تقنية الطوب

 تحليل أسباب التشقق على سطح الطوب المصنوع من الطين المحروق ）تشقق شبكي（ والحلول التقنية

 أولاً،وصف الظاهرة

ظهر على سطح الطوب بعد الحرق تشققات شبكية دقيقة، وتنتشر التشققات على سطح الطوب بشكل متداخل، دون ملاحظة تقشر كبير أو فقاعات واضحة (وليست هناك علامات على الالتصاق الواضح أو الانصهار الناتج عن الإفراط في الحرق).

غالباً ما تكون هذه التشققات ناتجة عن جفاف / تشقق بسبب الإجهاد الحراري / فقدان السطح للطبقة، وتؤدي إلى انخفاض القوة السطحية والجمال والمتانة، وتُعتبر المنتج غير مطابق للمواصفات.

 2. نظرة عامة على الأسباب المحتملة ）مرتبة حسب الاحتمالية والشيوع（

A. الأسباب المتعلقة بالمواد الخام ）الصلصال（

1. محتوى الماء والليونة غير المناسب للمواد الخام

عندما يكون محتوى الماء في المواد الخام مرتفعًا جدًا أو الليونة قوية جدًا (لزوجة عالية)، يكون مقدار انكماش الجاف للقطعة كبيرًا وغير متساوٍ، حيث يجف السطح العلوي أولاً بينما لا يزال القلب رطبًا، مما يؤدي إلى تشقق السطح نتيجة الانكماش.

2. التركيب المعدني للصلصال غير جيد ）محتوى عالي من البنتونيت/المونتموريلونيت（

يؤدي المحتوى العالي من البنتونيت إلى امتصاص الماء والانحناء بشكل قوي مع عدم توافق الانكماش أثناء الجفاف، مما يسهل تكوّن العديد من التشققات الدقيقة.

3. توزيع حجم الحبيبات غير مناسب ）كثرة المسحوق الناعم أو نقص الجسيمات الخشنة（

زيادة المواد الدقيقة يؤدي إلى انكماش جاف ملحوظ؛ وعدم وجود كمية مناسبة من الركام الخشن أو الركام ）مثل الرمل، فتحات الحصى، مسحوق الكلنكر（ كوسائد للانكماش يزيد من حدوث التشققات.

4. محتوى عالٍ من المواد العضوية أو الشوائب القابلة للاحتراق

المواد العضوية غير المعالجة (الجذور والمواد العضوية/الفضلات العضوية) تتحلل أثناء مرحلة التسخين وتنتج غازات، مما يؤدي إلى تكوّن مسام دقيقة داخل القطعة أو حدوث نتوءات جزئية على السطح وتشقق.

5. محتوى عالٍ من كربونات أو أملاح قابلة للذوبان ）كبريتات، كلوريدات（

تتحرك الأملاح القابلة للذوبان وتتبلور أثناء دورات الجفاف/الرطوبة، مما يخلق توترات ملحية على السطح أو بالقرب منه، مما يؤدي إلى التشقق أو التقشر.

6. عدم تجانس المواد الخام / فصل المكونات عند الخلط

الخلط غير المتجانس للمواد الخام يؤدي إلى اختلاف خصائص القطعة في أماكن مختلفة ）معدل الانكماش، محتوى الماء، توزيع الحبيبات مختلفة（وتتراكم الإجهادات أثناء الجفاف والتسخين مما يسبب التشققات.

7. عدم إضافة أو إضافة خاطئة للركام/محسنات القطعة

غياب كمية مناسبة من الكلنكر، الصلصال المحروق/grog أو حبيبات الرمل لتقليل الانكماش، يؤدي إلى عدم تحرير الإجهاد، مما يسبب حدوث التشققات.

 B. متعلق بخطوات التجفيف والتشكيل

1. سرعة التجفيف سريعة جدًا أو التجفيف غير متساوٍ

ارتفاع سريع في درجة حرارة السطح، انتقال الرطوبة إلى الطبقة السطحية يؤدي إلى تكوين إجهاد سطحي عالٍ مما يسبب التشققات.

