Автор: Беркман А.С.  

Теги: строительные материалы   материаловедение   керамика   народное хозяйство  

Год: 1959

Похожие

Керамика

Сушка и обжиг в промышленности строительной керамики

Химическая технология керамики

Основы технологии керамики: Учебное пособие

Текст 
                    
ПОРИСТАЯ
КЕРАМИКА
ГОССТРОЙИЗДЛТ 1959

X. с БЕРКМАН
ПОР И СТАЯ
ПРОНИЦАЕМАЯ
КЕРАМ И К А
0$k Ok /
АЛС!ВЕНН°Е ИЗД
р £

ПС01*Л*в	MtAAHKA

ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивы XXI съезда Коммунистической партии Советского
Союза по семилетнему плану развития народного хозяйства
СССР па 1959—1965 гг- предусматривают резкое увеличение
объема производства продукции в различных отраслях народно-
го хозяйства. В связи с этим значительно возрастает потребность
в разнообразных керамических изделиях, в том числе в изделиях
из проницаемой пористой керамики, в которых нуждается про-
мышленность строительных материалов, химическая, металлур
гическая, пищевая, а также здравоохранение и др.
В свете этого появление монографии А. С. Беркмана «Пори-
стая проницаемая керамика», которая представляет результат
многолетних исследований, проведенных автором, следует приз-
нать весьма своевременным и полезным. В ней уделено много
внимании вопросам проницаемости и структуры материала.
Описывается методика определения коэффициента и проницае-
мости, размеров пор, их распределение в материале и т. п.
В книге подробно рассматривается влияние технологических
факторов на свойства материала пористой керамики, независимо
от назначения изделия. Установленные автором закономерности
изменения свойств материала в зависимости от исходного сырья,
рецептуры и технологии имеют помимо теоретического большое
практическое значение. Зная эти закономерности, исследователь
или производственник может выбрать материал, который больше
всего отвечает предъявляемым требованиям.
В монографии приводится технология производства наиболее
типичных видов изделий из проницаемой пористой керамики.
В этой части книги иллюстрируется подход к решению практиче-
ских задач изготовления определенных изделий с заданными
свойствами на основе общих положений и закономерностей. Чи-
татель не найдет в ней подробных технологических данных, пото-
му что технология рассматриваемой группы керамических изде-
лий не отличается принципиально от технологии других видов
керамических изделий. Особенности технологии, существенные
для изделий из проницаемой керамики, получили в книге необхо-
димое отражение
3

41—
как и огнеупоры
стых кер
ности на
влияние
В
ооя строительной керамике, которая
п„,едаяя «ава л°“,? дела, является одним из видов порв.
“упоры. по с»т” ? На свойства этих изделии, в ча„.
амических »зделИсИ-йгтв0--морозостойкость, решающее
главнейшее их свои Между тем, эти вопросы д0
ппиил_ оказывает СТРУКТУР осВещены в литературе. Это побу-
настоящего времени не бь некоторое место рассмотрению
дало автора	на морозостойкость строительной 
^Я2да"Р?емолоп№СКИ? приемам, способствующим получу.
н,ю морозостойких “Инженерно-технических и научных ра-
Книга рассчитана на i как изготовлением и эксплуатацией,
ботников, занимающих	керамических изделий. Она
так и исследова™|Х?м при подготовке инженеров-керамиков,
может служить пос°б Р	быть использована при ис-
Методическая часть книги может о	изготовляй-
шТнааХ"ебцементаГОи других вяжущих, а также пористых из-
делий из пластических масс и металлокерамических изделии.
Академик АН УССР,
член-корр. АН СССР П. П. БУДНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Материал большинства керамических изделий имеет порис-
тое строенц^. Благодаря этому они способны пропускать жидко
сти и газы.
Некоторые виды керамических изделий (например, хозяйст
венный и санитарно-строительный фаянс, гончарная посуда и
т. д.) по условиям использования не должны быть проницаемы.
Поэтому такие изделия покрывают слоем глазури.
Для других керамических изделий, в частности, огнеупоров,
строительных стеновых материалов, капселей для обжига фар-
фора и т. д., проницаемость материала является желательной.
Наряду с этим существует такая группа пористых керами-
ческих изделий, для которых проницаемость является основным
свойством, определяющим возможность их применения. Это так
называемая проницаемая керамика, фильтрую-
щая жидкости и газы.
Из проницаемой керамики изготовляются:
фильтры для механической очистки жидкостей и газов, их
осушения, отделения осадков, избирательной фильтрации, раз.
деления и обогащения газов;
диафрагмы для электролитических процессов;
бактериологические фильтры для получения стерильных
медицинских препаратов, минеральных вод и пищевых
продуктов;
плиты для аэрирования порошкообразных материалов с це-
лью придания им текучести, используемые в транспортных
пневматических желобах и для разгрузки бункеров;
плиты для аэрирования жидкостей в резервуарах, в которых
выращивают культуры грибков и бактерий;
устройства для барботирования жидкостей и суспензий;
установки для высокотемпературных реакций в кипящем
слое;
звукопоглощающие материалы.
Приведенный перечень далеко не исчерпывает всего разно-
образия проницаемых керамических изделии.
Несмотря на важное значение для многих областей техники и
народного хозяйства, свойства и технология пористой прони-
5

kuaIO с другими видам» керамики
.. керамики по сравнеиш освещены в литературе -
псслсдовапы “““""“^“статьи. Эго явилось одной из причин
моются лишь отдельные стать про„нааемои керамики м
того что производство необходимых масштабах,
“Лор ко организовано » нсоохди	начат0 у нас в
Изучение проницаемой кер впосл(датБИ„ проводилось также
ле тридцатых гоДОВ Ленинградском филиале РОСНИИМСа
в Н1П1Стройкерамнке и ле	решением частных задач под-
На первых порах ограни1Д П1 ИЗГОтовления определенных
бора рецептуры масс и те ш1КЛа необходимость в углуб-
вндов изделии. В дальне“, выяснения закономерностей измене-
ленных исследованиях д	ческих материалов в зависимо-
ния свойств проницаемьд	₽ п техНологических факторов,
сти от сырьевых, Р^епjp нсспедованпя проводились автором
Такие систематич f носивших прикладной характер.
"“’ЛзЛльгаыТшогочпсленпых исследований автора позволю
Результаты mhuju nnnuqvgr. котовыми можно решать
^ракпшескпе в^осы производства изделий из пористой кера-
мики с заданными свойствами. ,л„пгпЯ|кии R известной ме-
Автоо надеется, что появление монографии в известной
ре восполнит пробел в научно-технической литературе и облет-
ит организацию специализированной отрасли производства
пористых проницаемых керамических изделии.

Часть I
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ
КЕРАМИКИ
ГЛАВА I
ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
§ 1. КОЭФФИЦИЕНТ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Проницаемость пористой керамики, или расход флюида
(жидкости или газа), проходящего через ее поры, зависит от
особенностей материала и свойств флюида. Определяя проница-
емость как «скорость, с которой гело позволяет флюиду проте-
кать от одной стороны его к другой», Вашборн Ш считает, что
только каналообразные поры и до некоторой степени петлеоб-
разные участвуют в процессе фильтрации.
Степень проницаемости определяется скоростью, с которой
газообразные или жидкие флюиды протекают через единицу
площади и единицу толщины образца при определенном дав-
лении.
Вологдин [2, 3], который первым стал заниматься вопросами
газопроницаемости, а также Гоу и Гудсон [4] нашли, что про-
ницаемость огнеупоров может в зависимости от размеров зерен
исходных сырьевых материалов изменяться в широких пределах
без существенного изменения кажущейся (открытой) порис-
тости. Проницаемость является основной физической характе-
ристикой пористой керамики. Рядом исследователей [5, 6] было
установлено, что постоянные значения проницаемости могут
быть получены при ламинарном потоке газов.
Вывод общепринятой формулы проницаемости основан на
допущении, что течение жидкости по капиллярам подчиняется
закону Пуазейля:
ук =	,	(1)
Oti I
где 1/к — объем жидкости, протекающей через один капилляр;
г — радиус капилляра;
t — время;
7

/ — длина капилляра,	сти
и — абсолютная вязкость жид
ппол ппя капельных жидкостей, кото-
Это уравнение сипРаведл Д имеют практически неизменя-
рые при постоянной те]«п р Ур й величиной является произ-
емый	г“°4"TS"уравнение (1) можно было при-
ведение V • р. Для того > следует умножить на р—давле-
„енить к газам его левую часть CW	гиа Пра_
вая’ ”аРс"ь“рав«"'ин Ери этом должна быть соответственно ум-
ножена на ’ т' е’ на среднее давЛеНИе’ которое испытывает
газ в образце. Кроме того, допускают, что капилляры, прони-
зывающие пористый образец, расположены, перпендикулярно
его поверхности и параллельно друг другу. Тогда длина капил-
ляра I будет равна толщине образца Ь. При этом формула (1)
примет вид
ъгЧ (Pl — P2)
8p.b
или
кгЧ (р] — р2) . Pi 4- р2
8цЬ	2р
(2)
Если исследуемый материал пронизан капиллярами в коли-
честве N шт. на 1 см2 поверхности S, то для получения общего
расхода газа надо обе части уравнения (2) умножить на NS:
VK/VS =
тс г4/TVS (Pi — р2)
8pb
Pi + р2
2p.
или
у = itr*N St . (Pl —р2)(Р14-р2)
8 p-b	2p
(3)
где
V = VKNS.
В уравнении (3)	зависит от количества и размеров
пор и поэтому представляет собой некоторую величину, харак-
теризующую данный материал. Назовем эту величину абсолют-
ным коэффициентом проницаемости и обозначим через
— •
St (Pi — Pz)
(4)
(pi + p2)
8

При малых перепадах давлений формула (4) может быть
упрошена:	к	v ; 77'	<»>
где
= Pi — Pz-
Если выразить величины уравнения (4) через единицы сис-
темы CGS, то абсолютный коэффициент проницаемости полу-
чит размерность площади:
г см
см сек см2 сек
см3 сек2 см2

г см
В технике коэффициент проницаемости материала обычно
указывается применительно к определенному газу или жидкос-
ти, чаще всего к воздуху или воде. В этом случае из формулы
для расчета проницаемости исключается величина вязкости, и
коэффициент проницаемости получает наименование, соответ-
ствующее тому флюиду, который проходит через образец (на-
пример: воздухопроницаемость, водопроницаемость и т. д.).
Vb
S&pt
(6)
Поскольку расход газа находится в зависимости от его вяз-
кости, абсолютный коэффициент проницаемости можно опре-
делить при фильтрации любого газа. Коэффициент проницае-
мости для какого-либо газа можно рассчитать, зная абсолют-
ный коэффициент или проницаемость материала для другого
газа. В последнем случае надо знать вязкость газа и2, для
которого рассчитывается коэффициент проницаемости материа-
ла 72, и вязкость того газа p-i, для которого коэффициент 7Х
был установлен экспериментально. Тогда
71Р-1
Р-2
Это положение подтверждается работой Иммке и Миира [7],
которые рассматривали проницаемость керамических материа-
лов в связи с кинетической теорией газов. Они показали, что
отношение вязкостей двух газов при любых температурах яв-
ляется постоянной величиной и что по величине проницаемости,
найденной для воздуха при комнатной температуре, может быть
рассчитана проницаемость для любого другого газа до темпе-
ратуры 1250°.
Расчеты газопроницаемости при высоких температурах, как
известно, ведутся по формуле Сезерленда, выражающей зависи-
мость вязкости газа от температуры (см § 6 настоящей гла-
вы).
9

в том числе Видеман 181, при рас-
Некоторые исследовагели >этом^ плотиости газа в
чете газопроницаел ятрпИПЛЭ При нормальных условиях для
ХТГ—от плотности во,-
™ха может быть определена расчетным = по известному
коэффициенту проницаемости воздуха, и наоборот
__ Увозя
Тгаза ------ »
где d — плотность газа, отнесенная к воздуху.
Мнения ученых о влиянии плотности проходящего газа на
газопроницаемость керамики расходятся. Так, например, по
Грехему 19] и Видеману 18], газопроницаемость обратно пропор-
циональна квадратному корню из плотности проходящего газа.
Викергам [10] же считает, что газопроницаемость не зависит от
плотности газа.
Для решения этого вопроса воспользуемся методом анализа
размерностей ill, 12, 131. Запишем размерность переменных че-
рез первичные величины длины L, массы М и времени Т.
Пусть перепад давления = j-yy зависит от линеинои
скорости Ы=
пластины [М=£; распределение пор по размерам может быть
любым, но должно характеризоваться одним средним (опреде-
ляющим) размером [r]=L. Тогда связь между шестью перемен-
ными величинами А р, vt р., d, Ь, г может быть на основании
^-теоремы [11] выражена через функциональную зависимость
между тремя независимыми безразмерными произведениями
(разность между шестью переменными и тремя основными ве-
личинами равна трем).
Нетрудно показать, что в качестве таких произведений могут
быть взяты, без ущерба ,для обобщения, например, следующие
величины:
________ от
LT2
Г 1	Г Л] iV>‘
ВЯЗКОСТИ [1^] = — , плотности кП=—, толщины
b
vrd
и
Vrd	т-ч
— — число Рейнольдса. Так как всякая
р-
Заметим, что
альная зависимость может быть выражена в виде зависимос-
м	размерными величинами, то должно быть спра-
ведливо уравнение
Ьрг _ г / vrd _ b
V-v 1 Р- ’ ~
Перепишем уравнение (7) так:
\р =	. _£
r \ Р ’ г
(7)
(8)
ю

Опыт показывает, что Д р^Ь. Тогда
ЛР = sif (S'.).	(9)
Для того чтобы определить функцию /	♦ воспользуем-
\ в /
ся известными зависимостями.
При ламинарном потоке перепад давления пропорционален
скорости движения жидкости. Для такого условия необходимо,
чтобы / (— I =const.
\ в /
Обозначив эту безразмерную постоянную через К\, получим
вместо формулы (9)
Ар=Л,^-	(10)
г &
При турбулентном потоке перепад давления пропорциона-
лен квадрату скорости движения жидкости. Тогда в формуле
(9) должно быть
где К2 — некоторая безразмерная постоянная.
Таким образом, для перепада давления при турбулентном
потоке получим формулу
= (11)
Г
Формулы (10) и (11) свидетельствуют о том, что при ламинар-
ном потоке расход флюида зависит от вязкости, но не зависит
от плотности его, а при турбулентном потоке, наоборот, на вели-
чину расхода влияет плотность, но не вязкость флюида.
При переходном режиме фильтрации, когда в одних капил-
лярах материала наблюдается ламинарный поток, а в других—
турбулентный, газопроницаемость зависит как от вязкости, так
и от плотности проходящего газа.
При фильтрации жидкостей через пористую керамику чаще
всего наблюдается изменение расхода жидкости, несмотря на
постоянное давление (см. § 3 гл. 1). Поэтому мы, как правило,
характеризуем материал коэффициентом воздухопроницаемо-
сти [14—16], который является неизменной величиной. При этом
расход воздуха приводим к нормальным условиям:
у ___ |/ (Р Рб) 273
1 760(273+/°) ’
где V'j — объем воздуха, отсчитанный расходомером при тем-
пературе Р и давлении р;

расходом
^давление воздуха, проходящего через
Гомерическое давление в мм рт. ст.;
температура воздуха, проходящего через образец
3 Ком пои установившемся потоке, т. е. когда Л D=
оиТформРула (6)! которой мы пользуемся для определен
прСша^^сти, принимает ш.д+рб)273ь
Применяемая нами размерность коэффициента проницаемо-
стп следующая:
Г М3 см
м2мм вод.ст.час
Эта размерность, принятая впервые в работах Банзена [17],
используется в дальнейшем многими исследователями, преиму-
Таблица /
Размерности коэффициента проницаемости
Автор	Год опублико- вания работы	Примененные единицы					
		расход флЮИД1	тошадь образца	толщина | образца	давление	время	вязкость фЛ lOH 'l 1
С. Вологдин [2,3] • •
Ф. Клю [18] . . . .
Британский стандарт
[19].............
Д. Барон [20] . . . .
Г. Банзен [17]	.	.
Н. Лозинский [9] . .
II. Кайнарский [21] .
А. Беркман [14] . . .
К. Смирнова [22] . .
Г. Истер [23] . . . .
Г. Фанхер [24] . . .
Р. Викхоф [25] . . .
Д. Далле Валле [26]
Ю. Квашенинников
[27]...............
ОСТ 4312 [28] . . .
А. Огарков [29] . .
Б. Кустов [30] . . .
Г. Массепгалле [31]
Н. Скалла [32] . . .
Л. Загар [33] . .
1909
1932
1952 I
1954 )
1926
1934
1938
1949
1952
1928
1933
1933 ,
1948
1933
1938 )
1956 J
1949
1953
1955
1955
см3
м3
см3
см3
л
л
м3
см3
см3
СМ3
см2	см	см вод. ст.	сек.	
М3	см	мм вод. ст.	час.	—
СМ3	см	см вод. ст.	мин.	—
СМ2	см	ат	сек.	пз
СМ2	см	мм вод. ст.	час.	—
м2	м	лш вод. ст.	час.	-и —
м2	м	кг/ см2	сек.	~ —
см2	см	г/см2	сек.	
см2	см	мм вод. ст.	сек.	
см2	см	дин/см2	сек.	пз
12

щественно при определении проницаемости высокопористых ма-
териалов.
Наряду с этим применяются иные размерности проницаемос-
ти, показанные в табл. 1.
§ 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Коэффициент воздухопроницаемости исследуемого материа-
ia рассчитывают исходя из экспериментально определяемого
количества воздуха, проходящего через образец известных раз-
меров. Для этой цели мы применяли
несложную установку (рис. 1), вклю-
чающею в себя газовый счетчик 1 (или
ротаметр)
для определения расхода
Рис. 1. Схема установки дчя определения воздухопроницаемости материала
воздуха, манометр 2, фиксирующий давление внутри.патрона 5,
в котором закреплен предварительно высушенный до постоянного
веса образец 4. Давление воздуха под образцом контролировали
наклонным манометром ЦАГ11 с пределами измерения от 0,2 до
250 ,и.и вод. ст. Время фильтрации воздуха проверяли секундоме-
ром. Фильтруемый воздух осушали с помощью хлористого каль-
ция в склянке Тищенко 5, которая может служить п воздушной
емкостью, выравнивающей колебания напора подаваемого воз-
духа.
Давление, создаваемое в газовом счетчике, и температуру
проходящего через него воздуха определяли U-образным мано-
метром 6 и термометром 7. Расход воздуха замеряли при ми-
нимальных давлениях, при которых сохраняется ламинарный
поток (о влиянии давления на скорость фильтрации см. ниже).
Коэффициент воздухопроницаемости при установившемся по-
токе вычисляли по формуле (12).
Поскольку в эксперименте определяемый расход воздуха вы-
ражался в литрах, площадь образца — в квадратных сантимет-
рах и время — в секундах, для получения величины 7 , которая
соответствовала бы принятой нами размерности
М3СМ
и2 мм вод ст.час] ’
13

