بررسی اثر منابع مختلف اکسید منیزیم بر ساختار و خواص نهایی بدنه‌های کاشی دیوار حاوی CaO با استفاده از روش پخت سریع

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

غلامرضا خلج ¹ , ابوالحسن نجفی ² , امیرحسین محمودحسینی ³

1 - گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
2 - گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
3 - گروه علم و مهندسی مواد، دانشکده فنی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران

تاريخ الإرسال : 02 الإثنين , ذو القعدة, 1444 تاريخ التأكيد : 12 الإثنين , صفر, 1445 تاريخ الإصدار : 01 الجمعة , شوال, 1444

الکلمات المفتاحية: دیلاتومتری, استحکام خمشی, جذب آب, انبساط حرارتی, انقباض پخت,

ملخص المقالة :

چکیده
مقدمه: در این پژوهش اثر منابع مختلف اکسید منیزیم و تاثیر نسبتCaO/MgO  به عنوان اصلی­ترین اکسیدهای فعال کننده واکنش­ ها در حین پخت کاشی دیواری بر مسیر تحولات و تشکیل فازهای مفید مانند آنورتیت، دیوپساید و ولاستونیت و کاهش فاز مخرب ژلنیت و کوارتز آزاد مطالعه شد.
روش­: سه گروه آمیز با 12 درصد وزنی کربنات کلسیم - به ­عنوان اصلی­ترین منبع تامین CaO- و درصدهای وزنی گوناگون (5، 7 و 10 درصد) از خاک­ های محلی تامین­ کننده ­MgO در ایران (تالک زنجان، تالک بروجرد و دولومیت عبدل­آباد) ساخته شدند. آمیزها پس از شکل دهی با پرس، در فرایندی کاملا صنعتی و در کوره پخت سریع، زینتر  شدند. به وسیله آزمون پراش اشعه ایکس و به کمک روش پالایش Rietveld که در نرم افزار Maud انجام شد، درصد وزنی فازهای تشکیل­ دهنده ریز ساختار نهایی به صورت کمی محاسبه شد.
یافته­ ها: در نمونه­های حاوی تالک، با افزایش درصد وزنی تالک وکاهش نسبتCaO/MgO ، درصد وزنی فاز آنورتیت و ژلنیت افزایش و فاز دیوپساید کاهش یافت.  همچنین ضریب انبساط حرارتی و آزمون انبساط رطوبتی با کاهش نسبتCaO/MgO ؛کاهش یافت. در نمونه­ های حاوی دولومیت افزایش درصد وزنی اکسید CaO علی­رغم درصد وزنی قابل قبول اکسید MgO، تمایل ساختار را به سمت تشکیل بیش­تر آلومینوسیلیکات­های کلسیم مثل آنورتیت و ژلنیت سوق داد.
نتیجه­ گیری: افزایش افراطی فاز ژلنیت (6%  وزنی)، موجب افزایش زیاد ضریب انبساط حرارتی (^6-10×35/8 واحد بر درجه سانتیگراد) و درصد انبساط رطوبتی (12/0%) در نمونه با 10% وزنی دولومیت شد.
 

المصادر:

1. Biffi, G., & Giovannini, R. (2003). Book for the production of the ceramic tiles. Gruppo editoriale Faenza.


2. Kim, J., Katsuki, H., Jongprateep, O., Boonsalee, S., & Pee, J. H. (2021). Investigation of the correlation between porcelain phase composition and bending strength using a Rietveld quantitative analysis. Journal of the Ceramic Society of Japan, 129(10), 619-624.


3. Yousaf, M., Iqbal, T., Hussain, M. A., Tabish, A. N., Haq, E. U., Siddiqi, M. H. & Mahmood, H. (2022). Microstructural and mechanical characterization of high strength porcelain insulators for power transmission and distribution applications. Ceramics International, 48(2), 1603-1610.


4. Torres, F. J., de Sola, E. R., & Alarcón, J. (2006). Mechanism of crystallization of fast fired mullite-based glass–ceramic glazes for floor-tiles. Journal of non-crystalline solids, 352(21-22), 2159-2165.


5. Torres, F. J., & Alarcón, J. (2005). Pyroxene-based glass-ceramics as glazes for floor tiles. Journal of the European Ceramic Society, 25(4), 349-355.


6. Brasileiro, C. T., Conte, S., Contartesi, F., Melchiades, F. G., Zanelli, C., Dondi, M., & Boschi, A. O. (2021). Effect of strong mineral fluxes on sintering of porcelain stoneware tiles. Journal of the European Ceramic Society, 41(11), 5755-5767.


7. Dondi, M., Raimondo, M., & Zanelli, C. (2014). Clays and bodies for ceramic tiles: Reappraisal and technological classification. Applied Clay Science, 96, 91-109.