2. التجفيف المتعدد الطبقات (تكديس عدة طبقات) يؤدي إلى اختلاف التجفيف بين الداخل والسطح

التكديس يؤدي إلى تجفيف بطيء داخل الركام وسريع من الخارج، مما يسبب اختلاف التقلص بين الطبقات، وبالتالي ظهور الشقوق.

3. ضعف التحكم في بيئة التجفيف (التهوية، درجة الحرارة، الرطوبة)

تعرض الرياح الباردة مباشرة أو تركيز الهواء الساخن في مكان معين سيؤدي إلى تجفيف سريع موضعي وحدوث التشقق.

C. عوامل الحرق / فرن النفق

1. سرعة رفع الحرارة سريعة جدًا (خاصة في مرحلة إزالة الرطوبة أو عند تحول الكوارتز 573℃)

الارتفاع السريع في الحرارة يسبب تمددًا حراريًا غير متساوٍ، وتحولًا في البلورة (كوارتز 573℃) يؤدي إلى إجهاد موضعي، مما يسهل حدوث الانفجار أو التشققات السطحية.

2. تفاوت درجة الحرارة داخل الفرن / تفاوت الهواء الساخن

ارتفاع درجة الحرارة بالقرب من كومة الطوب وانخفاضها في الجانب الآخر يؤدي إلى إجهاد حراري مختلف على نفس الطوبة مما يسبب التشقق.

3. الوضع الصفري، ترتيب مجاري الهواء أو السحب غير السليم يؤدي إلى دخول الهواء البارد أو رجوعه

دخول الهواء البارد موضعيًا يسبب تأثير تمزق طبقة الهواء الساخن، مما يؤدي إلى تقلص السطح بسبب البرودة أو الصدمة الحرارية.

4. مشكلة نواتج الاحتراق أو الجو المختزل (احتراق مكتوم / نقص الأكسجين)

الاختزال الموضعي و تحلل المواد العضوية لإنتاج غازات لا يمكن خروجها، ستتكون شقوق بين السطح والطبقة السفلية للسطح.

5. درجة الحرارة القصوى مرتفعة جدًا أو الاحتفاظ بالحرارة لفترة طويلة (إجهاد التبريد بعد احتراق السطح)

الاحتراق المفرط يمكن أن يؤدي إلى تليين أو التصاق السطح، في مرحلة التبريد يختلف التقلص، مما يسبب تشقق أو تقشر السطح.

6. تكديس الطوب بإحكام شديد أو كثرة مناطق التلامس

الاختلاف في الرطوبة عند نقاط التلامس أو سوء انتقال الحرارة

 3. اقتراحات التشخيص في الموقع ）الفحوصات والاختبارات الضرورية（

لتحديد السبب الرئيسي بدقة، يوصى بإجراء الاختبارات التالية ）المختبرية/في الموقع（ حسب ترتيب الأولوية:

(1) المواد الخام والاختبارات الفيزيائية والكيميائية

1. تدرج الجسيمات (الفحص) واختبار مساحة السطح المحددة (باستخدام الشاشة والمقياس / حجم جسيمات الليزر)؛

2. مؤشر محتوى الماء/اللدونة: حد البلاستيك، حد السائل، مؤشر اللدونة (اختبارات أتربيرغ)؛

3. محتوى المادة العضوية (فقدان عند الإشعال);

4. تحليل محتوى الكربونات (معايرة الحمض/طريقة الجاذبية) وتحليل الملح القابل للذوبان (الكبريتات، الكلوريد)؛

5. تحليل طور المعادن (XRD) – لتحديد محتوى البنتونيت/مونتموريلونيت أو الكوارتز العالي؛

6. تحليل فقدان الوزن الحراري (TGA/DSC) - تأكيد درجة حرارة تحلل المادة العضوية وتحليل الكربونات.