величины умножались на коэффициент
36-103 =
5[л(2]р[лл«вод.ст.]Пчас1
36 • id3.
Таким образом:
_________^эксп М| &ЭКСП \см\
$эксп [™2] рэксп [мм ВОД.СТ.] /эр
V [м3] b [см!
° о
Рис. 2. Зависимость расхода воздуха и коэффициента прони-
цаемости образцов пористой керамики от размеров фильтру-
ющей поверхности (прикрыт один торец): I/J и — образец
№ 1; V2 и 72 — образец № 2; V3 и 73—образец № 3
Способы определения и методы расчета водопроницаемо^
в принципе такие же, как и газопроницаемости.	,
Весьма существенное значение для правильной оценки коэф
фициента проницаемости имеют способ крепления образца
метод измерения давления.
К сожалению, некоторые советские [9, 14, 15 и 341 и зарУ
бежные исследователи 117, 35—37] применяли такой спосоо
крепления образцов, при котором не вся поверхность их участ-
вовала в фильтрации (часть поверхности перекрывалась уплот-
няющими прокладками). Неправильное крепление образца су
щественно искажало истинные значения проницаемости.
14

Зависимость расхода воздуха я расчетных'значений коэффи-
циента проницаемости от степени закрытия фильтрующей по-
верхности нами изучалась на различных образцах пористой
керамики. Результаты приведены на рис. 2 и 3, где изменения
расхода воздуха, коэффициента проницаемости и фильтрующей
площади даны в процентном выражении.
Рис. 3. Зависимость расхода воздуха и коэффициента про-
ницаемости образца от прикрытия фильтрующих поверх-
ностей Vj и 7] — прикрыт один торец; Vo и — прик-
рыты оба торца
На осях абсцисс
отложены значения
S открытая-100___
5 всего торца
на осях ординат
Упри частично открытой S-100
V для полностью открытой S
и соответственно
упри частично открытой S• 100 __ ,
7 для полностью открытой 6
На обоих рисунках показаны расходы воздуха и коэффи-
15

диенты проницаемости, которые должны быть при фильтрации
воздуха через образцы, если уменьшение их рабочих поверхно-
стей достигается путем изменения диаметра образцов по всей
высоте. В этом случае кривые расхода и коэффициента прони-
цаемости, которые будем условно называть теоретическими
(VTeop; Ттеор) > принимают вид прямых линий, так как расход
воздуха будет прямо пропорционален рабочей поверхности об-
разца, а коэффициент проницае-
мости есть постоянная величина
(принимаем, что материал по се-
чению образца однородный).
Из приведенных рисунков вид-
но, что экспериментальные кри-
вые V'=f(S') и д'=/(3/) откло-
няются от теоретических кривых
Кривые изменения расхода и ко-
эффициента проницаемости в за-
висимости от степени прикрытия
площади одного торца и обоих
торцов образца имеют одинако-
вый характер, хотя одностороннее* ,
уменьшение площади фильтрации
дает более резкое возрастание4
расчетных значений коэффициен-
Рис. 4. Схема фильтрации газа
та проницаемости.
Рассмотрим схему фильтрации газа через образец с пол-
ностью открытой рабочей поверхностью (рис. 4,а) и через об-
разец с частично открытой рабочей поверхностью (рис. 4,6). Во
втором случае даже при заметном уменьшении работающей
поверхности расход воздуха снизится сравнительно мало. По-
скольку расчет воздухопроницаемости такого полуприкрытого
образца ведется с учетом только открытой площади торца, по-
лученное значение коэффициента будет выше истинного. Если
же рассчитывать коэффициент воздухопроницаемости, исходя
из всей площади торца, то получаемые значения будут ниже ис-
тинных. Так, например, цилиндрический образец с площадью
торца 21,5 см2 имел истинную воздухопроницаемость д =
= 17,7 м6 см]м2 мм вод. ст. час (рис. 4,а). Этот же образец при
частичном прикрытии торца (рис. 4,5) имел площадь фильтрую-
щей поверхности 12,55 см2. Коэффициент воздухопроницаемости
его при тех же величинах А р, Ь, ty но при новом значении пло-
щади (Sj г- Ю ГГ -..О'	--- - Г
Посмотрим, как
= 12,55 см2) равен д i = 25,6 м3 см/м2 мм вод. ст. час.
изменится коэффициент воздухопрониц
мости этого полуприкрытого образца, е<
исходя из всей площади торца. Для этого
образец с частично закрытой п,
го торца. Тогда коэффициент г" А J	ч, 11 U ЦС1 1'1
12=15 м3 см/м2 мм вод. ст. час. Таким образом, Дх
16
если рассчитывать его.
j расход воздуха через
площадью отнесем к площади все-
? воздухопроницаемости составит

Неравенство 7>7t объясняется наличием
фильтра, не участвующих в процессе (рис. 4 б)
др	Y |	ИЮ ПООЯГПП пл,. ___ '
ленному закону:
71-100 __ а
7
«мертвых углов»
—-	С
. - ' J ь наблюдаемое при уменьшении фильтрующей площа-
ди от S до 1, у одного и того же образца подчиняется опреде-
о или 7' = ——
Si»100^	1	(S')n
Это уравнение степенной функции можно выразить графи-
чески в виде гиперболической кривой. Постоянные величины а
и п зависят от коэффициента ’проницаемости материала. Зная
величины 7 и S для полностью открытого образца, а также
7! и Si для частично открытого образца, можно найти а и и.
Следовательно, для данного образца при известных а и п мож-
но получить любое значение 7' при заданной 5'.
Например. Для кривой 7^ =f (S j) (см. рис. 2) п=0,9; а=6 300;
1=22 м3 см/м2 мм вод. ст. час\ S—\b,7b см2. Найдем значение7тпри Sт=50°/о:
 = _ или 1?.:.!29= .......
" (5m)n	7 (Sm)n ’
7^-100	6 300
Подставим числовые выражения известных величин: ——— = Ёлб,‘{Г •
ЛЛ	OU	'
После логарифмирования находим im =40,9 м3 см)м2 мм вод. ст. час.
Нанесем полученное значение на экспериментальную кривую 71=/('$1) 7
t 7^-100
Для этого определим *= -------- =186%. Найденная расчетным путем
величина коэффициента проницаемости хорошо ложится на эксперименталь-
ную кривую [см. на рис. 2 прямоугольник на кривой 7j =f ( Sj) ].
Снижение V в зависимости от степени прикрытия S также
поддается расчету.
Кривые V'=f(S') отвечают уравнению
.юс72
где
у, _ l/r100
‘ “ V
Рассмотрим пример расчета V/ для кривой Vj — f(Sy); постоянные вели-
чины а и п имеют значения, соответствующие кривой 7i=/( 5i).T- е- а=6 300;
и = 0,9 (см. выше). Подставляем значения а и и в уравнение кривой для
17
2 А С. Беркман	---------“—“’ "
QBCK
,.^сиа '	' ''	;

И
Рис. 5. Патрон для крепления ци-
линдрического образца
„тп S = 17,75 см2-, Si — 17,75: 0,7 — 12,4 СЛ1,
S^70%. При -м известно, что
V ='13,7 л.	1ЛЛ	6 300________
11	13J9J00 = g6%>
откуда Vi = 13,19 л, а V{-	13<7
гоасЬик. Она хорошо ложится на кривую
™«у р
,-	' ’<“• р“ 2, 1Р'У правильной оценки проницаемой»
Как уже говорилось д и давления фильтруемого воз-
имеет значение также мет д	давление по пути движе-
„^прпователи из^р воздуха> а не под образцом,
помещенным в патроне. Замер
давления не в патроне, а на воз-
душной коммуникации рекомен-
дуется также и ОСТом !28. Но
так как давление воздуха в ком-
муникации выше, чем под образ-
цом, то измеряемое давление без
поправки на сопротивление ком-
муникации оказывается искусст-
венно увеличенным, а коэффици-
ент проницаемости соответствен-
но уменьшенным.
Для правильного расчета ко-
эффициента проницаемости дав-
ление следует измерять непосред-
ственно в патроне (рис. 5). Полу-
ченная таким образом величина представляет собой перепад
давления воздуха между обеими сторонами образца, открытая
поверхность которого сообщается с атмосферой.
Патрон, рекомендуемый нами для определения (проницаемос-
ти образцов пористой керамики, имеет следующее устройство.
Корпус патрона 1 с внутренней стороны представляет усечен-
ный конус. Для герметизации боковой поверхности испытуе-
мого образца 2 применяется коническая резиновая обойма
Навинчивающаяся крышка 4 через металлическую шайоу
сжимает резиновую обойму 3, вследствие чего она, утолщаясь,
хорошо обжимает и уплотняет боковую поверхность образца,
ри таком способе крепления торцовые поверхности образца
остаются полностью открытыми. Воздух подается в патрон че-
wr л	НЬЮ- воздуха измеряется через патрубок/,
теннпо"! соединяет патрон с манометром. Отверстие, просвер-
можности тР°не Для измерения давления, должно быть, по воз-
ского напопяа"иЬ,М ДЛЯ большед гарантии измерения статиче-
Если же обпазеп ИцСТ°М виде’ без динамнческой составляющей-
же образец имеет не совсем правильную форму, боков)Ю
18 _________________________________________________

Рис. 6. Патрон для крепления прямоуголь-
ных образцов
поверхность его .покрывают смесью парафина с канифолью для
более надежного предотвращения возможных утечек. В таком
патроне можно крепить образцы различных размеров, применяя
резиновые обоймы соответствующей толщины.
Для испытания прямоугольных образцов, в частности кир-
пичей или плит, мы применили патрон (рис. 6), корпус которого
представляет собой закрытую снизу прямоугольную рамку L
Она имеет опорные выступы-ножи 2, на которые укладывается
испытуемый образец 3, Боковая поверхность образца и проме-
жуток между ним и
рамкой заливаются
смесью 4, состоящей из
парафина и канифоли
Воздух подается через
патрубок 5, давление
воздуха измеряется че-
рез патрубок 6.
Принцип крепления
образца без перекрытия
части рабочей площади
фильтрации уплотняю-
щими прокладками по-
ложен также в основу
устройства патрона, ре-
коменду емого ОСТ
НКТП 4312 I28J Одна-
ко в нем боковая по-
верхность образца гер-
метизируется ртутью, которую весьма трудно заливать в пат-
рон предложенного устройства, так как пространство между
образцом и корпусом патрона довольно узкое. Торец образца
почти неизбежно загрязняется ртутью, и, следовательно, ре-
зультаты испытания получаются неточные.
Способ крепления имеет значение не только для получения
фильтрационных характеристик образцов, но и для эффектив-
ной эксплуатации изделии из пористой керамики. Изделия сле-
дхет закреплять таким образом, чтобы вся их поверхность ра-
бота за.
§ 3 НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ
ЖИДКОСТЕЙ
Многочисленными экспериментальными работами хстанов-
лено, что при фильтрации жидкостей через пористые материа-
лы наблюдаются следующие особенности.
1. Расход жидкости снижается против расхода газа при
прохождении через один и тот же фильтр на величину, ббль-
19
2

, с,едавзл» бы °™™ ИЗ соотношевня „
invto. чем
вязкостей. ж питпаиии жидкости протекает нестабил^
2. Процесс Фи^РанияИется, поэтому отношение газопРоНИЦаа
Расход жидкости измеН0Ядица’емости при фильтрации жидкой
емости материала величиной.
является переменной ве отноц]ение СКорости течения В03д
Согласно Пуазеил ,	пористую среду должно
к скорости течения в д вязкости этИХ двух флюидов. Поэтов
Р п U,--------- ЦвязНкоЛсЬти° воды°и воздуха, а Г и Т - со^
есЛИ п козЛЛиииенты проницаемости материала для воду и
Х"а, ™быть справедливо равенство	Ч
£_ = _!.= 55,5.
р- 7'
Однако на практике чаше всего наблюдается неравенство:
Экспериментальные данные по соотношению 7возд для не-
г	Уводы
которых видов глинисто-шамотной пористой керамики, исследо-
ванных нами, приведены в табл. 2. В табл. 3 сведены резуль-
таты подобных исследований Сталла и Джонсона (37, 38], про-
веденных на кирпичах. Из данных табл. 2 и 3 видно, что су-
ществует определенная тенденция приближения  -- - к
7воды Р-вои
по мере возрастания среднего эффективного диаметра капилля-
ров.
Таблица 2
Зависимость отношения
7возд
Тводы
от эффективного (гидравлического)

Таблица 3
Зависимость отношения от эффективного (гидравлического)
7 воды
диаметра кипилляров красного строительного кирпича
№ образца	^возд	Твозд/ ?воды	D _ы__ в мк
	^воды	55,5	гидр
572
481
410
184
169
10,3
8,7
7,4
3,3
3
2,74
3,28
5,94
6,56
8,26
----- для пористой керамики значительно выше, чем для
Тводы
кирпича, при одинаковых средних диаметрах пор, что, по-ви-
димому, является следствием особенностей структуры' этих ма-
териалов. Стремление  1 впз$$ ^пдм к единице по мере увели-
чения эффективного диаметра капилляров, наблюдаемое для
всех исследованных образцов, вероятно, объясняется изменени-
ем вязкости воды при протекании через капилляры различных
диаметров. К. Терцаги [39], изучая поведение воды при просачи-
вании ее через поры глинистого грунта, нашел, что вязкость
воды в тонких порах весьма высока. Особенно резко возрастает
коэффициент вязкости воды в капиллярах диаметром менее
0,0001 мм. На основании своих наблюдений К. Терцаги вывел
следующую формулу, связывающую размер капилляров и ко-
эффициент вязкости:
где titf —вязкость воды, протекающей по капилляру шириной
2 S см (S — предел усадки глинистого грунта);
и 0 — нормальная величина коэффициента вязкости;
/? — постоянная, величина которой находится между
6- 10 ~42 и 2- 10~43.
Как уже отмечалось, другой особенностью фильтрации жидко-
сти является нестабильность процесса. Это подтверждается
дачными динамики фильтрации, приведенными в табл. 4. На-
блюдения велись в течение 4 час.
Как видно из таблицы, в кирпичах с малым размером пор
(диаметр <4 .ик) происходит ускорение фильтрации. Во всех
других случаях процесс фильтрации замедляется. Причины не-
стабильности процесса авторы оставляют без объяснения.
21

Снижение скорости фильтрации воды ранее наблюдали Бар-
телл Г401 и Мускат [411 Они считали, что причиной этого яв-
ляется закупорка поровых каналов инородными частицами, за-
грязняющими жидкость, и пузырьками растворенного в ней воз-
духа. Такое объяснение, с нашей точки зрения, не является ос-
новательным, что подтверждается опытами с пористой кера-
микой, в которых для фильтрации была использована дестил-
лированная и обезвоздушенная вода (табл. 5).
Таблица 4
Динамика фильтрации воды через строительный кирпич
(по Сталлу и Джонсону [37, 38]) _____________
№ образца	Ргидр в	Начальный коэффициент водопроницаемости м3 см	Динамика фильтрации .Лконечн в % ^начальн
		‘	лг мм вод. ст. час	
1	1,9	0,237	140
2	2,58	0,316	152
3	3,1	0,464	179
4	3,52	0,436	34
5	4,72	0,784	74
6	6	3,128	91
7	6,5	3,636	88
8	7	4,284	90
9	8	4,968	89
10	8,98	6,912	91
Таблица 5
Динамика фильтрации воды через пористую керамику
№ образца	D гидр ° мк	Начальный коэффициент водопроницаемости т-101 М3 СИ в 	 м1 мм вод. ст. час	Динамика фильтрации 7 конечн	В % 1 начальн
1	1,35	0,0448	107
2	2,02	0,0382	161
3	3,72	0,54	54
4	9,45	2,74	54
5	41,57	530	70
6	43,71	673	80
7	285	14 800	100
8	352	25 000	100
9	478	100 000	100
10	605	438 000	, 100
Му5атТя°ЯЗп1ЬАТВлОМ’- ,onP°BePrafOU«M объяснения Бартелла и
D* ти <Ьи ътпяпигЛ>ЖТ также наблюдаемое увеличение ско-
табл. 4^1 5) Р * В обРазцах с малыми размерами пор (см.
22

Нам удалось установить, что при очень крупных порах, сред-
ний диаметр которых измеряется сотнями микронов, процесс
фильтрации стабилизируется (см. табл. 5).
Изложим кажущееся нам наиболее вероятным объяснение
процессов, происходящих при фильтрации жидкости.
При поступлении жидкости в пористый материал у твердой
поверхности его происходит «укладка» (ориентация) молекул
жидкости, повышающая ее вязкость и плотность. Чем уже ка-
пилляры материала, тем значительнее увеличивается вязкость
жидкости, так как общая поверхность материала из тонких пор
больше поверхности материала из крупных пор. Можно пред-
положить, что при поступлении первых порций жидкости (в
нашем случае воды) в тонкопористый материал подавляющее
большинство молекул жидкости становится ориентированным, и
они адсорбируются поверхностью материала. Вязкость воды
в этом случае должна мгновенно возрасти при поступлении ее
в материал. В дальнейшем, когда заканчивается образование
водных пленок на стенках капилляров и областей застойной
жидкости, не участвующей в общем ее течении [42], вязкость
фильтруемой воды должна несколько снизиться против перво-
начального резкого ее увеличения. Это снижение вязкости, хотя
она остается достаточно высокой, приводит, по нашему мнению,
к возрастанию расхода воды при ее фильтрации через мелко-
пористый материал.
Снижение водопроницаемости у материалов с более круп-
ными порами можно, по-видимому, объяснить следующим об-
разом. В начале фильтрации, т. е. при поступлении воды в поры
образца, благодаря наличию в нем относительно широких по-
ровых каналов большее копичество воды остается в свободном
состоянии — с нормальной вязкостью. Дальнейшее увеличение
вязкости воды можно приписать постепенной ориентации молекул
воды v стенок материала с образованием адсорбированных во-
дяных пленок. При этом возникают и области застойной жид-
кости. Поскольку такое явление более вероятно для узких ка-
пилляров, области «мертвой» жидкости появляются в крупно-
пористой керамике тогда, когда истинный диаметр пор сужает-
ся образующимися покровными пленками воды.
В проницаемой керамике с гидравлическим диаметром пор,
измеряемым сотнями микронов, образование адсорбционных
пленок и областей застойной жидкости оказывает мало ощу-
тимое влияние на скорость прохождения /кидкости, поскольку
поровые каналы остаются достаточно широкими. При фильт-
рации жидкости с беспорядочно движущимися молекулами по
поровым каналам, покрытым ориентированными молекуслами,
последние оказывают тем меньшее действие, чем дальше они
находятся от движущегося слоя жидкости. Следовательно, чем
шире канал, тем меньше воздействие ориентированных моле-
23

