع بدرجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة، طريقة غلي الماء لمدة 5 ساعات، وغيرها. يذكر جدول GB/T 32982 "امتصاص الماء المغلي لمدة 5 ساعات" ويستخدمه كأحد الأسس لتحديد ما إذا كانت اختبارات التجميد والذوبان ضرورية (انظر الجدول 4 الذي قدمته).

إذا تم استخدام الغمر بدرجة حرارة الغرفة/15 ساعة/24 ساعة، وهكذا: يتم غمر العينة في الماء عموديا أو بالطريقة المحددة، مع الحفاظ على سطح الماء أعلى من سطح العينة، ويتم التحكم في درجة الحرارة عند درجة حرارة الغرفة (أو المحددة حسب المعيار). انقع حتى الوقت المحدد (مثلا 15 ساعة، 24 ساعة).

إذا تم استخدام ماء مغلي (5 ساعات من الغليان): توضع العينة في الماء وتسخن وتغلي لفترة معينة، ثم تخرج لتبرد وتزن (وفقا للإجراء القياسي).

البيانات التي قدمتها للتجربة هي "وزن امتصاص الماء 15 ساعة"، لذا هذا التقرير مبني على بيانات امتصاص الماء خلال 15 ساعة.

2.4 قياس كتلة التشبع (m_s)

بعد النقع، قم بإزالة العينة، وإزالة أي قطرات ماء زائدة من السطح (كما هو معتاد، مثل الفرك أو الهز بلطف حتى تجف، وامسح ماء السطح بسرعة بقطعة قماش مبللة)، ووزن وسجل الكتلة المشبعة m_s بعد الامتصاص.

2.5 حساب امتصاص الماء

عادة ما يعبر عنه كنسبة مئوية للكتلة:

text{امتصاص الماء (٪)} = frac{m_s - m_d}{m_d} مرة 100٪

m_d منها كتلة جافة، و m_s كتلة مشبعة بعد الغمر.

حساباتك وتفسيرك للبيانات المقدمة (استناداً إلى بيانات العينة)

البيانات الخام للطوب الصلب النهائي الأربعة التي قدمتها كالتالي (الوحدة كغ)

（مثال على طريقة الحساب: نسبة امتصاص الماء للعينة 1 = (3117.1 − 2785.7) / 2785.7 × 100% = 11.90%）

نتائج الإحصاء

متوسط نسبة امتصاص الماء لأربع عينات:

 xˉ = (11.90 12.22 11.85 11.25)/4 = 11.81% (تقريبًا)

مقارنة بالحدود القياسية (استنادًا إلى مقتطف الجدول 4 من GB/T 32982-2016 الذي قدمته):

الحد المسموح لنسبة امتصاص الماء لمدة 5 ساعات بالغليان كما هو وارد في الجدول 4: بلاط الزينة الحامل: المتوسط ≤ 15% (أقصى قيمة للعينة الفردية ≤ 17%)؛ بلاط الزينة الرقيق: المتوسط ≤ 18% (أقصى قيمة للعينة الفردية ≤ 20%). على الرغم من أن بياناتك تشير إلى امتصاص الماء عند درجة حرارة الغرفة لمدة 15 ساعة وليس قياس الغليان لمدة 5 ساعات، عادة ما تكون نسبة امتصاص الماء عند الغليان لمدة 5 ساعات أعلى أو قريبة من نتائج النقع الطويل في درجة حرارة الغرفة، لكن من الناحية العددية، نسبة 11.81% لعيناتك أقل بشكل واضح من الحد المذكور أعلاه (15%)، وبالتالي من ناحية امتصاص الماء يمكن مبدئيًا الحكم على أن الكتلة الأساسية كثيفة والمنفذيات منخفضة، وتلبي متطلبات التصميم التقليدية، ووفقًا لأحكام GB/T ذات الصلة يمكن عدم إجراء اختبار التجمد والذوبان فورًا (بشرط تلبية الشروط الكاملة للمقارنة مع المعيار، مثل ضرورة أن تكون طريقة الاختبار متوافقة مع المعيار).

إيضاح مهم: الحاجة النهائية لإجراء اختبار التجمد والذوبان يجب أن تستند إلى أحكام اللوائح المطبقة: إذا تجاوز أي مؤشر أو عدة مؤشرات ما هو محدد في الجدول 4، فلا بد من إجراء اختبار التجمد والذوبان. نسبة امتصاص الماء لعيناتك الحالية أقل من الحدود الواردة في الجدول، وبالتالي عادة لا يلزم القيام بتقييم أولي آخر للتجمد والذوبان. ولكن إذا كانت متطلبات المشروع تستلزم ضمان مقاومة أكثر صرامة (مثل المناطق الباردة والمتجمدة بكثرة، أو بيئة الرذاذ الملحي، أو المشاريع في الجزر)، يوصى بعد ذلك بإجراء اختبار التجمد والذوبان أو اختبارات الرذاذ الملحي/مقاومة العوامل الجوية لتأكيد الأداء طويل الأمد.