8. Zanelli, C., Marrocchino, E., Guarini, G., Toffano, A., Vaccaro, C., & Dondi, M. (2021). Recycling construction and demolition residues in clay bricks. Applied Sciences, 11(19), 8918.


9. Peters, T. (1978). Mineralogical changes during firing of calcium-rich brick clays, American ceramic society bulletin, 57.


10. Dubale, M., Vasić, M. V., Goel, G., Kalamdhad, A., & Singh, L. B. (2022). Utilization of Construction and Demolition Mix Waste in the Fired Brick Production: The Impact on Mechanical Properties. Materials, 16(1), 262.


11. Traore, K., Kabre, T. S., & Blanchart, P. (2003). Gehlenite and anorthite crystallisation from kaolinite and calcite mix. Ceramics International, 29(4), 377-383.


12. Traoré, K., Ouédraogo, G. V., Blanchart, P., Jernot, J. P., & Gomina, M. (2007). Influence of calcite on the microstructure and mechanical properties of pottery ceramics obtained from a kaolinite-rich clay from Burkina Faso. Journal of the European Ceramic Society, 27(2-3), 1677-1681.


13. Kłosek-Wawrzyn, E., Małolepszy, J., & Murzyn, P. (2013). Sintering behavior of kaolin with calcite. Procedia Engineering, 57, 572-582.


14. Cultrone, G., Rodriguez-Navarro, C., Sebastian, E., Cazalla, O., & De La Torre, M. J. (2001). Carbonate and silicate phase reactions during ceramic firing. European Journal of Mineralogy, 13(3), 621-634


15. Ke, S., Cheng, X., Wang, Y., Wang, Q., & Wang, H. (2013). Dolomite, Wollastonite and calcite as different CaO sources in Anorthite-based porcelain. Ceramics International, 39(5), 4953-4960.


16. González-García, F., Romero-Acosta, V., García-Ramos, G., & González-Rodríguez, M. (1990). Firing transformations of mixtures of clays containing Illite, kaolinite and calcium carbonate used by ornamental tile industries. Applied Clay Science, 5(4), 361-375.


17. Bozadjiev, L. S., Bozadjiev, R. L., Georgiev, G. T., & Doncheva, L. S. (2006). Diopside porcelain tile. Bull. Am. Ceram. Soc, 85, 12-9101.


18. Mesbah, H., Wilson, M. A., Carter, M. A., & Shackleton, J. (2010, August). Effect of prolonged sintering time at 1200 C on the phase transformation and reactivity with moisture of fired kaolinite. In 11th International Conference on Ceramic Processing Science, ICCPS-11,(Zurich, Switzerland), The University of Manchester Library.


19. Alonso-De la Garza, D. A., Guzmán, A. M., Gómez-Rodríguez, C., Martínez, D. I., & Elizondo, N. (2022). Influence of Al2O3 and SiO2 nanoparticles addition on the microstructure and mechano-physical properties of ceramic tiles. Ceramics International.  


20. Wang, S., Li, X., Wang, C., Bai, M., Zhou, X., Zhang, X., & Wang, Y. (2022). Anorthite-based transparent glass-ceramic glaze for ceramic tiles: Preparation and crystallization mechanism. Journal of the European Ceramic Society, 42(3), 1132-1140.


21. خلج، غلامرضا، نجفی، ابوالحسن، محمودحسینی، امیرحسین.(1401) بررسی تاثیر نسبت CaO/MgO برساختار و خواص نهایی بدنه های کاشی دیوار در پخت سریع با استفاده از منابع اولیه تالک زنجان و کربنات کلسیم عباس آباد،  فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین.


22. خلج، غلامرضا، نجفی، ابوالحسن، محمودحسینی، امیرحسین.(1401) بررسی تاثیر نسبت CaO/MgO برساختار و خواص نهایی بدنه های کاشی دیوار در پخت سریع با استفاده از منابع اولیه تالک بروجرد و و کربنات کلسیم عباس آباد،  فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین.


23. Kronberg, T., & Hupa, L. (2020). The impact of Wollastonite and dolomite on chemical durability of matte fast-fired raw glazes. Journal of the European Ceramic Society, 40(8), 3327-3337.


24. Hao, D., Akatsu, T., Kamochi, N., Inada, M., & Shiraishi, A. (2023). Near-zero sintering shrinkage in pottery with Wollastonite addition. Journal of the European Ceramic Society, 43(2), 700-707.


25. Amorós, J. L., Blasco, E., Moreno, A., & Feliu, C. (2022). Kinetics of the transformations occurring during the firing process of an industrial spray-dried porcelain stoneware body. Ceramics International, 48(12), 17611-17620.