глпи потока. При этом скорость
кул жидкости на ве“^а^аКтичеСки постоянной.
фИсХЦтвИаееводСЬГ ориентированными молекулами, носящей
Свойства воды с и ППИцины ее образования в пористой
»7?р"™”’п4оХо“^:ЯЫ В работе П. И. Андри,
анова (43]. Он₽пишет, что «представление об ориентации моле-
вопы находит подтверждение в работах физиков Андрэида
и Додда [44] которые исследовали вязкость неполярных и по-
ЛЯРН^ жидкостей, применяя поперечное направление течения
жидкостей в поле 40 000 в/см. Установлено, что в случае непо-
лярных жидкостей изменения вязкости почти не наблюдалось, в
случае же жидкостей полярных — вязкость от действия поля
возрастала до 115% (для ацетонитрила). При движении дезо-
риентированных молекул свободной воды мимо молекул свя-
занной воды, ориентированных стенками какого-нибудь мате-
риала, скользящие молекулы подвергаются частичному ориен-
тирующему действию связанных молекул, и чем сильнее это
действие, тем больше задерживается движение частиц и, сле-
. довательно, тем выше становится вязкость воды».
Таким образом, как следует из литературных данных и на-
ших работ, при фильтрации полярных жидкостей через ^мате-
риал с тонкими поровыми каналами вязкость жидкостей уве-
личивается. Неизменяемость вязкости неполярных жидкостей
находит подтверждение в опытах Хиттига, показавших, что при
фильтрации слабополярного четыреххлористого углерода рас-
ход практически постоянен [45].
Хиттиг и Нетт, Симон [46, 47], а также Богати и Карсон
[48] показали, что при фильтрации свежепрофильтрованной во-
ды через керамические и бумажные фильтры расход ее остает-
ся постоянным. После «старения» воды скорость ее фильтрации
снова снижалась. Кроме того, выяснилось, что свежепрофиль-
трованная жидкость обладает свойством «регенерировать» «за-
купоренные» фильтры. Теоретического объяснения этому явле-
нию авторы работы не дали. По-видимому, в его основе также
лежит свойство жидкости «оструктуриваться» при прохожде-
нии через фильтр. Молекулы жидкости при фильтрации ориен-
тируются под действием электрических сил твердой поверхнос-
ти. При повторной фильтрации жидкости благодаря уже соз-
давшемуся определенному соотношению электрических сил
между поверхностью и молекулами жидкости они не взаимо-
действуют с поверхностью и относительно свободно проходят
Ре3 ФИ<ПЬТР- тому способствует также и то обстоятельство,
ХкВХЯТЛ^ТЬ столкновения ориентированных молекул со
пого их тепппХЛЯра уменьшаетса вследствие менее интенсив-
ного их теплового движения.
шенпеСКвязкостиеД^Г1ВИеМ °РиентаЦ»и молекул является повы-
жидкости песмотпя 1ДК0СТН’ Расх°Д свежепрофильтрованной
жидкости, несмотря на его постоянство, должен быть меньше,
24

Рис. 7. Схема образования областей
застойной жидкости
чем при фильтрации жидкости с дезориентированными молеку-
лами.
Действие электрических сил в процессе фильтрации отмечает
и Витцман [49]. Он указывает на то, что фильтрация жидкос-
ти является сложным процессом, включающим в себя элемен-
ты адсорбции. Электростатическое взаимодействие частиц жид-
кости с твердой поверхностью фильтра наблюдалось Симоном
и Неттом [47] на стеклянных фриттах. Ими было отмечено,
что фильтрация определяется не только «ситовым процессом», но
и зарядом частиц в совокупности с электрическим состоянием
фильтровального материала.
Кроме электростатических
сил, влияющих на фильтра-
цию жидкостей, при этом
процессе наблюдаются и
другие явления, о которых
мы уже упоминали. К ним
относится образование обла-
стей застойной жидкости,
отмеченное Лейбензоном
[42]. Он указывает на то, что в процессе обтекания твердого тела
вязкой жидкостью при некоторых условиях может произойти от-
рыв обтекающей жидкости от поверхности тела. За местом отры-
ва образуется область застойной жидкости, не участвующей в
общем течении. По исследованиям Лейбензона, угол отрыва при
ламинарном обтекании шара в неограниченном потоке вязкой
жидкости составляет 116,2°. При отрыве жидкости получаются
застойные области (рис. 7, заштрихованы), которые как бы уве-
личивают объем каждой частицы грунта на 12%. Отсюда проис-
текает изменение общей величины пористости материала, суже-
ние его фильтрующих каналов и, как следствие, некоторое сни-
жение фильтрации.
А. М. Агаджанов [50] считает, что наличие в жидкости га-
зовых пузырьков оказывает большее сопротивление фильтрации,
чем «мертвая» жидкость. В частности, это наблюдается при
движении нефти через пласты грунта.
Замедление движения жидкости в присутствии воздушных
пузырьков носит название эффекта Жамэна. Движение смеси
жидкости и газовых пузырьков особенно замедляется в поро-
вых каналах с переменным сечением. В этом случае жидкость
занимает суженные части капилляров, а газ — расширенные.
Комплекс всех явлений, наблюдаемых при фильтрации
жидкостей, делает этот процесс весьма сложным и нестабиль-
ным, зависящим от ряда факторов, среди которых немало-
важную роль играет, как мы отмечали, соотношение электри-
ческих зарядов фильтруемых молекул и твердой поверхности
фильтра. Поэтому истинный характер проницаемости матери-
ала следует определять при фильтрации газов, а не жидкостей.
25

При использовании керамики в качестве фильтровального
материала для жидкости необходимо учитывать снижение аб-
солютной величины ее расхода против расхода газа, а для
большинства материалов и замедление фильтрации.
§4. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ НА СКОРОСТЬ
ФИЛЬТРАЦИИ
В технике коэффициент проницаемости, не учитывающий
вязкость флюида, принято называть коэффициентом фильтрации
[50]. Под фильтрацией понимают движение жидкости или газа
по поровым каналам мелкозернистых пород либо пористого
материала. Сечение отдельных пор как в керамических, так и в
других фильтрах неодинаково, вследствие чего скорость дви-
жения флюида в капиллярах различна. Когда говорят о ско-
рости фильтрации флюида, под этим подразумевается скорость
движения жидкости или газа через все сечение фильтра. Дарси
[51] вывел основной закон фильтрации, по которому скорость
фильтрации при постоянной толщине фильтра прямо пропорцио-
нальна напору. Уравнение Дарси имеет вид
V = KJ=K-L.t	(13)
где v — скорость фильтрации, определяемая отношением
—, в котором V — количество воды в объемных
St
единицах, протекающей за время t через площадь 5
фильтра перпендикулярно последней;
К — коэффициент пропорциональности (проницаемости);
/ — пьезометрический или гидравлический уклон, рав-
« Р
нын—;
b
р — потеря напора внутри фильтрующего слоя, b — тол-
щина фильтра.
Перепишем уравнение (13) следующим образом:
Формула (14) аналогична (6); это свидетельствует о том,
что.уравнение Дарси является частным случаем применения
закона Пуазейля, справедливого при ламинарном течении.
При малых перепадах давления, как правило, соблюдается
линейный закон фильтрации. Сам Дарси считал свое уравнение
применимым только для фильтрации жидкости через мелкий
песок (тонкие поровые капилляры), и, по его данным, пропор-
циональность сохраняется только при малых изменениях дав*
мХпЯ’ При >'величении скорости фильтрации жидкости и диа-
метра пор наступают отклонения от линейного закона фильгра-
26

ции, которые заключаются в том, что с увеличением перепада
давления скорость течения флюида является степенной функ-
цией давления.
Смрекер [52] при пересчете данных Дарси для давления от
1 до 12 м показал, что формула фильтрации должна иметь сле-
дующий общий вид:
где К с —коэффициент пропорциональности;
J == -^-гидравлический уклон;
п — число, находящееся в пределах —
2 ч
принимал ).
Формула такого же типа выведена Форшхеймером [53]:
1 (Смрекер
В ней при малом v второй член исчезает, если константы а и b
выбраны так, что — является очень малой величиной
а
Одна из подобных формул, которые были предложены раз-
личными авторами, приводит А. А. Краснопольский [50]:
V = Кк /т.
Коэффициент Лк определяется экспериментально.
Все эти формулы характеризуют турбулентный поток, кото-
рый возникает при некоторой скорости флюида. Такая скорость,
•служащая как бы разделом ламинарного и турбулентного пото-
ков. называется критической скоростью. Рейнольдс дал форму-
лу для определения критической скорости жидкости, текущей
по трубе:
где Re — число Рейнольдса (безразмерная величина);
’х—абсолютная вязкость жидкости;
Р — плотность жидкости;
D — диаметр трубы, по которой движется флюид.
Вместо диаметра трубы D и скорости движения воды по ней
Н Н. Павловский [50] ввел для фильтрующих грунтов скорость,
обратно пропорциональную диаметру зерен грунта d, и порис-
тость 4 В результате преобразовании число Рейнольдса, по
Павловскому, для реальных грунтов имеет вид
1	vd
Dp — ______---- . - .
0,754+0,23 и
Критическое значение числа Re, по Павловскому, для фильтра-
ции воды колеблется в пределах 7,5 9.
27

-- 1501 выразив в формуле Павловского d и
А и проницаемость К, дал для Re следую^
В. Н. Шелкачев
рез пористость Л ’
выражение:
v
10
Re уг.з

__12 при течении жидкости через изве.
"° как"
стняк, Д°^,М.Итрации через пОРусТу г0 говоря, не существует
ппобн^х пористых систеХоРой ламинарное движение вне-
критической скорости приеКОноР	объяснЯется следующим.)
запно переходит
Рис. 8. Зависимость расхода воздуха от перепада давления
Поровые каналы керамики имеют самые различные сечения
величиной от ангстремов до миллиметров, и распределение их
по размерам индивидуально для каждого материала. Турбу-
лентность потока не возникает одновременно в разнообразных
по сечению порах керамики, а переходные режимы от лами-
нарного к турбулентному растягиваются на широкий интервал
скоростей. Для того чтобы создать турбулентный поток в тон-
чайших порах, которые всегда имеются в керамике, нужны та-
кие перепады давления, которые нереальны для условии ее экс-
плуатации. Одним словом, нельзя говорить о чистой турбулент-
ности потока, проходящего через керамику, ввиду сложного ее
строения. Очевидно лишь, что с преобладанием в материале
крупных пор частичная турбулентность возникает при меньших
перепадах давления, нежели в мелкопористом материале.
Влияние размеров пор на давление, при котором нарушает*
ся ламинарность потока, было исследовано на образцах, харак*
теризующихся различными коэффициентами проницаемости 1
и средними гидравлическими диаметрами пор D (рис. 8):
Образец I имел
П „
и III „
IV
м3 см/м2> мм вод- ст- час Ргидр =
7 =	4,4	’	М*идР__
7=	3	7	”	jгидР
"	Ь^гидр
285
87 •
45,3 .
43,7 .

Изображенные кривые пересекаются вертикальными черточ-
ками в том месте, где искривляется прямая V=f(p), что свиде-
тельствует о появлении турбулентной составляющей потока.
В наиболее крупнопористом образце / турбулентность про-
является уже при давлении 3 мм вод. ст. В образце IV, харак-
теризующемся наиболее малым гидравлическим диаметром пор
среди рассматриваемых образцов, ламинарный поток сохра-
няется до давления более 400 мм вод. ст. Для более мелкс-
пористых материалов предельное давление сдвигается в сторону
больших величин. Так, например, для кирпича пластиче-
ского формования со средним диаметром пор 12,5 мк коэффи-
циент воздухопроницаемости, составлявший 0,503, не изменял-
ся при повышении давления вплоть до 500 мм вод. ст. Для
крупнопористой керамики, напротив, проницаемость следует
определять при возможно меньших перепадах давления, —
2 jut вод. ст., обеспечивающих ламинарное течение.
Если работать в областях давлений, создающих ламинарный
поток, можно для характеристики проницаемости ограничи-
ваться одним параметром—коэффициентом проницаемости. Ес-
ли же керамические изделия в эксплуатационных условиях
должны работать при ином режиме (не ламинарном), необхо-
димо пользоваться двумя параметрами, например величинами
Кс и п в уравнении Смрекера или а и & в уравнении Форшхей-
мера. Так, наши кривые, показанные на рис. 8, могут, по Смре- <
керу, быть выражены следующими уравнениями:
V ] = 0,77.р0,65;
VII = 9,9-10-2 р0,93;
V1I1 =3-10-2 р0.96;
VIV = 1,73.10-2 pl.
§ 5. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ КОРКИ И ТОЛЩИНЫ ОБРАЗЦА
НА КОЭФФИЦИЕНТ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Расход флюида V при ламинарном потоке в соответствии с
формулой (6) обратно пропорционален толщине фильтрующего
слоя Ь. При (s, р, O^const произведение l/6==const. Указанное
справедливо для однородного материала, коэффициент прони-
цаемости которого является постоянной величиной в любом слое
изделия. В действительности произведение \'Ь чаще всего не
является постоянной величиной, что свидетельствует о неодно-
родности материала. По величине отклонения можно судить о
степени однородности материала изделия.
По наблюдениям Банзена [17], с увеличением толщины об-
разца коэффициент-газопроницаемости повышается. Jto явле-
ние автор объясняет влиянием поверхностных слоев образца.
Между тем, здесь сказывается не только наличие менее газо-
проницаемой корки на поверхности изделия, но и то о стоятель
29

Расход воздуха в см3/см вод ст. сек
Толщина образца 6 см
Рис. 9. Зависимость расхода воздуха от
толщины образца шамотно-бентони.товой
керамики (по данным автора)
Тля щи на образца в с>1
шамотногоГ1’ Расхода воздуха от толщины образна
21^22^РПИЧа (ПО Ланньщ Кд*> » 1>на)
Рис. 10.
30

ство, что при большей толщине образца влияние корки на про-
ницаемость образца в целом будет относительно меньше, чем
в тонком образце. Следовательно, по мере утолщения образца
коэффициент проницаемости должен увеличиваться.
Видеман [8] приводит следующие экспериментальные дан-
ные о влиянии корки на газопроницаемость огнеупорного кир-
пича. Кирпич с корками имел у =0,19 • 102; с одной снятой кор-
кой т-0,26 -102; с двумя снятыми корками 7=0,27-102. По-
скольку одностороннее и двустороннее снятие корки дало прак-
тически равнозначный коэффициент, Видеман в своих дальней-
ших исследованиях пользовался образцами, у которых корка
была удалена только с одной стороны.
Работы Н. М. «Лозинского и С. Л. Германа [9] также свиде-
тельствуют о том, что снятие корки 'Приводит к повышению га-
зопроницаемости кирпичей. По их данным, газопроницаемость в
некоторых случаях возрастала в 2 раза.
Наши исследования, проведенные в этом направлении на
образцах шамотно-бентонитовой пористой керамики, показали,
что различные слои одного и того же образца, как правило, име-
ют неодинаковые коэффициенты проницаемости. Толщину об-
разца мы уменьшали посредством снятия симметричных слоев
с обеих его сторон. Судя по нашим данным (для образцов пло-
щадью 28, 26 см2, см. табл. 6) и данным Клю и Грина [54] (для
образцов огнеупорного кирпича с аналогичной площадью, см.
табл. 7), колебания газопроницаемости по толщине образца за-
висят не только от покровной корки, а главным образом от не-
однородности материала в целом.
Наблюдаемое непостоянство коэффициента газопроницае-
мости имеет свои закономерности. Наши исследования показа-
ли, что в образцах пористой керамики, изготовленных с приме-
нением крупнозернистого шамота и потому имеющих высокий
коэффициент газопроницаемости, последний по мере прибли-
жения слоев образца к центру уменьшается.
В образцах с мелкозернистым шамотом наблюдается неко-
торое возрастание коэффициента в центральных слоях. Подоб-
ное явление отмечают Клю и Грин, которые исследовали огне-
упорный шамотный кирпич.
Колебание коэффициента во всех случаях отражается на
произведении Vb. В крупнопористом материале произведение
экспериментальных величин V, Ь ниже теоретического, а в мелко-
пористом — оно выше (рис. 9 и 10). При у/?—const кривые
I ’=f(b) должны были бы представлять собой равносторонние
гиперболы. Между тем кривые не отвечают уравнению равно-
сторонней гиперболы. На рисунках пунктирными линиями по-
казан ход теоретических кривых (V7>=const). Для образцов
/, 2 и 3 (рис. 9) и образцов 1 и 2 (рис. 10) экспериментальные
кривые идут ниже теоретических. Это указывает на уменьшение
газопроницаемости образцов по мере приближения к их внут-
31