4. التفسير المهني: العلاقة بين امتصاص الماء والمواد/العمليات

يعكس امتصاص الماء المسامية المفتوحة والبنية المسامية المتصلة للمادة، مما يؤثر بشكل كبير على المتانة (خاصة مقاومة الصقيع والذوبان، ومقاومة الملح، والتجوية الناتجة عن امتصاص الماء). فيما يلي وصف للعملية الرئيسية والعوامل المادية التي تؤثر على امتصاص الماء، ويقدم تفسير تقني لبريكتك.

4.1 تركيب المواد الخام ونعومة

المحتوى العالي من المعادن الطينية، وتوزيع الجزيئات الدقيقة، والدرجة الجيدة تساعد في ملء المسام الدموية وتقليل امتصاص الماء.

المحتوى العالي من الرمل، ومحتوى الكوارتز، والجزيئات الخشنة، إذا لم تكن مطحونة بشكل كاف أو تجمعت بشكل غير صحيح، ستزيد من البنية المسامية وتزيد من امتصاص الماء.

4.2 كثافة التكوين (ضغط الضغط / فراغ البثق)

ضعف قوة الضغط أو نقص شفط الفراغ بالبثق يؤدي إلى بقاء المزيد من المسام داخل الجسم وزيادة امتصاص الماء. زيادة كثافة التشكيل هي واحدة من أكثر الوسائل مباشرة وفعالية لتقليل امتصاص الماء.

4.3 عملية التجفيف

يمكن أن تشكل الشقوق غير المتساوية في التجفيف أو التجفيف مساموا متصلة أو شقوق دقيقة، مما يزيد من امتصاص الماء. يمكن للتجفيف بطبقة واحدة والتجفيف الطبقي تحسين بشكل كبير من توحيد السطح والتجفيف الداخلي.

4.4 منحنى الإطلاق (معدل التسخين، درجة حرارة التثبيت ووقت التمسك)

يمكن أن تؤدي درجة حرارة الحرق المناسبة ووقت التثبيت إلى تعزيز تلبيد الجسيمات، وتكوين الطور السائل، وملء المسام، مما يقلل من امتصاص الماء.

التسخين السريع جدا قد يؤدي إلى تمدد حراري/تشقق إجهاد داخلي أو إغلاق المسام غير الكامل، مما قد يؤدي إلى امتصاص غير طبيعي للماء أو تجاويف داخلية ("طوب الخبز").

4.5 الغلاف الجوي والوقود في الفرن

سيؤثر جو الأكسدة/الاختزال ونوع الوقود (الغاز الطبيعي، النفط الثقيل، الفحم) وتوحيد الاحتراق على تفاعل السطح، وتكوين الطور السائل، وسلوك انسداد المسام، مما يؤثر بدوره على معدل امتصاص الماء ومظهره.

4.6 الإضافات، الروابط والمساعدات التلبيد

الإضافات المناسبة (مثل المعادن الدقيقة، العوامل الحارقة) يمكنها تعديل درجة حرارة التلبيد وسلوك طور السائل لتحسين الكثافة وامتصاص الماء

5. توصيات هندسية بناء على نتائج الاختبار (تدابير مكافحة هندسية من Brictec)

نظرا لمعدل امتصاص المياه المتوسط ≈ 11.8٪ من العينة التي قدمتها، تقترح بريكتك التعديلات التقنية التالية ومراقبة الجودة (حسب ترتيب الأولوية):

5.1 إذا كان الهدف هو الحفاظ على امتصاص الماء أو تقليله (وهو جيد بالفعل لكن لا يزال يريد أن يكون أفضل)

زيادة درجة حرارة ذروة الحرق قليلا أو تمديد وقت الاحتفاظ بدرجة الحرارة القصوى (يجب التحقق منها بواسطة قسم اختبار صغير أو فرن تجريبي لتجنب ارتفاع درجة الحرارة)؛

تحسين تدرج المواد الخام، إضافة مواد دقيقة أو إضافة مساعدات احتراق منخفضة لدرجة الانصهار لتعزيز التلبيد في الطور السائل؛

زد ضغط التشكيل أو حسن نظام الفراغ/إزالة الغازات لتقليل الفراغات الداخلية.

5.2 إذا كان الهدف هو تثبيت اتساق المنتج (التحكم في العملية)

تحديد وتنفيذ آلية تسجيل منحنى التجفيف ودرجة حرارة الفرن بشكل صارم (التسجيل والأرشفة باستخدام منحنى درجة الحرارة عبر الإنترنت);

قم بانتظام بإجراء إحصائيات امتصاص الماء (اختبار أخذ عينات لكل وردية/دفعة)، واستخدم مخططات التحكم (مثل مخططات Xbar-R) لمراقبة الاتجاهات والتحذير من الشذوذات.