(2) الاختبارات المتعلقة بالجسم والعمليات

1. معدل الانكماش للجفاف واختبار الانكماش أثناء الحرق (العينة القياسية)؛

2. اختبار الكثافة الكبيرة، المسامية وامتصاص الماء؛

3. الملاحظة المجهرية (موقع الشقوق والشكل، باستخدام العدسة المكبرة أو المجهر الإلكتروني المعدني/الماسح)؛

4. اختبار الصدمة الحرارية العينة (الفرن التجريبي يسخن خطوة بخطوة لاختبار الصيغ المختلفة);

5. مراقبة توزيع درجات الحرارة في غرفة التجفيف والفرن (تسجيل متعدد النقاط للثرموكلينت)؛

6. تحليل غاز الغلاف الجوي/المداخن (محتوى الأكسجين، ثاني أكسيد الكربون/ثاني أكسيد الكربون)** لتحديد ما إذا كان يتوهج أو يقل.

يمكن لهذه البيانات أن تحول "الشكوك" إلى "استنتاجات" وتوفر أساسا كميا لإجراءات التحسين.

3. اقتراحات التشخيص في الموقع (الفحوصات والاختبارات الضرورية)

لتحديد السبب الرئيسي بدقة، يوصى بإجراء الاختبارات التالية (المختبرية/في الموقع) حسب ترتيب الأولوية:

(1) المواد الخام والاختبارات الفيزيائية والكيميائية

1. تدرج الجسيمات (الفحص) واختبار مساحة السطح المحددة (باستخدام الشاشة والمقياس / حجم جسيمات الليزر)؛

2. مؤشر محتوى الماء/اللدونة: حد البلاستيك، حد السائل، مؤشر اللدونة (اختبارات أتربيرغ)؛

3. محتوى المادة العضوية (فقدان عند الإشعال);

4. تحليل محتوى الكربونات (معايرة الحمض/طريقة الجاذبية) وتحليل الملح القابل للذوبان (الكبريتات، الكلوريد)؛

5. تحليل طور المعادن (XRD) – لتحديد محتوى البنتونيت/مونتموريلونيت أو الكوارتز العالي؛

6. تحليل فقدان الوزن الحراري (TGA/DSC) - تأكيد درجة حرارة تحلل المادة العضوية وتحليل الكربونات.

(2) الاختبارات المتعلقة بالجسم والعمليات

1. معدل الانكماش للجفاف واختبار الانكماش أثناء الحرق (العينة القياسية)؛

2. اختبار الكثافة الكبيرة، المسامية وامتصاص الماء؛

3. الملاحظة المجهرية (موقع الشقوق والشكل، باستخدام العدسة المكبرة أو المجهر الإلكتروني المعدني/الماسح)؛

4. اختبار الصدمة الحرارية العينة (الفرن التجريبي يسخن خطوة بخطوة لاختبار الصيغ المختلفة);

5. مراقبة توزيع درجات الحرارة في غرفة التجفيف والفرن (تسجيل متعدد النقاط للثرموكلينت)؛

6. تحليل غاز الغلاف الجوي/المداخن (محتوى الأكسجين، ثاني أكسيد الكربون/ثاني أكسيد الكربون)** لتحديد ما إذا كان يتوهج أو يقل.

يمكن لهذه البيانات أن تحول "الشكوك" إلى "استنتاجات" وتوفر أساسا كميا لإجراءات التحسين.

4. إنشاء نظام ثابت لاستلام المواد الخام

إجراء فحوصات سريعة لكل دفعة من الطين عند دخول المصنع (انكماش عند التجفيف، حجم الحبيبات، فقدان الاحتراق LOI، المحتوى العضوي)، وعدم إدخال المواد غير المؤهلة في الخلطة.

5. تحسين استراتيجية التحكم في الفرن

استخدام مزيد من نقاط القياس للحرارة، وأجهزة الثيرموكوبل عبر الإنترنت والتحكم الآلي PID لضمان ثبات درجة حرارة الفرن؛ وإقامة منحنى احتراق قياسي والتحكم الصارم في نسبة الوقود/الهواء.

6. إنشاء عمليات التجربة الصغيرة والتحقق

إجراء تجارب مقارنة في فرن تجريبي أو فرن نفق صغير (صيغ مختلفة، منحنيات تجفيف/تسخين مختلفة)، واختيار أفضل معلمات عملية ثم تكبير التجربة.