ппо пбпазцов 4 (рис. 9) и 3 (рис. 10> экспеои
ренним СЛОЯМ. Для °£РклоняЮТСЯ в противоположную сторону
мольные кривь м кривым, можно считать, что ДлУя
Судя по рассмотр м иала существует некоторое ЗНа
каждого вида порист которОМ экспериментальные и теоп!'
чение проницаемо.:ти при ^Р0'овпада*ют независимо о?X
шинь^эбразцаПри этом чем выше значения коэффициента про.'
нипаемости’внутри каждого вида керамики, тем большими СТа.
Хтся отклонения экспериментальных величин расхода газа
от теоретических. Логично думать, что при очень малой проНи.
ц1емо=ти отклонения также будут возрастать, но в противОДо.
ложном направлении.
Если объяснять наблюдаемые явления неравномерным обжи-
гом по толщине образца, при котором центральные слои обож-
жены хуже, тогда вполне понятно и падение коэффициента
проницаемости в них. Однако увеличение коэффициента прони-
цаемости в центральных слоях образцов с мелкозернистым ша-
мотом заставляет предполагать о том, что на проницаемость
влияет и степень пропрессовки (уплотнение) изделия в разных
слоях. Неодинаковое уплотнение особенно заметно в мелкопо-
ристом материале, изготовляемом полусухим прессованием. Так
как центральная часть его уплотнена менее, чем наружные
слои, то и воздухопроницаемость этого более рыхлого материа-
ла будет выше, и обжиг уже не может изменить наблюдаемую
картину.
Таблица 6
Расход воздуха в зависимости от толщины образца
шамотно-бентонитовой пористой керамики
	R —	Расход V см3			Расход х толщина Vb см3 см				Коэффициент воздухопро- ницаемости т ..а			
Толщина образца в см	с. 1	и вод. 2	ст. с 3	ек 4	с. 1	м вод. № о б 2	ст. с р а з ц 3	ек а 4	В — М> 1 '	мм во 2	С д. ст. 3	лас 4
6,35 6,24 6,1 5,74 5,48 5,2 4,3 4,18 3,7 3,57 3,2 2,3 2,15 1,78 1,67 0,88 32	21,7 26,3 36,4	20 21,7 23,6 36,6	9,17 13,4 24,9 38,7 •	ND — О СО	<0-4	СП 1 1 1 1	1 1 1	1 1 ’а, 1 1 -4 СО	QO_	135,4 - - 109,5 78,4	127 124,5 87,3 65,2	50,3 48 41,5 34	Ф>- СО	СО 1 1 1 1 -° -1 1 1 °-001 1 -011 1 СП -4	-4	00	17,3 14,2 9,9	16,2 15,9 10,6 7,6	11	4,8 4,9 5,1 - -* - 5,6. 6 —-*

f	Таблица 7
Расход воздуха в зависимости от толщины образца огнеупорного кирпича
(по данным Клю и Грина)
> на образца	Расход V R 									Расход X толщина Vb см3 см			Коэффициент воздухопро- ницаемости [ м3 см		
	см вод, ст.		сек	см вод. ст.		сек			
							м1 мм вод. ст.		tac
X —г ч *	9				№ образца				
о Н «	1	2	3	1	2 1	3	1	2	3
9	0,341		— -	3,07	— 				0,0433		
8	0,336	—	—	2,68	— ' —1	—	0,0427	... —,			
7,5	—	0,162	—	—	1,215	" —	—	0,0206		
7,25	—	0,169	—	 	1,225	——	——	0,0215		
7	0,371	0,164	0,128	2.6 2,49	1,148	0,893	0,0471	0,0208	0,0162
6	0,416	 	0,158		—	0,949	0,0527	—	0,0201
5	0,527	0,194	0,194	2,64	0,97	0,972	0,0668	0,0247	0,0247
4	0,525	  	0,236	2,1	—	0,943	0,0666		0,03
3,15	—	0,262	—	—	0,825	—	—	0,0333	
3,05	—	0,354	1 -		1,08	—р	—	0,045	
3	0,619					0,325	1,86	—»	0,974	0,0785	—	0,0413
2,85	—	0,398	—	—	1,134	—	——	0,0507	
2,7	—	0,431	—	—	1,164	—	—	0,0547	
2	0,89	0,55	1,684	1,78	1,1	3,368	0,113	0,067	0,214
Образцы из масс с крупнозернистым шамотом пропрессо-
вываются более равномерно. В этом случае уменьшение
коэффициента проницаемости центральных слоев зависит в
основном от неравномерности прожигания образца, так как
понижение температуры обжига для большинства керамических
материалов ведет к уменьшению проницаемости.
Резюмируя изложенное, можно считать, что изменение про-
ницаемости в зависимости от толщины образца объясняется не
только влиянием поверхностной корки и неравномерным обжи-
гом материала по толщине, но и степенью уплотнения различ-
ных слоев образца при формовке. Последнее в большой мере
зависит от гранулометрического состава шамота (наполнителя).
Следует иметь в виду, что расход воздуха может быть обрат-
но пропорционален толщине образца только тогда, когда мате-
риал совершенно однороден. В противном случае неизбежны
большие или меньшие изменения коэффициента проницаемости.
Величина колебаний коэффициента зависит от типа масс, круп-
ности ее наполнителя и абсолютного значения коэффициента
проницаемости.
Изменение коэффициента газопроницаем ти в ависимости
от размеров испытуемого образца наблюдал также Р. Т. Махль,
производивший соответствующие исследования на шамо эм
огнеупоре [55].
3 А С Беркман
3d

Учитывая влияние
, на коэффициент иронии цаемости изделия следуй J
для правильной оцен	поверхносТными корками и Им£
менять образцы с нес	изделия. Образцы для Испы£
щие толщину, равную толш в тех же условиях, что и издели3
Ий должны “го™в возможно, рекомендуется снимать Мра";
t%Skh п^оХемости с образков, выпиленных из псс™д>
мого изделия.
S 6 ПРОНИЦАЕМОСТЬ КЕРАМИКИ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР^
Для некоторых видов пористой керамики, в частности огне-
упоров, важно знать проницаемость их при высоких темпера-
турах. Работами Клю, Грина и Миллса [54, 56] установлено, что
влияние температуры на проницаемость огнеупорных материя-
лов зависит в значительной степени от изменения вязкости газа.
Они указывают, что соотношение проницаемости двух различ-
ных образцов будет сохраняться три различных температурах.
Это справедливо лишь для тех случаев, когда при высоких тем-
пературах не видоизменяется структура материала. На про-
ницаемость огнеупоров при повышенных температурах могут
оказывать влияние структурные изменения кварца, тридимита
и кристобалита. Особенно опасны в этом отношении изделия,
содержащие значительные количества кристобалита [57]. В слу-
чае а^р-модификаций кристобалита превращение одной формы
в другую может происходить в пределах от 220 до 272° при на-
гревании и от 238 до 198° при охлаждении. Низкотемпературные
превращения кварца, тридимита и кристобалита сопровожда-
ются значительными изменениями объема, что в ряде случаев
может вызвать растрескивание изделий, содержащих различные
модификации SiO2.
неизменн°й структуре проницаемость материала, как
Л™0’ Уменьшается с ростом температуры вследствие по-вы-
трмпрЯп1ЯЗК0СТИ газа- Изменение вязкости газа в зависимости от
уврпнирт/РЫ’ согласнР кинетической теории газов, объясняется
темпеоатупы ^™овой скорости молекул по мере повышения
ся уравнением3сезерлевда ВЯЗК0СТИ от температуры раскрывает-
АТ1-5
•	'Т' Г- >
где т) — вязкость;
* и"’«"’ература;
эти величины могут Отличать ' 10	с=110'> для ДРУгиХ га3°.В
вать не объем прошедшего ’ Н0 незначительно Если уч«тЫ'
Р шедшего газа, а массу его, то соотношение ве-

личин проницаемости будет с повышением температуры сни-
жаться интенсивнее из-за уменьшения плотности газа (табл. 8).
Таблица 8
Изменение объемной и весовой проницаемости огнеупоров
с повышением температуры
(для азота) [58]
Температура в град.	Вязкость в пз • 10*	Отношение проницае- мости по объему газа	Отношение проницае- мости по весу газа
10	1,71	1	1
850	4,36	0,39	0,099
1000	4,69	0,36	0,081
1200	5,11	0,33	0,064
1350	5,39	0,32	0,055
Другие авторы 19, 29] также отмечают, что с повышением
температуры газопроницаемость уменьшается. А. Ф. Огар-
ков [29], например, указывает, что независимо от характера
огнеупорных материалов газопроницаемость их при температу-
ре 800° снижается примерно наполовину по сравнению с газо-
проницаемостью при комнатной температуре. Он считает, что
изменение коэффициента газопроницаемости при нагревании
может происходить вследствие изменения гидравлического диа-
метра пор материала и вязкости фильтруемого газа. Изменение
гидравлического диаметра А. Ф. Огарков принимает пропор-
циональным термическому расширению огнеупорного материа-
ла. При нагревании огнеупорных материалов до 800° термиче-
ское расширение их колеблется примерно от 0,4% (шамот) до
1,1% (динас, магнезит). Увеличение диаметра капилляров пор
на такую величину обусловило бы незначительное возрастание
газопроницаемости на те же 0,4—1,1% (проницаемость прямо
пропорциональна квадрату диаметра пор и обратно пропорцио-
нальна толщине образца). Таким образом, термическое расши-
рение приводит не к снижению, а к увеличению проницаемости,
хотя и незначительному.
Наблюдаемое в целом при нагревании огнеупорных мате-
риалов и при высоких температурах газа заметное понижение
газопроницаемости вызывается тем, что при высоких темпера-
турах вязкость газа сильно возрастает. Зная коэффициент про-
ницаемости материала при какой-то определенной температуре,
можно рассчитать ут для любой заданной температуры Т\
= •
1Г ‘Чт
3»
35

в 7. ПРОНИЦАЕМОСТЬ МНОГОСЛОЙНОЙ КЕРАМИКИ
пг^иипяемой керамики должны отвечать назна
Размеры ПР? “ВЦИЯМ их эксплуатации. При малом' разм€.
чению изделии "У е изделия последнее обладает высоким
КХичХм сопротивлением, что приводит к снижению про-
ИЗВ^Ия Предотвращения3 этого можно использовать двухслой,
иую керамику, у которой верхний слои состоит из мелкопори-
стого материала и является собственно фильтром с необходимы-
ми характеристиками, а нижний слой состоит из крупно-
пористого материала с малым гидравлическим сопротивлением
и служит подкладкой.
Двухслойную!) керамику мо^жно пблучить притиркой слоев
различной керамики в обожжённом виде либо, что гораздо
лучше, созданием слоев различного состава при формовке изде-
лия с последующим обжигом. Верхний слой, который не должен
быть толстым, можно наносить на нижний слой путем ангобиро-
вания перед обжигом.
Зная коэффициент проницаемости отдельных слоев, можно
рассчитать проницаемость системы, состоящей из различных
материалов [59]. Возможность расчета проницаемости систе-
мы имеет особенное значение в тех случаях, когда затруднитель-
но или невозможно непосредственно ее определить, например
в стенах здания, состоящего из нескольких слоев различных по
проницаемости материалов, в кладках металлургических и дру-
гих печей и т. п.
Рассмотрим случай, когда фильтр состоит из трех слоев
керамики с разными коэффициентами проницаемости ( т-. т2» Тз)
и различной толщиной (&i, &2, Ь3). Общее гидравлическое сопро-
тивление системы равно сумме сопротивлений отдельных слоев:
Я =	+ /?2 + R3.	(15)
но ппопопчилня в°здУха’ проходящего через материал, обрат-
но пропорционален сопротивлению, то
v	v3 ’
откуда рмход воздум чери свду
v =—
(16)
(17)
Если (---
И времени, то у -
ь ’
и то V ^а^х°Д воздуха V к единице площади, давления
36

Заменяя в уравнении (17) Vh У2, Уз соответственно на-11-
Ь1 ’
-получим формулу для расчета расхода воздуха, про-
ходящего через трехслойную систему:
71 . 72 7з
V = ______^2____ _____________________717273_______	,18'
7д7з ) 717з	7172	617г7з + М17з + &з7172 *	'
^2^3 Мз ^1^2
После соответствующего преобразования формула (18) при-
мет вид
^1	।	^2	[	^3
71 7г 7з
Если выразить коэффициенты проницаемости 7 в указанных
ранее размерностях Банзена, а толщины слоев — в сантиметрах,
то в формуле (19) расход воздуха выразится в кубических мет-
рах через 1 м2 поверхности в 1 час при перепаде давления в
1 мм вод. ст.
Коэффициент воздухопроницаемости системы можно рассчи-
тать, исходя из формулы (19) и указанной выше зависимости
*7
V=
. ь
71	72 7з
(20)
По аналогии получим в общем виде формулы для расчета
проницаемости многослойных фильтров:
для расхода воздуха
I-п
Sbi
И
(21)
для коэффициента проницаемости
i—n
S bi
(22)
37

.	(9!2\ ПРИВОДЯТ в своих работах Цункер
Формулу, подобную	J_ дюпуи [61]. Предлагаемый ме-
[60] и в несколько ином представляет интерес не только
тод, как мы	фильтров и Подобных им изделий, й0
для расчета многосло)ин х фи строительных конструкций, на-
также	гражден^й зданий, которые, как известно,
пример, наружных огр д материалов и облицовки. Зная тол-
“ЛаДЫВХТьких Sen “о“а"ляюших ограждение, можно вд.
щину отдельных слоев,
считать его воздухопроницаемость.
ГЛАВА II
СТРУКТУРА ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
Свойства пористой керамики, в особенности основная для
этой группы керамических изделии характеристика проницае-
мость, зависят от структуры материала. Пористое строение
керамического материала создается частицами наполнителя,
цементируемыми связкой во время обжига. На структуру кера-
мики оказывают влияние многочисленные факторы, в том числе
гранулометрический состав сырьевых компонентов, рецептура
массы и режим обжига изделий.
Вследствие различных размеров пор и их весьма разнооб-
разной формы поровые каналы имеют сложное строение и пере-
менное по длине сечение (рис. 11, микрофото, см. в конце книги).
Представленные микрофотографии сняты с аншлифов пористой
керамики нескольких видов, различающихся составом и техно-
логией изготовления.
На рис. 11,а показан аншлиф фильтрационной глинисто-ша-
мотной керамики, масса которой содержит в качестве наполни-
теля /0% шамота новошвейцарской глины фракции, прошедшей
через сито 400 отв!см2 и оставшейся на сите 576 отв!см2 (удель-
ная поверхность шамота 83,5 см21г)у и в качестве связки — 30%
сырой новошвейцарской глины. Образцы формовали путем
плас™чн°й массы через мундштук поршневого пресса.
Температура обжига была 1300°.	F
Аншлиф, показанный j ____ ;
пористой керамики для аэроплит
массы епгтпшттоЛ огп/	Г1Э шамитни-иен 1 иш11 udvxx
(Удеяшая поверхность^ 73	fc?™"11 900-‘ 60“ оге/“
та. Обпячрп ihnL™ й СМ 'г' и 5°/° огланлинского бентони-
давлением 70 kzIcm™™ И3 порошка путем прессования под
Н а	*
лористойИкеракмки РтЙогоЛжрЭ пмикР°Ф°тография материала
же рецептурного состава, как
38
на рис. 11,6, представляет образец
из шамотно-бентонитовой

рис. 11,а. но с более мелким шамотом (фракция 2 500—
4 900 отв/см2, удельная поверхность 221 см2/г).
§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ МАКСИМАЛЬНЫХ ПОР
В материале пористой керамики всегда имеются поры раз-
личных размеров. От количества и соотношения их зависят
свойства пористых керамических изделий, в том числе их про-
ницаемость.
Максимальные поры, несмотря на небольшое количество
(число их измеряется единицами при общем количестве пор на
1 см2, равном 104—108), играют существенную роль при исполь-
зовании пористой керамики в качестве фильтров. Их «просеива-
ющее действие» зависит именно от размеров максимальных пор,
так как суспендированные во флюиде частицы должны задер-
живаться фильтром и не проникать в фильтрат. Размер этих
пор имеет особенно большое значение для бактериальных
фильтров, используемых для получения стерильных жидкостей.
Диаметр максимальных пор определяют по методу Баруса—
Бехгольда [62—64]1, исходя из давления, при котором через
образец, пропитанный жидкостью, начинает проникать газ, о чем
свидетельствует появление первых пузырьков над образцом,
покрытым слоем жидкости.
Метод основан на том, что в порах материала, заполненных
жидкостью, действуют капиллярные силы, удерживающие
жидкость в поровых каналах, для освобождения которых надо
создать некоторое давление воздуха или другого газа. При этом
давление должно быть тем больше, чем меньше сечение ка-
пилляра. Величина давления зависит, кроме того, от поверх-
ностного натяжения жидкости, ее плотности и краевого угла,
характеризующего смачиваемость.
Математическая связь интересующих нас величин опреде-
ляется следующим условием равновесия:
2?rra cos 6 = nr2h^g,	(23)
где г—радиус капилляра в см\
%— сила поверхностного натяжения жидкости в дин/см\
О — угол смачивания в град.;
1г — высота столба жидкости в см\
А — плотность жидкости в г/см\
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
Левая часть уравнения выражает силу поверхностного на-
тяжения, действующего на границе мениска жидкости в капил-
ляре. Благодаря капиллярной силе жидкость в капилляре под-
нимается и удерживается в нем на определенной высоте. Правая
1 Метод Баруса—Бехгольда базируется на работах Кантора о5]; он ши-
роко используется и стандартизирован в Англии 66.
39

часть уравнения представляет собой вес поднятого столб
жидкости. Принимается, что поры в материале имеют круг
сечение, которое постоянно по всей длине капилляров. л°е
Из указанного уравнения равновесия можно
радиус или диаметр пор:
2а COS в
Г= -------
hbg
определить
4а COS 0
/zAg	(24
Предполагая, что керамика смачивается полностью (q = q
cos 6 =1), можно написать
£> = -±L.	' •
AAg
Размерность диаметра пор определяется размерностями
г* см
см • сек2
см г
--------------------------------• --'CM
сек2 см3
Если давление воздуха измеряется с помощью ртутного ма-
нометра, то формула (25) примет вид
Г}
1У --------- СМ,
981ЛЗ,6А
где h — давление в см рт. ст.
тел?ЛпХХ““”а31'о<:'!НИЯ Д"аметра В "™Р<>«ях надо числа.
п 4а-104
D==^ThMK-
Упростив формулу (27), получим
= ---МК.
h
ве-
личин, входящих в формулу (25)
= [^].
(26)
(27)
давления для образцов поопи™ диаметР\ПоР от приложенного
показана на рис. 12. Кпикяст танных в°Д°й и этиловым спиртом,
нюю гиперболу. Так как ппп0пП^еДСТавляет собой равностороя-
сколько раз меньше, чем вХ^™06 нат«ие спирта в не-
в образцах, пропитанных тип™ Прч Равном давлении воздуха
ственно меньшего диаметра Няп М’ откРываются поры соответ-
У образца, пропитанного во пой римеР’ ПРИ Давлении 20 см рт. ст.
Н лпс, а у образца, nponS откРываются поры диаметром
освобСЖдения £ вод>ы пПороп«;анного спиртом, _Р3 3 мк Для
точноДпяВЛеНИе 220 см Рт- ст. а ппи₽«М МК необх°димо прило-
риалов* Вление 66 см рт. ст гт Р 1спытаниях на спирте доста-
применяют жипИМИ П0Рами в це^ях исследования мате'
т жидкости с мапктк< ЯХ Уменьшения давления
40	поверхностным натяжением,

чаще всего этиловый спир-т. Мы рекомендуем применять спирт
при испытании образцов с диаметром пор менее 3 мк>
Так как поровые каналы-капилляры имеют переменное сече*
ние, для полного освобождения их от жидкости надо приложить
давление, необходимое для освобождения самого узкого места
капилляра. Таким образом, диаметр, опреде-
Диаметр 6 м* ляемый методом Баруса-Бехгольда, характери-
g	зует максимальный размер самых узких участ-
ков всех имеющихся в образце капилляров.
18 60
15 50
12 40
9 30
6 20
3 W
о
Рис. 12. Зависимость размера пор от приложенного давления
Образец, подлежащий испытанию (лучше всего цилиндриче-
ской формы), закрепляется в патроне, подобном описанному
ранее для определения проницаемости материала. В данном
случае вместо конусной резиновой обоймы для герметизации
образца могут быть применены эластичные резиновые проклад-
ки-кольца накладываемые на торцовые поверхности образца.
Герметичность образца в патроне проверяется продуванием
воздуха через патрон, погруженный в жидкость, которая
в дальнейшем будет использоваться для определения размеров
пор. При полной герметичности патрона по периметру образца,
оконтуренному резиновым кольцом-прокладкой, не должно по
являться пузырьков воздуха.
41