قم بمعايرة وصيانة أجهزة القياس (الموازن، أفران التجفيف، الأحواض) وإرسالها للمعايرة بانتظام.

5.3 إذا استخدم في بيئات قاسية (تجمد-ذوبان/جزيرة/محلول ملحي-قلوي)

على الرغم من أن معدل امتصاص الماء الحالي منخفض، إلا أن اختبارات دورة التجميد-الذوبان، ودورة تبلور الملح، ومقاومة التجوية (مقاومة التجوية/الكبريت) موصى بها للعينات التمثيلية لتأكيد الأداء طويل الأمد.

بالنسبة للمشاريع ذات المواصفات الهندسية العالية جدا، يجب استخدام معدل امتصاص الماء المغلي لمدة 5 ساعات ونتائج التجميد والذوبان كأساس نهائي للحكم.

6. توصيات تجريبية إضافية (عناصر ضمان الجودة الموسعة)

من أجل تقييم أداء المنتج بشكل شامل، يُوصى بإجراء الاختبارات التالية على أساس معدل امتصاص الماء وإعداد جدول مقارنة المؤشرات:

نسبة الفتحات / الكثافة الظاهرية / الكثافة الحجمية (العلاقة البصرية بين معدل امتصاص الماء والخواص الميكانيكية)؛

مقاومة الضغط / مقاومة الانحناء (تقييم القدرة التحميلية الميكانيكية)؛

معدل امتصاص الماء بعد غليان لمدة 5 ساعات (طريقة التحقق المطلوبة وفقًا للجدول 4 من GB/T)؛

اختبارات التجمد والذوبان الدورية (إذا كانت متطلبات المشروع تستدعي ذلك)؛

اختبارات تبلور الملح (للبلاط المستخدم في الجزر أو الطرق)؛

تحليل البنية المسامية المجهرية (BET، توزيع حجم المسام، الملاحظة المجهرية) (لأغراض دراسة الأسباب والتحسين)؛

أداء النفاذية / معدل الاتصال بين المسام (لاستخدامه في محاكاة متانة الهندسة).

7. نقاط رئيسية لنموذج تقرير الاختبار (لتسهيل تسليم المشروع)

عند إصدار تقرير اختبار معدل امتصاص الماء، توصي Brictec بتضمين العناصر التالية:

اسم المشروع، رقم العينة، تاريخ أخذ العينة، تاريخ الاختبار؛

أساس الاختبار (رقم المعيار والإصدار، مثل GB/T 32982-2016 والبنود المحددة)؛

نموذج الجهاز والمعدات وسجل المعايرة الأخير؛

شروط التجفيف، طريقة/مدة النقع، طريقة الوزن (بدقة الميزان)؛

تفاصيل البيانات الأولية للوزن (m_d، m_s، عملية الحساب) والقيم الإحصائية (المتوسط، الأعلى، الأدنى، الانحراف المعياري)؛

خلاصة الحكم (ما إذا كانت تلبي المعايير والمتطلبات المشروع، وما إذا كان هناك حاجة لاختبار التجمد والذوبان، إلخ)؛

التوصيات العملية والتوصيات للاختبارات المستقبلية؛

توقيع وموافقة المختبر.

8. الخلاصة (ملخص وجهة نظر Brictec)nnأظهرت اختبارات النقع لمدة 15 ساعة على العينات الأربعة التي قدمتها أن معدل امتصاص الماء المتوسط يبلغ حوالي 11.8٪، وهي قيمة أقل بكثير من نطاق الحد الأقصى لمعدل امتصاص المياه للطوب المزخرف الحامل وفقًا للجدول 4 من GB/T 32982-2016 (≤15٪)؛ ومن خلال هذا المؤشر الفردي، يمكن القول إن كثافة الطوب النهائي وجودة المواد جيدة.nnتدعم هذه النتيجة ما يلي: تركيبة المواد الأولية الحالية وكثافة التشكيل ونظام الحرق قادرون على تحقيق كثافة جيدة؛ ولا يوجد حاجة لإجراء فحص أولي للتجمد والذوبان استنادًا إلى امتصاص المياه على المدى القصير (بشرط أن تكون طريقة الاختبار والمعيار متطابقة).nnإذا كان هدف المشروع بيئة هندسية أكثر صرامة أو الرغبة في تحسين المتانة على المدى الطويل، توصي Brictec بإضافة تقييم لعمر التحمل وفقًا للمعايير، مثل امتصاص الماء في الماء المغلي لمدة 5 ساعات، ودورات التجمد والذوبان، ومؤشرات المتانة الأخرى، ومن ثم إجراء تحسينات مستهدفة على المواد الأولية وعملية الحرق بناءً على النتائج.