خامسًا،مراقبة الجودة وتدابير الوقاية）اقتراحات نظامية（

 إنشاء سجل جودة المواد الخام: تسجيل الموردين، مواقع الاستخراج،التركيب الكيميائي، توزيع الحبيبات والمعايير النموذجية للأداء.

 منصة الفحص السريع عند الدخول: تنفيذ الفرز السريع، فقدان الاحتراق (LOI)، تحليل درجة الحموضة/الملح واختبار اللدونة.

 مراقبة العملية: تسجيل درجة حرارة غرفة التجفيف، وعربة الفرن، وداخل الفرن تلقائيًا وإنشاء حدود تحذيرية ）معدل الارتفاع الحراري، انحراف درجة الحرارة القصوى（

 حلقة إرجاع تغذية خط الإنتاج: ربط بيانات مظهر المنتج النهائي/امتصاص الماء/القوة بدفعات المواد الداخلة، وإنشاء تحليل إحصائي (SPC) للتحذير من انحراف الجودة.

 التدريب وإجراءات التشغيل القياسية (SOP): تدريب المشغلين على التعرف على المواد الخام، والتجفيف، وتشغيل الطوارئ للفرن، وإنشاء دليل عمليات موحد.        

سادسا: عملية التحديد السريع )يمكن لمهندس الموقع استخدامها مباشرة(

1. ملاحظة شكل التشققات: الشبكة السطحية → تميل لمشكلة الانكماش الجاف/المواد البلاستيكية؛ عميقة وممتدة → تميل لصدمة حرارية/ارتفاع درجة الحرارة بسرعة أو غازات داخلية.

2. مراجعة سجلات تغيير المواد الخام: هل تم تغيير موقع الحصاد أو المورد مؤخراً؟ هل هناك مواد لم تجف بعد دخولها المصنع بعد هطول الأمطار؟

3. الفحص السريع للعينات: LOI، المواد العضوية، مؤشرات البلاستيك وحجم الجسيمات (يمكن الحصول على استنتاج أولي خلال 24 ساعة).

4. التحقق من سجلات التجفيف/الفرن في الموقع: مقارنة منحنيات الفرن الأخيرة وتدفق الهواء، هل هناك تقلبات غير طبيعية أو عطل في المراوح؟

5. المعالجة المؤقتة: وقف إدخال المواد المشكلة إلى الفرن → تعديل منحنى التجفيف ومعدل ارتفاع درجة حرارة الفرن → إجراء تجربة حرق صغيرة للدفعات المشكلة للتأكد.

سابعًا،الدعم المقدم من Brictec

بالإجمال من خلال الصور وأنماط الأعطال النموذجية، يبدو أن التشقق الشبكي السطحي ناتج في أغلب الأحيان عن تأثير تراكبي لمواد الخام (عالية اللدونة / عضوية / مسحوق ناعم زائد / تحتوي على الملح) وتجفيف غير مناسب، بينما فإن عمليات الفرن (معدل التسخين، تجانس درجة الحرارة داخل الفرن) يمكن أن تزيد من حدة هذه المشكلة. قبل الحصول على نتائج فحص شاملة، يُنصح بالبدء بتعديل المواد الخام لتكون متجانسة، وإبطاء عملية التجفيف، وتقليل معدل ارتفاع درجة حرارة الفرن؛ وإجراء الفحوصات المخبرية الموصى بها في أسرع وقت ممكن للوصول إلى نتائج كمية.

يمكن لـ BRICTEC تقديم الدعم والخدمات التالية لك:

1. فحص سريع للموقع لمواد الخام والهياكل الخزفية (يشمل فقدان الاشتعال LOI، اللدونة، حجم الجسيمات، الأملاح القابلة للذوبان، وغيرها)؛

2. اختبار تجريبي صغير / مرحلي (فرن تجريبي) للتحقق من العملية (بمقارنة الوصفات، ودرجة التجفيف، ومنحنيات التسخين)؛

3. تصميم وتقنيات إرشادية لتحسين التحكم بدرجة الحرارة في الفرن النفق، والمراوح، ووضع الضغط الصفري؛

4. إنشاء عملية مراقبة الجودة (فحص المواد الداخلة، التحكم في العمليات، الفحص قبل الشحن، وتقارير SPC).