опыю пропитывают (лучше всего под Вак
Образец тшат<^пьй жидкостью, на которой намечено лроиз^_
мом) водой или инои * Д пор. На образец наливают
дить определение макси	ц подают сжатыи воздух, Мед и
жидкости. После этого	под образцом замеряется Ма.
но поднимая давлени . «омощи шланга связан с внутренне
нометром, который Р б м0 внимательно следить за момен.
полостью патР°"а- пузырьков воздуха, свидетельствующих 0
Т0М воздух выдавил жидкость из капилляров образца, име.
явиласьаперваяЬцепочкаМпу'зырьков, по формуле rf, р£
СЧИдТяаЮмТа?соавыТопр^	пользоваться готовыми
таблицами, по которым в зависимости от приложенного давле-
ния находят диаметр пор. Таблицы составляют применительно
к определенной жидкости, на которой ведут испытания (табл. 9
Н При проведении испытаний нами было замечено, что при
ускоренном поднятии давления поры освобождаются от жидко*
сти несколько позже, чем установится равновесное давление,
отвечающее истинному размеру максимальных пор образца. Это
приводит к неточной оценке размеров пор. Такое же явление
наблюдал и В. В. Сазонов {67].
Нами замечено также, что выделение пузырьков продолжает-
ся в течение некоторого времени после снижения давления воз-
духа.
Эти явления следует, по нашему мнению, объяснить тем, что
освобождение пор, равно как их заполнение жидкостью под дей-
ствием капиллярных сил, не успевает следовать за быстро изме-
няющимся давлением. Поэтому при проведении испытаний надо
повышать давление под образцом медленно, в особенности ког-
да оно начинает достигать величины, при которой можно ожи-
дать о крытия максимальных пор. С этой целью если испыты-
вается новый материал, следует предварительно производить
пробные определения.
„ Некоторые ученые, в том числе Кнолл [68] и Эрбе [69], разра-
оатывали пособы, которые, по их мнению, должны были позво-
лить путем применения метода продавливания воздуха через
п^пя^мрпал* жидкостью образец оценивать распределение пор
ей пя' ' и аК°И СПтл‘ б РаспРеДеления пор применили в св 
также пы™гкН " Каганер [70]’ Мы в своих исследованиях
постепенном* плвыппРеделять поры различной величины пр
ко получение таким "т	зпенияопродуваемого воздуха. Одн*’
в широком интепвяпо ^ТвЫ кРив°п распределения объемов и ?
мелкопористых матепияапМеа’ В особенности при исследован!
так как мелкие пооы оказалось весьма затруднительны ,
высоких Давлений ₽ТакР нап^(хДЛЯ СВ°еГ° определения весь^
’ напРимер, для освобождения от в0


9,5	со оо оо		6,5 7	5,5 6	СЛ 4 СЛ	3,5 4	e	ND	1,75	>-Ak СЛ	1 1,25	Давление
	ел	СЛ										
								>- 		J—*	— ND	
nd СО	ND ND 4ь СЛ	ND ND -ч со	co co — co	CO 4ь СП О	4ь 4ь 4ь CO	СЛ CD СЛ ND	-4 0O Co oo	CD	ND CD	bj	4 ND СП О	Диаметр
ND	Си сО	СП 4ь	4.		>—* CO	CD	сл					
СО	►—* ь— <£> ОО	00 -Л	16, 17	k—*	*—* CD СЛ	14, 15	4b CO	CO ND	ND	k—• k—a	k—*	О CD	Давление
СП	сл	сл	СЛ	СЛ	СЛ	СЛ	СЛ		СЛ		СЛ	
			k—*	►—	k—-• k—1						ND	ND ND	
	►—• »—*	ND ND	NO CO	CO 4b	4b СЛ	СЛ CD	CD *bj	0o	CD	О	О ND	Диаметр
со	СП СО	ND СП	CO co	DJ ND	-4 ND	~>4 CO	CD CD	CO	k—•		CO	
39	со со оо *4	со со сп сл	CO co 4ь CO	CO CO ND —	CO ND О CO	ND ND oo -o	ND ND СП СЛ	24	23	22	ГО ND — О	Давление
												
СЛ	СЛ СЛ	СП СП	CD CD	CD -J	*xj	bj OO	ОО oo	CD	40	о	CD —	Диаметр
СП	QO СО	— ND	4b. СП	CO •—	co СЛ	00 —	4ь 0O	k—»	СЛ		СЛ	
	СЛ	ND CD	00 M	OO	СЛ co	CD СЛ	CD		**bj			
59	СЛ СП оо -о	СЛ СЛ СП СЛ	СЛ СЛ 4b CO	СЛ СЛ NO —	СЛ 4b. О CD	4ь 4b oo -b-J	4b 4b CD СЛ	44	43	42	40 41	Давление
со	со со	СО 4ь	4ь 4b.	4b. 4ь	4ь 4b		4ь 4ь	СЛ	СЛ	СЛ	СЛ СЛ	
	"О оо	СО	О —	ND CO	4ь 4ь	СЛ CD	bj oo			го	CO СЛ	Диаметр
со	со сп	ND	OO CD	CO ND	— co	0O OO	00 CD		ND			
	**^1 ***!				CD	CD CD	CD CD	CD	О	D	CD CD	
со	00 -4	СП сл	4ь. CO	ND •—	О CO	oo -o	СП СЛ	4^	ZO	ND	— О	давление
ND	ND ND	ND ND	ND CO	CO CO	CO CO	co co	CO CO	co	co	CO	CO CO	
	ОО 00	со ю	CO О	о —		ND ND	CO co		4ь	СЛ	CD CD	Диаметр
со	ND CD	4ь	00 ND	CD	4ь CO	4ь OO	4ь C	4b	CO	Oi		
со	СО С£	со со	CO CO	co co	CO Co	OO 00	00 00	00	OO	OO	Oo OO	
со	00	СП СЛ	4ь CO	ND •—	О CO	GO -4	CD СЛ		( )	ND	•— CD	Давление
ND	ND ND	ND ND	ND ND	ND ND	ND ND	ND ND	ND ND	ND	ND	ND	ND ND	
ND	ND ND	ND СО	co Co	CO 4ь	4ь 4ь	СЛ СЛ	СЛ СЛ	CD	CD	CD		Диаметр
ND	СЛ *bj	СО ND		CO ND	СЛ -4	CO	СП co	nd	сл	00	ND СЛ	
*	k—*	►—*	»—•	И—		►—*	>—A	k—A	k—»		k—a	I—a			k—•	k—A	»—a	
		>—А	►—		»—•	k—•	— о	о о	О CD	О	о	О	О CD	Давление
со	00 ч	СП СЛ	4ь CO	ND *—	CD CO	QO "bj	CD СЛ	4ь	co	ND	— О	
•—•	k—•	k—•	fc—A	A	k—A	l~A	k—A	ND ND	ND ND	ND ND	ND	NO	ND	ND ND	
ас	оо ОО	Oo CO	co co	CO co	CD	О CD	О О	> <	^-A		— ND	Диаметр
ел	CD 00	co —	CO Сл	CD OO	ND	4b CD	•ь4 CD	•—A	4^	CD	0O	
	* - -«	»—A	►—•	k—•	b—a	k—a	>—*	И—А	►—A	•—.A	. - .	a	-					
со	со со	Co co	Co CO	CO CO	CO ND	ND ND	ND ND	ND	ND	ND	ND ND	Давление
со	(0	4	CD СЛ	4b. CO	ND —*	o co	00 *4	СП СЛ	4ь	CO	ND	~ О	
	к—•	►—•	»—*	—* ►—•	>—A	>—A	k—a	k—A	k—A	>—A	k—a	kb—a	»—A	►—A	►—A	►—A	b—A	
СЛ	СЛ СП	СП CD	CD CD	CD CD	CD -4	**ч}				00	оо oo	Диаметр
оо	со	ND CO	4ь СЛ	•M 00	CD	•ND CO	4ь CD		co		ND CO	
к—А		k—A	»-A	k—A	k—A	k—*	k—a	I—»	»—A	k—a	•	►—A	k—-A	►—A	►—A			
СЛ	сл сл	сл сл	Сл сл	Сл сл	СЛ 4b	4ь 4ь	4ь 4ь	ijv		pb	4b 4b	Давление
со	00 -«4	CD сл	4. CO	ND —	О D	00 “-J	CD СЛ	4ь	co	ND	О	
к—*	►—*	►—A fc—	b—	►—A	k—А	>—A	kb—A	^a	twa	►—	»—A			►—A		
со 00	СО 4ь со	4b. 4ь — ND	4ь 4ь CO 4b	4b. 4ь СЛ CD	4ь 4ь •bj 0O	4ь СЛ CD	сл сл — ND	,53	,54	СЛ сл	сл сл СП -bj	Диаметр
»—*	►—А	&*•*	k—*	►—A		•	k—A	►—A	>»•	•— l-Ak	►—A	k-A	b—A		^4		
СО Оо	СО СО СП 4ь	co co ND О	oo oo 00 CD	Oo oo 4b ND	ОО N О 00	74 76	ND О	68	99	64	D CD ND О	Давление
к—А	к—А	*—*	k—•	A 1—	►—A	k—*	H-A	k—k	U—A	b—A	1-^			•—A	
А	и—	• ND СО	сл о	м oo	— ND co —	ND ND ND CO	ND ND СЛ CD	ND ND 00 CO	co	,32	,34	co co СП -bj	Диаметр
					ND ND	ND ND	ND ND	ND	ND	ND	ND ND	
					ND <—• CD OO	CD 4b	ND О	08	90	04	О О ND CD	Давление
					CD	k>«4 о a	о о	0 1	О	U-l CD	1,1 1,0	Диаметр
						ND CO	4ь СЛ	CD		OO	CO	
Зависимость размеров пор (в мк) от давления (в см рт. ст
Пропитывающая жидкость — вода.

Зависимость размеров пор (в мк) от давления (в см рт. ст.)
Пропитывающая жидкость — этиловый спирт
Таблица 10
Давление 1	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диаметр	Давление	Диа метр	Давление 1	Диаметр	и S в и е? а ад =4	Диаметр |
1	66	10	6,6	20	3,3	30	2,2	40	1,65	50	1,32	60	1.1	80	0,825	100	0,66	120	0,55	140	0,472	160	0,412	180 1	3,367 :	100 1 (	),33
1,25	52,8	10,5	6,28	20,5	3,22	30,5	2,16	40,5	1,63	50,5	1,31	61	1,08	81	0,815	101	0,653	121	0,545	141	0,468	161	0,41	1811	0,364 1	201 |1	),328
1,5	44	11	6	21	3,14	31	2,13	41	1,61	51	1,29	62	1,06	82	0,805	102	0,647	122	0,54	142	0,465	162	0,407 1	182|	0,362 1	202 1	0,326
1,75	37,8	11,5	5,73	21,5	3,07	31,5	2,09	41,5	1,59	51,5	1,28	63	1,05	83	0,795	103	0,64	123	0,536	143	0,462	163	0,405 1	1831	0,36 1	203 1	0,325
2	33	12	5,5	22	3	32	2,06	42	1,57	52	1,27	64	1,03	84	0,785	104	0,633	124	0,532	144	0,458	164	0,403 1	184	0,359 1	204 1	0,324
2,5	26,4	12,5	5,28	22,5	2,93	32,5	2,03	42,5	1,55	52,5	1,26	65	1,02	85	0,776	105	0,628	125	0,527	145	0,455	165!	0,4 1	185,	0,357 '	205	0,322
3	22	13	5,08	23	2,87	33	2	43	1,53	53	1,24	66	1	86	0,768	106	0,623	126	0,524	146	0,452	166	, 0,398	! 186’	। 0,355	206	, 0,32
3,5	'18,8	13,5	4,88	23,5	2,81	33,5	1,97	43,5	1,52	53,5	1,23	67	0,985	87	0,759	107	0,617	127	0,52	147	0,449	167	0,395	1 187	1 0,353	1207	1 0,319
4	16,5	14	4,72	.24	2,75	34	1,94	44	1.5	54	1,22	68	0,97	88	0,75	108	0,611	128	0,516	148	0,446	168	0,393	188	1 0,351	| 208	| 0,317
4,5	14,7	14,5	4,55	24,5	2,7	34,5	1,91	44,5	1,48	54,5	1,21	69	0,957	89	0,742	109	0,605	129	0,512	149	0,443	169	0,39	18?	И 0,349	209	0,316
5	13,2	15	4,4	25	2,64	35	1,88	45	1,47	55	1,2	70	0,943	90	0,734	110	0,6	130	0,508	150	0,44	17С	И 0,388	19(	> 0,348	210	0,314
5,5	12	15,5	4,26	25,5	2,59	35,5	1,86	45,5	1,45	55,5	1,19	71	0,93	91	0,725	111	0,595	131	0,504	151	0,437	171	.1 0,386	19	1 0,346	211	0,312
6	11	16	4,13	26	2,54	36	1,83	46	1,43	56	1,18	72	0,917	92	0,718	112	0,589	132	0,5	152	0,434	175	> 0,384	19	2 0,344	212	0,311
6,5	10,2	16,5	4	26,5	2,49	36,5	1,81	46,5	1,42	56,5	1,17	73	0,905	93	0,71	113	0,585	133	0,497	153	0,431	171	J 0,382	19	3 0,342	213	0,31
7	9,4	17	3,88	27	2,44	37	1,78	47	1,4	57	1,16	74	0,892	94	0,702	114	0,578	134	0,493	154	0,428	17'	1 0,38	19-	4 0,34	214	0,308
7,5	8,8	17,5	3,78	27,5	2,4	37,5	1,76	47,5	1,39	57,5	1.15	75	0,88	95	0,695	115	0,574	135	0,489	155	0,426	17f	5 0,378	19.	5 0,338	215	0,307
8	8,25	18	3,67	28	2,36	38	1,74	48	1,37	58	1.14	76	0,869	96	0,688	116	0,568	136	0,485	156	0,423	176	> 0,375	1 196	И 0,336	1216	0,306
8.5	7,78	18,5	3,57	28,5	2,32	38,5	1,71	48,5	1,36	58,5	1,13	77	0,857	97	0,681	117	0,564	137	0,481	157	0,42	177	1 0,373	1 197	1 0,335	/ 217	/ 0,304
9	7,33|	19	3,48	29	2,28	39	1,69	49	1,35	59	1,12	78	0,846	98	0,674	118	0,55	138	0,477	158	1 0,417	/ 178	[ 0,371	1 198	10,333	| 218	/ 0,303
9,5 ’	1 6,9Г>	1 19,5	3,88	29.5	2.24	1 39,5	1,67	49.5	1.33	59,5	1.11	79	0,835	99	0,667	119	0,555	139	0,475	159	' 0,415	' 1791	0,369 J	1991	0,332 /	219 /	0,301
				\				1																			

лор диаметром 0,1 мк необходимо давление око по 40 ати я л ла
ЙоУереТР°М Ме"“ °'0‘ “ °В0
Кроме того, при данном методе некоторые поры не откры-
ваются даже при очень высоком давлении воздуха вследствие
чего они не участвуют в распределении. Пожалей, является
самым существенным недостатком метода «продавливания» и
отличает его от других методов, при которых практически учи-
тываются все поры, имеющиеся в материале. Объем таких пор.
которые остаются заполненными водой, довотыю велик Напри-
мер, в огнеупорных материалах он составляет обычно не ме-
нее 20%, а в некоторых случаях достигает даже 90% от обще-
го объема открытых пор (более подробно об этом см в § 7
гл. П).
Некоторые исследователи [34] считают возможным опреде-
лять методом продавливания пузырька газа диаметр «основ-
ных» пор, который вычисляют по давлению, вызывающему ин-
тенсивное выделение пузырьков на всей поверхности образца.
Такой способ определения является весьма субъективным и не^
•правильным по существу, так как обильный выход воздуха или
другого газа при повышении давления происходит не только
вследствие увеличения количества открывающихся пор, но глав-
ным образом потому, что с ростом давления начинается выделе-
ние все возрастающих количеств воздуха из наиболее крупных
пор.
§2. СРЕДНИЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ (ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ) ДИАМЕТР
И КОЛИЧЕСТВО ПОР
Для однозначной характеристики пористой структуры мате-
риала можно пользоваться величиной среднего эффективного
диаметра капилляров. Расчет его основан на допущении, что все
капиллярные каналы цилиндрические, параллельны друг
другу, имеют постоянное сечение и пронизывают материал
перпендикулярно его поверхности. Средний эффективный диа-
метр рассчитывается по двум экспериментальным характеристи-
кам материала — проницаемости и открытой пористости. Расчет
по проницаемости дает основание называть средний эффективный
диаметр капилляров средним гидравлическим диаметром.
Коэффициент проницаемости 7 , как было пока ан наше,
при ламинарном потоке рассчитывается по формуле (о).
Vb
Sbpt ’
где V — расход флюида, проходящего через образец;
b — толщина образца;
S — площадь образца;
Др —разность давлений по обе стороны ооразщ >
1 — время.
45

Расход флюида	J
ЕнТ=ноКХну Пуазейля, сразить следующим ура,!
НСНИеМ:	.л ,С«
V-^^.	. (29|
8 р./
гле г —средний эффективный радиус капилляра;
р__абсолютный коэффициент вязкости флюида,
I — длина капилляра.
При извилистости капилляров, которую обозначим через
можно длину капилляра I выразить через толщину образца Ь:
/ = вь.
На основании уравнений (28) и (29) напишем
__ nr^ptSNb = ^r4N
1 ~ SpBbS&pt 8В(Л ’	' '
Пористость образца А в процентах можно выразить через ко-
личество и размер пор в виде следующего уравнения:
А = wW- 100В.	(31)
Тогда уравнение (30) примет вид
= Аг2
'	800 Б2р. ’
откуда
(32)
(33)
г = В у 800р. (^-У/2-
Для расчета среднего эффективного радиуса пор при фильт-
рации воздуха вязкость флюида принимается равной 1,71 • 10-4
(вязкость воздуха в пуазах при нормальных условиях).
Формула (33) будет иметь следующий вид:
г = 0,3698В f—V'2
( А I ‘
(34)
тоСтКь°??ып^НТ 0,3698 В ф0рмуле <34> справедлив
тость А выражается в процентах
г с из см	‘ ’
ницах CGS
см'-сек бар
наших работах для воздухе- (газо-)
размерность Банзена
Мевности С С е	вод. ст.час
арности CGS К размерности Банзена
, когда порис-
а проницаемость у — в еди-
При этом размерность г — [си]. В
проницаемости принята
. При переходе от раз-
а получим
м3 см
Togs = 283,2- 10~б Тб.
46

Применительно к размерности Банзена коэффициент в фор-
муле (34) соответственно изменится:
Гц = 62,2375 (4г у2-	(35)
Диаметр в микронах будет равен:
/ Тс V'2
= 124,475	-	(36)
Согласно уравнению (31), количество пор на 1 см2 площади
образца равно
100кг2В ’
(37)
(38)
в раз-
(39)
Коэффи-
Подставляя значение г из уравнения (34), получим
N = 2,328- 10~2—Л* р, .
1CGS В3
При расчете количества пор по воздухопроницаемости
мерности Банзена (7Б ) формула (38) примет вид
N = 82,2 -^5- .
ТБ#3
Пользуясь формулами (36) и (39), мы получаем некоторые
условные значения, имеющие следующий физический смысл: ес-
ли на 1 см2 поверхности материала приходится N поровых ка-
налов постоянного диаметра Dzudpn равной длины (/=В6), то
фильтрующая способность (проницаемость) такого условного
материала будет численно совпадать с проницаемостью реально-
го образца.
Значения у и А определяются экспериментально,
циент В, называемый коэффициентом извилистости
фактически характеризует не только извилистость каналов, но
и отклонение их от направления, перпендикулярного к фильтру-
ющим поверхностям образца. Понятно, что коэффициент изви-
листости в реальном материале всегда больше единицы. Но по-
скольку определить достоверно его величину не представляется
возможным, приходится при расчетах принимать В=1.
Тогда формулы для расчета среднего гидравлического диа-
метра и количества пор примут вид:
= 124,47	<40>
Д 2
77 = 82,2 — .	(41)
47

,пйжена в дарси*, а пористость в
Вели	'Р““еГ°
1Я"	",Д:	,№ V ’
диаметра i	п = 4 I *
\ т )
коэффициент проницаемости в дарси;
о. г __ абсолютный ьо чу ед1)ННцы.
где- * __ пористость \^определения среднего размера П0р
Существует также	через пр .питанный водой обр^.
пУТем продавливания воДО	?азмер средних пор За.
Определяемый подобнь [7)] Таким же путем он определи.
S называет эквивалентны 1^^ п0„в.,ения первых ПуЗЫрь.
ет и наименьший размер п Р	открЫТ11И «максимальных»
ков воздуха, свидете.^ давление, пока кривая расход
пор. Загар продолжу 6с11ИСС - давление, на оси орди-
воздуха—давление на оо	линию. По точке []еред
нЗТ _ расход) не нереиде г 6сц1)СС О[1 находит давление,
чения продления
размеру пор. Если бы, как объяс-
отвечающее эквивалентно r о6разцс эквивалентными, то
няет Загар, ’эменить в е J какой дают все имеющиеся
Жй да' р“ "ер0‘с уч'том за“"“ае"их°61’
е"°Аамм„г. соответствуют»! первой точке прямой, по «я.
Загара, определяет размер на "ть пор остается заве-
Та? !₽" Ттпо что потЛекные по .тому способу «.»
неннои водой. пон*™°’ гпе ’ft так и наименьший размеры
чины характеризуют как средний,
«*.**•'- - - — - -
_ — — — - » - — —	*-** *
Мет »д Загара использовал в своих работах Стрелов 72].
Существует ------------ \	г ,________________
диаметра пор в зависимости от капиллярного поднятия жидко-
'7 \ 74]. который, однако, не получил сколько-нибудь пл-
рокого применения вследствие эксперименгальных трудностей
определений.	
( PU ПРГДЕ.ИНИЕ П(Ф по РАЗМЕРАМ
Общая пористость материала (с? >*xiapnwn wwm пир/ £
статочно характеризует его структуру, хотя она в
ре и влияет *а проницаемость и другие свойства пори тон
эффективный (гидрачлнческ.*..,	;; а.
на единице поверхности, пред* ляемые, как \ка
рамики.
Средний
личество их
суммарный объем пор) недо-
[ мс*
р-
<ий| диаметр пор и
* ЕдЖШ1Ц.а С'——
стыо 1 сантипуаз через
1 cjf при перепаде
збразц.^
прояшиемостн. рав
i шперсчно
дааяешв в 1
пая расходу флюида в 1 см^се* с
е сечение пористого материала глота’Д
физическую атмосферу из 1 «-*

ко выше, расчетным путем, исходя из проницаемости и пооис-
тости образца также неполностью характеризуют с^уДру ма-
териала. Получаемые значения среднего диаметра и числа пор
носят условный характер, так как расчет их основан на предпо-
ложении, что материал имеет идеальную структуру. Кроме того
следует иметь в виду, что средние значения вообще не могут ха-
рактеризовать структуру неоднородного материала, состоящего
из пор различных размеров. Несмотря на это, средними значе-
ниями можно, поль юваться как однозначным критерием для
сравнительной оценки различных видов пористой керамики.
Размер единичных «максимальных пор», определяемых по
появлению первых пузырьков газа при продавливании его че-
рез лажный образец, тем более не может служить для харак-
теристики структуры пористого материала.
Поэтому, учитывая сложное строение рассматриваемого ви-
да керамики, структуру пористой керамики лучше всего харак-
теризовать распределением объемов пор по их размерам.
Размеры пор и занимаемые ими объемы можно определять
различными методами. К ним наряду с адсорбцией газов, паров
и растворенных веществ относятся методы электронной микрос-
копии, рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и ме-
тод вдавливания ртути.
Широко применяемый при исследовании адсорбентов метод
капиллярной конденсации пригоден для оценки размеров пор с
эффективным радиусом до 100—ШОА. Для адсорбентов с более
крупными порами использование этого метода осложняется из-
за необходимости тщательного термостатирования и исключи-
тельно точного измерения равновесных давлений при чрезвы-
чайно медленно устанавливающемся адсорбционном равнове-
сии [75].
У казанный верхний предел определяемых этим методом пор
является при исследовании адсорбентов в большинстве случаев,
по-видимому, достаточным, так как, например, у активирован-
ных углей вся удельная поверхность, имеющая значение для
адсорбции, практически принадлежит микропорам [76].
Риттер и Дрейк [77] указывают, что поры классифицируют-
ся как «микропоры», когда радиус их меньше 100А, и как «мак-
ропоры», когда радиус их больше 100А.
М. М. Дубинин [76] к микропорам относит наиболее мелкие
поры, удельная поверхность которых находится в пределах
250-ь 900 ч2 на 1 г адсорбента. Наиболее крупные поры
макропоры, не имеющие непосредственного значения для адсорб
НИИ, обладают удельной поверхностью, равной Дес™*
кв. м на 1 г адсорбента. Переходными порами в сорбц н
технике считаются те, что имеют удельную поверхность, измеря
емую единицами или десятками квадратных метров ь
4 А. С. Беркман
49

Укажем для сравнения, что удельная поверхность наиболее
мелкопористых керамических материалов редко превышает не-
сколько десятков квадратных метров на 1 г и чаще всего быва-
ет значительно меньше. Например, удельная поверхность мелко-
пористой шамотно-бентонитовой керамики составляет 30 м /г, а
V крупнопористой шамотно-бентонитовой керамики, применяе-
мой для аэроплит, она едва достигает 1 м2/г. Глинисто-шамотная
фильтрационная керамика имеет величину удельной поверхно-
сти также около 1 м2/г. Относящийся к пористым керамиче-
ским изделиям глиняный строительный кирпич имеет удельную
поверхность пор 1,5—2,5 м2/г.
Таким образом, если принять применяемую в сорбционной
технике классификацию пор, то пористая керамика относится к
категории материалов с макро- и переходными порами.
Электронная микроскопия (78], равно, как метод рассеяния
рентгеновских лучей под малыми углами [79], детально разрабо-
танный Е. А. Порай-Кошицем [80], не позволяет исследовать
структуру сравнительно грубодисперсных керамических мате-
риалов, у которых размеры пор достигают сотен микронов.
Вашборн [81, 82] отметил, что по давлению, которое необ-
ходимо приложить, чтобы вдавить в поры материала жидкость
с углом смачивания более 90°, можно определить размер пор.
Лойзи [83] предложил использовать эту возможность для изу-
чения распределения пор по размерам.
Метод вдавливания ртути, нашедший применение при иссле-
довании структуры адсорбентов и катализаторов, позволяет оп-
ределять поры в сравнительно широком интервале размеров [77,
84, 85] Он дает возможность получить ценные сведения о стро-
ении пористых тел, в особенности в области переходных пор и
макропор [75]. Размер заполняемых ртутью пор зависит от
приложенного давления: чем выше давление, тем мельче поры,
в которые вдавливается ртуть. Зная размер пор, отвечающий
приложенному давлению, и количество вдавленной при этом
ртути, рассчитывают объем пор соответствующего размера. Оп-
ределения ведут при возрастающих давлениях.
Считают, что методом вдавливания ртути на приборах —
поромерах существующих конструкций [75, 85] — можно опре-
делять поры диаметром не более 15 мк, так как зарядка дила-
тометра прибора производится при атмосферном давлении. Об-
разец. помещенный в дилатометр, практически испытывает бо-
лее высокое давление, которое складывается из атмосферного
плюс давление столба ртути в капилляре дилатометра. При та-
ком первоначальном давлении, составляющем около 1,3 атм,
оказываются заполненными ртутью еще до начала испытания
все поры диаметром более 12 мк. Поэтому фактически верхним
пределом измерения являются поры диаметром не 15, я 12 лг/с-
такой предел измерения является совершенно недостаточным
пористой керамики, так как не позволяет полностью харак-
50

на пропитывании изучаемого тела ор-
Рис, 13, Схеца прибора для определе-
ния размеров пор
/ — отвод к вакуум-насосу; II— отводе мано-
метру Мак-Леода; /// — отвод к атмосфере;
/У —отводе U-образному манометру (остальные \
обозначения приведены в тексте)
теризовать структуру интересующего нас материала, в котором
наряду с очень мелкими порами, измеряемыми десятками и
сотнями ангстремов, имеются поры значительно больших разме-
ров, оказывающие решающее влияние на свойства этого вида
керамики.
Для изучения грубопористой структуры материалов, т. е. для
установления размеров крупных пор и распределения суммар-
ного объема пор по их размерам, Н. А. Фигуровский [86] пред-
ложил метод, основанный
ганической жидкостью с
последующим вытеснени-
ем ее другой жидкостью
с иной плотностью, вполне
растворимой в первой (на-
пример, спирт-эфир). Этот
метод в основных чертах
аналогичен седиментомет-
рическому анализу сус-
пензий. Метод, предло-
женный Н. А. Фигуров-
ским, является прибли-
женным, поскольку в ос-
нове расчета лежит не-
правильное допущение о
стационарности процесса
вытеснения по аналогии с
процессом оседания ча-
стиц суспензий по закону
Стокса. Между тем, про-
цесс вытеснения оказывается не стационарным, а затухающим
[87].
Для исследования структуры крупнопористых материалов ме-
тодом вдавливания ртути нами разработан прибор оригиналь-
ной конструкции. В этом приборе можно создавать минималь-
ное первоначальное давление, близкое к нулевому, при котором
ртутью заполняются поры диаметром около 1 000 мк. Нижний
предел размеров пор, измеряемых на приборе, — 15 мк. Послед-
няя в настоящее время работающая у нас модель прибора
(рис. 13) усовершенствована по сравнению с вариантом нашего
прибора, построенного на принципе сообщающихся сосудов [88].
Основной частью поромера малых давлении, как мы имену-
ем его, является стеклянный дилатометр, состоящий из горизон-
тального капилляра 1 и головки 2 (емкости для закладки ис-
пытуемых образцов). Головку закрывают пришлифованной
пробкой 3. Высушенный до постоянного веса образец 4 заклады-
вают в головку дилатометра и закрывают ее пробкой. После
этого открывают краны 5 и 6 и из системы удаляют воздух с
помощью вакуум-насоса. По достижении вакуума, характсризу-
4*	Ы

ющегося остаточным давлением 10 2 мм- рт. ст. и контроли-
руемо манометром Мак-Леода, постепенно открывают кран 7
и в систему подают ртуть из дозатора. Последний состоит из
стек чинного корпуса 3, снабженного металлическим затвором с
пришлифованным конусом 9. Ртуть подают медленно; это обес-
печивает удаление из нее пузырьков воздуха. После заполнения
ртутью головки и капилляра краны 6 и 7 перекрывают и с по-
мощью окулярного винтового микрометра, сопряженного с ви-
зирной оптической трубой, фиксируют положение ртути в ка-
пилляре (нулевой отсчет). Кроме того, рассчитывают первона-
чальное давление, оказываемое ртутью на образец, которое
зависит от толщины образца и слоя ртути над ним, определяе-
мого высотой впая капилляра 10. Размер пор, заполнившихся
ртутью при этом давлении, рассчитывают по формуле
г.	4а COS О
D ------------см,
(42)
где л — поверхностное натяжение ртути в дин!см;
6— угол смачивания в град.;
g — ускорение силы тяжести в см)сек2\
Р — плотность ртути в г/с.и3;
h — давление в см рт. ст.
Далее при работающем вакуум-насосе через кран 5 при за-
крытом кране 6 припускают воздух, и в этой части системы,
отключенной от собственно поромера (дилатометра), устанав-
ливается заданное давление, контролируемое U-образным ма-
нометром. После этого открывают кран 6, и в дилатометре соз-
дается необходимое давление.
Вследствие того что ртуть частично уходит в поры образца,
столбик ртути в капилляре смещается вправо (в сторону голов-
ки). Изменение положения столба ртути фиксируют оптическим
отсчетником. Зная сечение капилляра, определяют объем ушед-
шей в поры ртути. Благодаря горизонтальному положению ка-
пилляра давление ртути во время опыта остается неизменным.
Последовательное увеличение давления в поромере вплоть
до атмосферного сопровождается соответствующими отсчетами
из?.. ! нля положения столбика ртути. Порядок работы анало-
гичен ранее описанному. После окончания определений ртуть из
дилатометра сливают через кран И.
Имеющаяся в нашем распоряжении оптическая система по-
зволяет делать отсчет изменения положения ртути в капилляре
с У чн тью до что вполне удовлетворяет нас при веду-
, ‘ ся исследованиях. Воспроизводимость результатов измере-
на поромере зависит в основном от следующих факторов:
11 постоянства сечения капилляра на всем его протяжении;
7 постоянства температуры во время опыта*
точности отсчета приложенного давления; ’

4) точности отсчета изменения положения ртутного столбня-
ка в капилляре.
Средняя ошибка опыта в проводимых нами экспериментах
составляла 3%.
Для определения более мелких пор тот же образец перено-
сят в поромер высокого давления. Для этой цели мы пользуемся
поромером конструкции Ленинградского технологического инс-
титута имени Ленсовета [89].
Обобщая данные, полученные при испытаниях на описан-
ном приборе (область крупных пор) и поромере высокого дав-
ления (область мелких пор), находим распределение объемов
пор в весьма широком диапазоне их размеров; от самых боль-
ших, измеряемых сотнями микронов, до мельчайших пор в де-
сятки ангстремов (л1К-10~4).
Не останавливаясь в данной главе на рассмотрении взаимо-
связи структуры и свойств пористых материалов, приведем
лишь в качестве иллюстрации некоторые данные, полученные
нами при исследовании двух образцов глинисто-шамотной кера-
мики. Следует отметить, что оба образца имели одинаковый
размер максимальных пор (£>=11 мк), Между тем, коэффициен-
ты их воздухопроницаемости существенно различались и состав-
ляли для образца № 1—0,058, а для образца № 2 —
0,222 .и3 см/ ч2 им вод. ст. час.
В табл 11 приведены данные распределения объемов пор по
интервалам их размеров в исследованных образцах.
Таблица 11
Распределение объемов пор по их размерам
Образец № 1		Образец № 2	
диаметр пор в кл	объем пор в см3!г-10	диаметр пор в мк	объем пор в см3! г• 103
>114,8	1,054	>104,4	2,776
114 8 — 62	2,248	104,4 — 62	85,012
62 — 27,9	10,379	62 —27,9	3,843
27,9— 14,6	81,589	27,9— 14,6	45,871
14 6 — 7	31	14,6-7	15
7 —2,51	18	7 —2,51	21
2,51—0,97	2	2,51 —0,97	16
0,97 — 0,31	0	0,97 — 0,31	11
0,31 -0,16	0	0,31 —0,16	3
0,1b — 0,05	1	0,16 — 0,05	2
0,05 — 0,016	4	0,05 — 0,016	5
	151,27 ।		210,502
Из таблицы видно, что в образце № 1 максимальный объем
имеют поры в интервале 14,6—27,9 мк, а в образце № 2 — в
интервале 62—104,4 мк. На долю пор размерами больше 62 мк
53

q чп9 . 10~3 см\ а в образце № о
в образце_№ ^приходит .	крупных пор (диаметр^
87,788 -10 см.. Суммар 0ТуТью при давлении ниже 1
более 14,6 мкзаполняемых ртуз	&	1 ат)
составляет у образца № 1 -	1U	F JN- 2-.
137,502 • 10'3 см3.
6	5	4	3	2 LgD(Defl)
0.1576	1,576	15.76	157.6	1576 Р6 кг/сн'-
Рис. 14. Дифференциальные кривые распределения объемов пор
по размерам для глинисто-шамотной керамики
1 — обра ец № 1, 2 — образец № 2
На основании полученных данных строим кривые распреде-
ления объемов пор по их размерам, иначе говоря, кривые распре-
деления пористости для исследованных образцов.
П ведении испытаний методом вдавливания ртути в
широком диапазоне диаметров пор—от 10”1 до 1СГ7 см — про-
изводим 30 40 определений (в табл. 11 показаны облее широ-
кие интервалы размеров пор). Для построения кривых распре-
и вследствие большого диапазона размеров пор прихо-
дится пользоваться логарифмической шкалой. Для графическо-
ип Ип° Ражения распределения объемов пор по размерам обыч-
ользуются дифференциальными кривыми в системе коор-
динат, где по оси ординат отложены значения lg-^-104, а по
оси абсцисс — значения 1 gD.	d lg D

На рис. 14 показаны дифференциальные кривые для двух
упомянутых образцов глинисто-шамотной пористой керамики,
наглядно иллюстрирующие особенности их структуры и позво-
ляющие объяснить причины значительного различия коэффи-
циентов воздухопроницаемости исследованных образцов. Кри-
вая образца № 2 показывает большой объем пор в области
100 мк и максимум в области 20 мк, совпадающий с максимумом
кривой образца № 1. Поскольку крупные поры в основном оп-
ределяют проницаемость материала, образец № 2 обладает
большей воздухопроницаемостью, чем образец № 1 (0,222 про-
тив 0,058).
§ 4.	СТАТИСТИЧЕСКИЕ СРЕДНИЕ ДИАМЕТРЫ ПОР
Помимо кривых распределения объемов пор по размерам,
выражающих дифференциальные особенности распределения
объемов, для оценки структуры пористых материалов, по на-
шему мнению, полезно также воспользоваться методами мате-
матической статистики [90—92], которые позволяют получать
некоторые усредненные характеристики распределения объемов
пор по материалу в целом. Среди них важнейшими и универ-
сальными являются средний выборочный диаметр и дисперсия
распределения диаметров пор.
В математической статистике чаще всего пользуются сред-
ней статистической величиной, рассчитываемой, применительно
к нашему случаю, в зависимости от количества пор по формуле
7Т ^DiNi
где D — статистический средний диаметр пор;
Dl — средний диаметр в данном интервале размеров;
Nt — количество пор диаметром DL.
Так как в пористой керамике почти все количество пор (в
штучном исчислении) приходится на поры минимального раз-
мера, средний диаметр при таком способе расчета практически
совпадает с минимальным диаметром пор. Такой характер рас-
пределения пор наблюдается и в других пористых материалах.
М. М. Дубинин, например, указывает, что у активированных уг-
лей почти вся имеющая значение для адсорбции удельная по-
верхность «практически принадлежит микропорам» [76].
К примеру рассмотрим один из упоминавшихся выше образ-
цов глинисто-шамотной керамики (образец № 2, табл. 11). Об-
щее количество пор в 1 2 материала, подсчитанное нами по
данным порометрического исследования, исходя из объемов, за-
нимаемых порами различных размеров, оказалось равным 1,4-
Х1014. Из этого количества на долю пор минимального разме-
ра диаметром Dt =0,033 мк (средний диаметр в интервале 0,0а
55

0,016 мк) приходится 99, 9999%. Следует указать, что при опре,
делениях методом вдавливания ртути нижнии предел размер^
пор зависит от приложенного максимального давления (в и
шем случае около 1 000 кг/см2). Это не значит, что в исследуй
мом образце нет пор, еще более мелких. Напротив, можно у-р.
верждать, что в пористой керамике всегда имеются поры Мень*
шего диаметра, чем определяемый известными методами (в
сматриваемом примере 0,016 мк, что отвечает давлению около
1 000 кг/см2). Понятно, что чем выше будет максимальное дав.
ление, создаваемое в поромере, тем ниже предел определяемых
размеров пор и, следовательно, меньше будет статистический
средний диаметр пор, рассчитываемый исходя из количествен-
ного их распределения. Естественно, что получаемое таким nv
тем среднее значение размера пор ни в какой мере не является
показательным и не может служить критерием для
тики структуры пористой керамики.
На основании порометрических данных можно
средний диаметр пор, исходя из распределения не количества
а объемов пор или суммарной поверхности их.
Предполагая, что поры, образующие поровые каналы пи
линдрические, средний диаметр их, исходя из распределения пп.
верхности, рассчитывают по формуле
тг 41/
характерис-
рассчитать
(43)
где V — суммарный объем пор;
S — общая поверхность пор.
Формула (43) выводится следующим образом.
Для цилиндрического канала отношение объема к поверхности
V itD2h	D
— =------- -.TzDh=—
S 4	4 ’
откуда
4V
Суммарный объем
вдавленной в образец
пор V представляет собой объем всей
как сумма частных пов^ност^йХ Пе°ВеРХН0Сть 5 нах0ДИТСЯ
меров	р нистеи пор 5- в интервалах их раз-
]~т	1
ческое значение граничных понимается как среднее арифмети-
размеров:	ветров пор в данном интервале
2
56

Среднее арифметическое значение диаметра не отражает ис-
тинной средней величины пор в данном интервале. Поэтому
суммарная поверхность и, как следствие, значения среднего ди-
аметра пор образца получаются менее точными (обычно за-
ниженными) .
Пользуясь методом интегрального расчета, получим по ана-
логии с формулой для расчета поверхности частиц [93] формулу
для поверхности цилиндрических пор:
Vzlg-5~
^1(0
D2(i) ~D1(Z)
ц
Согласно формуле (43), получим для расчета среднего диамет-
ра следующее выражение:
Ds = 0,434 —:---К--------
VVi,g_F^
7	1(f)
°2(i) — -Оц,-)
Для сферических пор поверхность будет равна
^2(z)
^1(0
2(0 — ^1(0
(44)
Сф =	-
Для среднего диаметра получим
Ь- 5К _ 0,434--------------i---------
^сф	____ D<2(1)
>	^1(0
™ D2(i) "" Dl(i)
(45)
(46)
т. е. формулу, аналогичную формуле (45).
Легко убедиться, что эта формула будет справедлива и для
пор, имеющих иную форму, отличную от цилиндрической или
сферической.
Методом определения среднего диаметра, в основу которого
положено распределение поверхностей пор, пользуются приi ис-
следованиях адсорбентов и катализаторов, для которь р
щую роль играют создаваемые порами поверхно • ,La4e.
ристых материалах, как мы уже отмечали, вся поинадле-
ние для адсорбций удельная поверхность праю*	£ п0 сути
жит микропорам. Получаемые по формуле (	)	поэтому
дела отражают распределение поверхност р
удовлетворительно характеризуют адсор ен .	авШ1(Х_
Суммарные объемы ртути, вдавленной в‘ Р У j н 2>
ся выше образцов глинисто-шамотнои к Р	толкло ID'3
соответственно были равны 151,^'
57

см3/г (см. табл,
условии, что поры
соответственно 7 '
Ш Удельные поверхности, рассчитанные Пра
1	цилиндрическую форму, оказали^,
условии, что поры им п 502Д Рж2/г Средние диаметры, рас.
соответственно 7 му,о	ия поверхн0стеи, составили ддя
считанные исхдя	№ 2 _ 0>73 мк.
образца № 1 0,79 лис р судить о том, в какой мере пп
ЧТн°ые значения могут хараетеризовать сравниваемые образ.
оассмотрим как в Ьих распределяются поверхности по раз.
мерам пор В образце № 1 поверхность самых мелких пор в
интервале диаметром 0,05-0,016 мк равна 4 850 сш2/г, или 63,4%
от суммарной поверхности всех пор, а в образце № 2 — 6060
'г/? или 52,7% от общей поверхности. Поверхность крупных
пор, занимающих самый большой объем, является в этих образ-
цах весьма незначительной. Гак, в образце № 1 54 /о суммар-
него объема занимают поры диаметром	мк; их по-
верхность составляет всего 150 см2/в, или 2 /о от общей удельной
поверхности. У образца № 2 40% объема занимают поры диа-
метром 62—104 мк, а поверхность их равна только 41 см21г,
или 0,36% от общей удельной поверхности.
Такое распределение, при котором наибольшая часть поверхно-
сти приходится на долю минимальных пор^стественно, приводит
к низким значениям среднего диаметра Ds. Обращает на себя
также внимание несоответствие между величинами средних диа-
метров, рассчитанными по поверхности, и коэффициентами про-
ницаемости, которые, как известно, являются функцией диа-
метра: у образца № 1, коэффициент воздухопроницаемости ко-
торого значительно меньше, чем у образца № 2 (0,058 и 0,222
.и3 см/м2 мм вод. ст. час), средний диаметр, вопреки ожидаемо-
му, получился больше, чем у образца № 2 (0,79 и 0,73 л1/с).
Наблюдаемое несоответствие можно объяснить лишь тем, что в
основ) расчета среднего диаметра положено распределение по-
верхностей, не являющееся показательным для проницаемой по-
ристой керамики.
Для пористой керамики более правильным является опре-
деление средне о диаметра по объемам, занимаемым порами
различных размеров. Получаемые при этом значения лучше
характеризуют проницаемую керамику, в которой эффект фильт-
рации (проницаемости) в конечном счете зависит от объемов
пор а не от их количества и поверхности.
типаравнительно большая воздухопроницаемость упоминавше-
что Л Ше глинисто'шамотного Образца № 2 объясняется т^
долю крупных пор (диаметр от 62 до 104,4 мк) при*3’
40%Яот сгктяЬШИЙ об?ем> Достигающий 85,012 • 10-3 см3/г,
этого пач^пЯРН0Г° ооъема всех П0Р- Между тем количество пор
количеРтвомР сЛГТОЖН° МЭЛ0 ООО' 10’ шт.) по сравнению ^
(1415,42 ИО" tTТ меЛКИх П°Р с Диаметром 0,016-0.05 >
)• нтересно отметить что несмотря на та14
58
пор с диаметром 0,016—0.05

колоссальное количество микропор, занимаемый ими объем
весьма невелик и составляет лишь 5 • Ю-3 см3/г, или 2,5% от
суммарного объема пор, имеющихся в образце. Ввиду этого мик-
ропоры практически не играют никакой роли в проницаемости
керамики.
Прямым доказательством этого положения может служить
распределение проницаемости пор по их размерам, которое мы
попытались установить. Зная распределение объемов пор, мы
рассчитали количество воздуха, проникающего через различные
поры. На основании распределения расхода воздуха или коэф-
фициента проницаемости нетрудно установить, какие поры иг-
рают в данном образце решающую роль при фильтрации через
него воздуха.
Возьмем для примера один из рассматриваемых образцов
пористой керамики, воздухопроницаемость которого составляет
0,058 лР оч/л!2 ,м вод. ст. час. Посмотрим, как распределяется
эта величина воздухопроницаемости по размерам пор. В табл.
12 приведены взятые интервалы диаметров пор, объемы пор, по
которым находилась пористость, и расчетная воздухопроницае-
мость пор в данном интервале размеров.
Таблица 12
Распределение объемов пор и проницаемости в образце
пористой керамики
(с объемным весом 1,61 г!смг)
Интервал диаметров пор в мк		Средний диаметр пор в мк	Объем пор в еле3-г-10 5	Объем пор в см3 см3  Ю3	Пористость В %	Воздухопроницаемость лСсм
						в м2мм вод. ст. час
114.8		114,8	1,054	1,69	0,17	0,14
114,8 —	62	89,4	2,248	3,62	0,36	0,18
62 —	27,9	44,9	10,379	16,71	1,67	0,22
27,9 —	14,6	21,2	81,589	131,36	13,14	0,37
14,6 —	у (	10,8	31	49,91	4,99	0,37. Ю-1
7 —	2,51	4,75	18	28,98	2,9	0,42-Ю—2
2,51 —	0,97	1,74	2	3,22	0,32	0,62-КГ4 л
0,97 — 0,31 —	0,31 0,16	0,64 0,24	0 0	0 0	0 0	и 0
0,16 —	0,05	0,1	1	1,61	0,16	0,1 -10-6 о
0.U5 —	0,016	0.03	4	6,44	0,64	0,37-10J
Для каждого интервала размеров пор
воздухопроницаемость
рассчитывалась по формуле
L =
124,472 ’
59

где At - пористсюгь в %; пор данного интервала (порометри.
р ______средний диаметр	ни-
ческий) в мк.
Эта формула
определяласьобъему пор в данном интервал.
"Р "nS’SS ” по этой формуле необходимо, строго говор,,
тоавлический диаметр для каждого интервала. Мы же
располагаем диаметрами пор, найденными экспервм^таьао
порометрическим методом. Как будет показано ниже, £>пороч г-
= D только в том случае, когда материал имеет идеальную
структуру, т. е. он пронизан параллельными друг другу капил-
лярами постоянного сечения. Реальные же пористые материалы
имеют сложную структуру с капиллярами самой разнообразной
конфигурации и сечения. В_зависимосги от характера структу-
ры расхождение значений Дпором и 77ГИЯр может быть больше
или меньше. Для данного образца £>Пором больше £)гидр при-
мерно в 3 раза:
£ГИдр= 124,47
= 6,65 мк\
Спором =	17,2 мк.
Поэтому расчетные величины воздухопроницаемости пор для
вышеозначенных интервалов также получаются соответственно
увеличенными против экспериментальных.
Средневзвешенная величина воздухопроницаемости образца
Трасч = — - = 0,226 вместо уэкспер = 0,058.
Тем не менее мы пользуемся таким расчетом, ибо увеличе-
ние значений воздухопроницаемости для всех интервалов носит
примерно одинаковый характер и не может существенно иска-
зить картину распределения проницаемости.
ппяктт^а3аННаЯ выше мысль о том, что поры малых размеров
как Не ?ЛИЯК)Т на проницаемость материала, в то время
крупные п°^ИИ удельный вес проницаемости приходится на
Итак вХ Наглядно иллюстрируется рис. 15
наемой кепамикнНпЮ среднюю величину диаметров пор прони-
маемых ими объемов'ГоТорму^е РаССЧКТЫВать с учет0М
(47)
акои же ф рмулой пользовались Риттер и Дрейк [77].
ии	*

Для рассматриваемых двух образцов пористой керамики
при расчете по формуле (47) получены следующие значения
средних диаметров: для образца № 1 с малой проницаемостью—
17,2 мк и для образца № 2, имеющего большую проницае-
мость,— 41,1 мк.
6	5	4	3	2 LgD(S^)
Рис. 15. Кривые распределения объемов пор и проницаемости пористой
керамики
1 —объемы нор; 2 — воздухопроницаемость материала
Сопоставляя значения, получаемые по различным форму-
лам, и анализируя их физический смысл, мы приходим на осно-
вании изложенных выше соображений к выводу, что статисти-
ческий средний диаметр пор в образцах проницаемой пористой
керамики следует рассчитывать исходя из распределения объе-
мов пор по формуле (47).
§ 5.	ДИСПЕРСИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПОР
Выше мы упоминали о том, что дисперсия распределения
размеров пор может служить дополнительным критерием для
оценки структуры пористых материалов.
61

„„„АПения диаметров пор по объемам вьш»
формуле	_____________
/ £(Di—D)*Vi
о = ± I/ svj *	(48)
Соеднее квадратичное отклонение может характеризовать
етепен! однородности материала в отношении размеров пор,
Чем оно меньше, тем однороднее материал. Вместе с тем абСо.
лютная величина среднего отклонения зависит не только от сте-
пени однородности материала, но и от абсолютного значения
?оеднего диаметра: среднее отклонение в крупнопористом мате-
пиале чаще всего бывает больше, чем в мелкопористом. Поэте-
му среднее квадратичное отклонение может явиться полезным
лишь для сравнительной оценки материалов с примерно рав-
ними средними диаметрами пор.
В общем случае более показательным следует признать не
абсолютную величину среднего квадратичного отклонения, а его
относительную величину, т. е. отношение среднего отклонения к
среднему диаметру. Такой критерии может характеризовать
степень однородности материала независимо от того, является
ли он в целом крупно- или мелкопористым.
Покажем это на примере тех же двух образцов глинисто-
шамотной керамики № 1 и 2, сведения о которых были приведе-
ны выше. Статистический средний диаметр пор у образца № 1,
рассчитанный по формуле (47), равен 17,2 мк, у образца № 2 —
41,1 мк. Средние квадратичные отклонения, рассчитанные по
формуле (48), соответственно составляют ±14,8 и ±37 мк, т. е.
отклонение по абсолютному значению для образца № 2 в 2 с
лишним раза больше, чем для образца № 1. Путем сопостав-
ления величин среднего квадратичного отклонения можно было
бы прийти к выводу, что материал образца № 1 значительно
более однородный, чем образца № 2, между тем как в дейст-
вительности они по этому признаку примерно равноценны.
Если же сравнивать между собой относительные значения
средних отклонений, то получим иную, более правдоподобную
ъг» - чина «относительного» отклонения для образна
11 1Р=а+по±14’8:17-2 = ±0-86- а л™ Образца № 2 - ±37-’
„ ’	~ т- е- образцы примерно одинаковы по степени од-
нмр?а°СТИ РаЗМеР°в 1 Р* Средние квадратичные «относитель-
боппииг^Ч°НеНИЯ -'добно выражать в процентах к среднему вь1'
равны ±86 иИ±90%У' рассмотРенн°го случая они буДУт
родные КпИпР™:а"ОЛуСуХОГО Формования, имеющего бочее одно-
P ;[ РУ поры, чем кирпич пластического форм°ва
ния, величина «относительного» отклонения =±1.56, и-Ш
Спором

156%, а .™ кирпича пластического формован,=!_-±В7
ИЛИ 570% (стРУктУРиые кривые для этих киппт, Рлором
в гл. IX, на рис. 48).	этих киРпичеи приведены
§ 6.	ФОРМА ПОР, ИЗВИЛИСТОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЕ
ПОРОВЫХ КАНАЛОВ
Поры, имеющиеся в проницаемой керс
разнообразие их форм и очертаний, можно
сколько основных групп (рис. 16).
керамике, несмотря
х”"э разделить на
на
не-
Рис. 16. Формы пор в керамике
/ — закрытые или замкнутые; II — открытые каналообразующие; а —прямые; б— чер-
веобразные; в — петлеобразные; III — тупиковые поры: а — прямые; б — червеоб-
разные; в — петлеобразные
Закрытые поры (рис. 16,/), имеющие преимуществен-
но округлую форм). Они возникают вследствие расширения
газа з черепке во время обжига в период образования стекло-
фазы. Эти изолированные поры не учитываются при определе-
нии открытой пористости и не участвуют в процессе фильтра-
ции жидкостей или газов через пористую керамику. Понятно,
в замкнутые поры при порометрических определениях ртуть
не проникает и поэтому они не участвуют в распределении объе-
мов пор по их размерам.
Каналообразующие открытые с обоих
концов поры (рис. 16,//), создающие поровые каналы, че-
рез которые происходит течение флюидов.
Эти поры могут быть более или менее прямолинейными, ко-
°рые будем называть прямыми (рис. 16,//,а), извилистыми или
63

,	16 II б) И петлеобразными (рис. 16,ц.,
червеобразными (рис. io, > ствуюг в течении флюида1-
Последние в меньшей с	за.п.олняемые флюИд
Тупиковые пор vr порометрических определения*
“°»'
проницаемость матеР'1ала'ь1е с одного конца, также могут
всего°имеютКуширения -ТлостиТ сужения - пережимы (^
пышки) поэтому они приобретают бутылкообразную форму.
ЛЫ Структура проницаемой пористой керамики обычно представ,
ляет собой сочетание всех указанных типов пор. Вследствие
разнообразия формы и размеров пор, создаваемые ими пор0.
вне каналы имеют весьма сложное строение с изменяющейся по
длине каналов площадью сечения при большей или меньшей
их извилистости.
В отличие от идеальной структуры поровые каналы в реаль-
ном материале не имеют упорядоченного расположения и како-
го-либо определенного направления. Они обычно беспорядочно
пронизывают керамическое изделие во всех направлениях, пере-
плетаются друг с другом и сообщаются между собой. Вследст-
вие этого газ или жидкость, фильтруемые под некоторым дав-
лением через пористую керамику, перетекают при своем движе-
нии из одного капилляра в другой, стремясь найти кратчайший
путь от одной поверхности образца к другой. Сложное строе-
ние поровых каналов влияет на условия течения флюидов и по-
казатели коэффициентов проницаемости пористой керамики.
Поэтому возможность судить о форме пор и «геометрии» по-
ровых каналов является весьма важной.
При изучении структуры пористых тел методом адсорбции о
форме пор судят по гистерезисным петлям на изотермах ад-
сорбции. С. П. Жданов [94] пишет, что две теории гистерезиса
получили в настоящее время признание большинства исследо-
вателей. Согласно одной из них, гистерезис адсорбционной изо-
термы происходит от того, что поры адсорбента имеют бутыл-
коо разную форму или форму полостей, ограниченных узкими
перетяжками [95, 96]. По другой теории, гистерезис возникает
ппЛе?от1ВИе наличия в адсорбентах пор, открытых с обоих кон-
цов [У/].
Умакни [75] указывает, что заполнению пор ртутью
блюляртсяСп^е явле™е гистерезиса подобно тому, как оно на-
мощи птх'тиЛл адсоРбции паров жидкостей, и поэтому при п0'
некоторую кяЦрст°Р0Мера пРедставляется возможным получать
ж= давления ?еННуЮ хаРактеРИстику формы пор. При сни-
в порах алюмпг П°Р чеРе исходного, по его наблюдениям,
РЗХ алючосиликагелей остается 25-50% вдавленной ртут«
64

Явление гистерезиса, как и слеп
и в пористой керамике: кривые поп^°ЖИДать’ наблюдается
давления, ложатся выше интегральный Ые при понижении
снятых на тех же образцах пои noS стРУктурных кривых,
Из представленных кр»выРх\ПИд„™“""““«'”’ (рис. 17>:
различны у разных образцов, „	'S?"C"ue пе™
Р 1 И,
оставшейся
V'10 2 см3/г
0,1575	1,576	15,76	157,6	1576 Р в кг/см2
Рис. 17. Интегральные структурные кривые с гистерезисом
а—шамотно-бентонитовая керамика; б — кирпич полусухого формо-
вания
в порах, неодинаково. Причиной этого являются особенности
структуры рассматриваемых образцов, или, точнее говоря, осо-
бенности формы имеющихся в них пор и поровых каналов. Для
того чтобы лучше представить себе эти структурные особен-
°-ти, рассмотрим, как происходит заполнение пор при вдавли-
вании в них ртути и как они освобождаются при снижении дав-
ления.
Заполнение и освобождение пор постоянного сечения и рав-
НОг° эффективного диаметра будет происходить при одном и
том же давлении, определяемом из уравнения (42). Такого вида
В А. с. Беркман	65

гистерезиса, и ртуть в них не будет оставать,
Г 1	16,Ш,а), устье которых име!
площадь сечения которых убывает По
входной части, заполняются ртутью посте.
Гаюшего диаметру наи£0^уЗК1ЙЗупик°вой
и заканчивается оно при давлении, равновесно^
При таких порах, как и по-
возникнуть не
’ 16,1//,a)
поры не покажм —	'
СЯ. Тупиковые поры (см.• P«v CV4V1„„. _.„r...	_
наибольший диаметр> °?	заполняются ртутью ПоД
мерс удаления от ш Д равновееного диаметру устья, вплоть
»тЛ,Г„ш"“,Я'пр™еэ™Гжё дотйй начинается освов«ищ;
от рте н заканчивается оно при давлении. равновесно,
К,Наиболее широкой.	®."ТЛ ™°Г“ “"«<
птгть также не может оставаться.
рах постоянного сечения, явление гистерезиса
Иная картина наблюдается в порах с бессистемно переменным
сечением. Заполнение пор с суженным входным отверстием диа-
метром </ и расширенной частью п остью диаметром D (см.
рис. 16.//Лй — бутылкообразная тупиковая пора) будет про.
исходить при давлении, более высоком, чем давление, отвечаю-
щее D. Освобождение таких пор начнется при том же давле-
нии, и при этом давлении освободится от ртути только суженная
часть поры диаметром d Давление, равновесное d, слишком
велико, чтобы расширенная часть поры диаметром, большим,
чем d, могла освободиться, и ртуть в ней задержится. При ос-
вобождении от ртути сужения-горлышка произойдет отрыв
ртути, заполняющей полость, от ртути, которая находится еше
при данной степени давления в других порах образца. Вслед-
ствие ^того ртуть в уширенной части поры может оставаться и
в тот м мент, когда давление будет снижено до равновесного Д
и вовсе остаться в ней даже тогда, когда давление будет пониже-
но до исходного.
Открытые поры, имеющие с обоих концов сужения-пережи-
мы неоди нового диаметра (см. рис. 16,/Да), начинают запол-
нять! я рту ью при давлении, равновесном d\ ^d^do). При этом
ртуть вдзвлива тся и в полость с наибольшим диаметром D-
Окончательное заполнение поры произойдет при давлении, рав-
новесном самому узкому месту (диаметр В порах этого
ь да при пои жжении давления, как и в бутылкообразных порах
^см. р1ш.	ча ть ртути остается, и вследствие этого нв
vootb’ 1к.гвующей кривой наблюдается гистерезисная петля.
- ж явления должны наблюдаться в червеобразных
* тл о ра ых ткрытых, а также тупиковых порах при наличии
i<eCT Же 11 а мирении, что практически всегда
зави^ит^т3^ может быть выражен более или менее резко. Это
Если" в п! ппят П РЫ КаК И Ф°Р’Ш преобладают в материал*
Диаметры полгут к?налах -много полостей и пережимов и е-1,‘
терезнса будет г г! И Пер жимов сильно разнятся, явление ги-
ренных ме^-г откп^тыу^пп3 б°Лее отчет;,иво- Заполнение
Р - л >р, равно как их освобождение,
В порах этого

происходить через сужения, имеющиеся с обоих концов Так
как сечения обоих сужений не могут быть равны, можно счи-
тать, что отношение диаметра полости к диаметру перешейка у
этих пор меньше, чем у тупиковых пор, имеющих только одно
входное отверстие. Вследствие этого давление, при котором на-
чинается освобождение в открытых порах, ближе к давлению,
равновесному диаметру полости. Поэтому можно думать, что
явление гистерезиса в открытых порах проявляется в меньшей
мере, чем в тупиковых порах.
Приведенная на рис. 17 структурная кривая о, для шамотно-
бентонитовой керамики имеет гистерезис, показывающий, что
88% вдавленной ртути осталось в образце. Это свидетельствует
о чрезвычайно сложной конфигурации пор, имеющих большое
количество пережимов. В глиняном кирпиче полусухого фор-
мования (кривая б) осталось 52% вдавленной ртути. Его струк-
турная кривая носит совершенно иной характер, указывающий
на значительное содержание в нем мелких и средних пор с
меньшим количеством пережимов, нежели у шамотной кера-
мики.
Таким образом, по степени гистерезиса можно в известной
мере судить о форме пор. Количество ртути, оставшейся в по-
рах после понижения давления до исходного, отнесенное к коли-
честву вдавленной в образец ртути (выраженное в долях
или процентах), может служить некоторым критерием для
количественной оценки структуры с точки зрения формы
пор.
Рассмотрим, какое влияние оказывает конфигурация пор на
значения их средних диаметров, определяемые различными ме-
тодами.
Средний гидравлический диаметр пор рассчитывается, исхо-
дя из коэффициента воздухопроницаемости и пористости образ-
ца. Принимают, что материал имеет идеальную структуру. По-
этому получаемые значения среднего диаметра носят услов-
ный характер, и их, конечно, нельзя отождествлять со средним
диаметром пор реального материала.
Надо сказать, что средние значения независимо от способа
их определения вообще являются "условными. Это в известной
мере относится и к среднему диаметру, определяемому на ос-
новании данных, получаемых при заполнении пор ртутью. Та-
кой диаметр будем называть средним порометрическим.
При всех без исключения методах определения размер
пор мы получаем так называемый эффективный размер, т. е.
размер пор круглого сечения, дающих такой же эффект (скажем,
в отношении проницаемости), как и реальная пора, сечение
которой никогда не имеет формы правильного круга. Поэтом),
строго говоря, всегда следовало бы писать эффективный ради)
или эффективный диаметр. Его можно также Называть эквива-
лентным диаметром пор.
5*
67

.л или эквивалентный размер мы получав
Такой эффективный ил	г0 максимального диаметра,
Д«аметРа И статистического cPe^ero
П°Р (П7и“2ыееСзКн°^ения среднего диаметра, полу,
методами и рассчитываемые по различным
„ Аппмие того, не должны совпадать. Осо-
формулам, «е могут	х пориСтых материалов по разно-
^Н[ХютТна значения средних Диаметров^получаемые отли-
чающимися друг от друга методами
среднего гидрав.
диаметра г\“
Понятно, что
чаемые разными
Рис. 18. Поры постоянного сечения с
различным коэффициентом извилистости
их определения.
На значения среднего
гидравлического диамет-
ра оказывает влияние
извилистость, определяю-
щая длину поровых кана-
лов. Коэффициент изви-
листости В [см. формулу
(36)1 всегда больше еди-
ницы. Однако ввиду того,
что установить значение
В не представляется воз-
можным, приходится, как
мы уже указывали, при
расчете принимать его
равным единице, иначе говоря, пренебрегать извилистостью. В
результате расчетные значения среднего гидравлического диа-
метра получаются меньшими. Естественно, что это уменьшение
тем значительнее, чем больше извилистость поровых каналов.
Порометрический же диаметр не зависит от извилистости
поровых каналов.
Рассмотрим как будут заполняться ртутью поровые каналы,
различающиеся коэффициентом извилистости (рис. 18). При-
мем. что все они имеют диаметр, равный D. Допустим, что коэф-
фициент извилистости В поры 1 равен единице, а у пор 2 и 3
он больше единицы. Пусть	= 1).
Заполнение ртутью пор 1, 2, 3 произойдет при одинаковом
давлении, равновесном D	D3 = D). Поэтому поромет-
к ж диаметры в:ех этих пор будут равны между собой:
- ^02 = ь)пд = D •
больи^ея Длине порового канала возрастает сопротивле-
сплтр^т^НИЮ ФлюиДа* вследствие чего снижается его расход и
зучктятрТВгеНН0 - меньшается коэффициент проницаемости. В ре-
считываем 'rnaHT Значения гидРавлического диаметра, рас-
лет D < D п°Р'1" ’гл\ 1^0) > снизятся. В нашем случае бу-
метрическиГ^бп^п ДЛЯ матеРиалов, У которых диаметр поро-
рическии больше диаметра гидравлического, можно по ве-
В нашем случае бу-
68

личине отношения в известной мере судить об извилистости
поровых каналов. Отношение можно с некоторым прибли-
жением рассматривать для таких материалов, как коэффици-
ент извилистости. Например, в пористой глинисто-шамотной ке-
рамике, наполнитель которой имеет 6 фракций (сита 400_10 000
otbIcm2), Dr—9,8 мк, a Z)n—61 мк; =6,22. У подобной кера-
мики, но с тремя фракциями наполнителя (сита 900______4 900
ств!см2) Dr—6У7 мк, a D„ 17,2 мк; =2,57; у глиняного кир-
пича полусухого формования Пг = 3,5 мк, а Z)n=5s5 мк- -^=1 57
J Dr ’ *
Рис. 19. Прямые открытые поры
В отличие от извилистости переменное сечение поровых ка-
налов (каналы с сужениями и расширениями) не влияет на Dr
(при постоянном значении коэффициента проницаемости у ), но
изменяет Dn.
Рассмотрим это на примере простейших прямых открытых
пор (рис. 19). Пора 1 равнопроточная, постоянного сечения. По-
ры 2 и 3 — переменного сечения с уширенными входными усть-
ями. Поры 4 и 5 — переменного сечения с узкими входными от-
верстиями. Примем, что все эти поры, несмотря на различие
формы, имеют равные объемы, длину и одинаковые гидравли-
ческие сопротивления. Поэтому коэффициенты проницаемости
Т и пористость А, а следовательно, и Dr всех этих пор будут
равны.
Заполнение поры 1 постоянного сечения начнется и закон-
чится при одном и том же давлении, равновесном диаметру поры.
Поэтому для нее средний порометрический и средний гидравли-
ческий диаметры будут равны (Dn=DT). Пора 2 с уширенными
входными отверстиями диаметра D начнет заполняться ртутью
ПРИ давлении, равновесном D. Заполнение будет продолжаться
69

пилении и закончится при некотором Мак.
при возрастающем давлени	саМ0Й узкои части ПережИМа
симальном Давлении, отве	одним сужеНием в
диаметром d. Для этого вид	, рассчитываемыи по объ-
ры средний поР°мХ\РХй порь' при различных ступенях дав.
емам ртути, заполняюще ;уравен среднему гидравлическому
ления, будет, как и д
диаметру.	„ пасширенными с обоих концов входами
Заполнение поры 3 р р поры будет происходить иначе
« с да„„ "у'7”“яВЯ7а"ю„весного О, и закончится „р'и
Оно	4 в интервале давлений от D до d (Мя
давлении, отае1а щ _„льше писать: давление D и давление d)
зСа°ХнЩятсяЯоба входных уширения. При давлении d заполнится
вся в^тренияя полость поры (вторая половина ее объема),
т давлению d будет корреспондировать 50 /0 всего объема
попы В поре же 2 при давлении d заполнилась очень малая
часть всего объема, приходящаяся на короткий участок пере,
жима диаметром d. Поэтому при определении , рассчитывае-
мого по распределению объемов, окажется, что /9П у поры 3
меньше, чем Dn у поры 2 (Оп,з <СПп,2).
В результате получим, что порометрическии диаметр у поры
3 меньше, чем ее гидравлический диаметр (Dn<^Or).
Посмотрим, как будет происходить заполнение пор 4 и 5,
имеющих сужения на входе с обеих сторон. Заполнение их
начнется и закончится при одном и том же давлении d. У этих
пор Dn будет таким же, как для поры, имеющей по всей длине
постоянное (минимальное) сечение диаметром d. Понятно, что
для пор вида 4 и 5 также получим Dn<^Dr.
Если расположить £)п для рассмотренных видов пор в возра-
стающий ряд, то получим В
Рп.5 =	< Л,.з < (£>п,2 = Рпд = Dr).
словами, чем больше в них уширений и сужений и чем
”[ и пережимов. Так, для
1
топлива (глина 4-20% лигнина), D п-
В общем виде можно написать, что значения порометриче-
окого диаметра получаются тем меньше, чем более переменны'
является сечение пор или поровых каналов, или, говоря дру*
гимн с”—----- ----
больше разнятся диаметры полостей
кирпича пластического формования, изготовленного из глиняной
Я /^П=^9С?ВК0Игч‘"“"‘Г1оа v J‘Hna -t-zu7o лигнина;, 3,-
хяп Дтоп тг л ’5 мк' Очевидно, что в этом случае поры имеют
яРтем ₽чтп пРаЖеННЫХ На рис’ 19 П0Р 3’ 4 и 5- Это объясняет-
тылкообоазные^пп ВЫГ0Ра”ия топлива в кирпиче остаются бу*
ылкоооразные полости, образованные час
плива, с отходящими от них канальпями
лись продукты горения. канальцами,
или менее персРмениор<аНаЛЫ В матсриале обычно имеют более
•»«грЫ нор Pon“SeCSH“eo' 7-Ь “Н“ания с™таТЬ'
’ Т0» ™ "«ой мере зак.,жек„ы„„.
частицами сгоревшего
, по которым удаля-
вдавливанию ртути, всегда

Следует указать, что тупиковые поры не влияют на значе-
ния но уменьшают значения DT вследствие того, что они не
участвуют в процессе фильтрации и потому снижают коэффи-
циент проницаемости.
Учитывая это обстоятельство и сказанное выше о влиянии
извилистости, можно в общем виде считать, что чем больше из-
вилистость пор или поровых каналов и чем больше количество
тупиковых пор, тем меньше становятся расчетные значения гид-
равлических диаметров.
Как уже отмечалось, поровые каналы имеют переменное
сечение. Об этом свидетельствует и то обстоятельство, что диа-
метр так называемых максимальных пор, определяемый по по-
явлению первых пузырьков при продавливании воздуха через
влажный образец [формула (25)], обычно не достигает значе-
ний действительно максимальных пор, имеющихся в образце и
обнаруживаемых методом вдавливания ртути1. Например, в
упоминавшемся выше образце № 1 глинисто-шамотной керами-
ки «максимальный» диаметр пор (диаметр самого широкого из
имеющихся в каналах сужений) равен И мк, в то время как
в этом образце имеется некоторое количество пор диаметром
более 115 мк.
Размер «максимальных» пор позволяет судить о пригод-
ности материала для механической очистки жидкостей и газов
н для бактериологической фильтрации. Для того чтобы получить
чистый или стерильный фильтрат, размер «максимальных» пор
определяющий задерживающую способность фильтров, не дол-
жен превосходить некоторого предела, который зависит от
размеров частиц (бактерий), подлежащих отделению. Вместе с
тем всегда предпочтительны фильтры с большей проницаемо-
стью, так как они обеспечивают более высокую производитель-
ность. С этой точки зрения, если выбирать, например, из глини-
сто-шамотной керамики № 1 и 2, имеющих равные диаметры
«максимальных» пор (11 мк), то предпочтение следует отдать ке-
рамике№ 2, у которой коэффициент проницаемости гораздо выше.
Особенности пористой структуры материала, как это следу-
ет из приведенного выше, могут влиять на величину средних
диаметров, в одних случаях увеличивая, а в других умень-
шая их.
В результате для некоторых видов пористой керамики поро-
метрические диаметры, определяемые по распредел пию обье-
мов (обозначим их , будут больше гидравличсс ких, для др\ -
гих они окажутся меньше гидравлических. В первом случае
 =—1 во втором-------^п}-~	1. Естественно, что должны быть и
Dr ’	1	Dr
1 Формулы для расчета диаметра максимальных пор и среднего пороме г
ического диаметра одинаковы
71

по структуре типы пористой керамики, для К0Т().
промежуточные поутру у
рых D„v = Dr и -=-	пористой керамики, важ.
Выше мы объяснили, -гея проницаемость, средний диа.
нейшим свойством которой я основании распределения поверх.
метр п°Р-^аСрСЧХ>ется показательным. Несмотря на это,
ностеи, unS н	явитьСЯ полезным для суждения об
сопоставлении с „и • оначения средних диаметров, рассчиты-
особенностях структур •	стой керамики всегда меньше
ваемых по пОвеРхнис‘ ’ ПОЛучаемых по распределению объ-
П°РвМ При4этом значения среднего диаметра в первом слуЧае
сХовэтся т^м ниже, чем больше удельная поверхность материа-
ла. Для всех видов пористойкерамики отношение nV к £>п5мно-
го больше единицы (^пу ^ns) *
Так как поверхность в основном создается мелкими порами,
значения ~DnS будут тем меньше, чем больше в материале мел-
ких пор. Некоторые явления, наблюдаемые при фильтрации
жидкостей (например, несоответствие между производительно-
стью фильтра и вязкостью жидкости, нестабильность расхода
фильтруемой жидкости), связаны с дополнительными физиче-
скими процессами, возникающими на поверхности, — адсор-
бцией, электрокинетическими явлениями и т. д. Поэтому при-
влечение характеристики DuS, зависящей от удельной поверх-
ности материала, может быть полезно для объяснения возмож-
ных причин указанных аномальных явлений.
§ 7. НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СТРУКТУРЫ ПОР
Выше мы указывали, что поры керамического материала и
образуемые ими каналы имеют различную конфигурацию и в за-
висимости от этого по-разному влияют на проницаемость ке-
рамики. Закрытые или замкнутые поры в процессе фильтрации
вовсе не принимают участия, равно как в нем не участвуют от-
крытые тупиковые поры. Фильтрация жидкостей и газов про-
кяня пкгТ пТ0ЛЬК0 Через откРытые с обоих концов поры и поровые
Некптппиналичии на их концах разности давлений.
концах HpPpntWTn°PbI Расположены таким образом, что на их
нет движения Таким PnfiH°CTIi давлений> вследствие чего в них
открытых поо'ярл обРазом, не только закрытые, но и часть
По этому ппичняСЯ непР°ницаем°й Для жидкостей и газоз.
проницаемые или пабочиР°ЖН0 открытые ПОРЫ разделить на
Та часть общего объема6 И иепР0ницабмые. нерабочие поры-
процессе фильтрации спгП°Р’ К0Т0Рая принимает участие в
ч ьтрации, составляет «эффективную или действу-

fouiyio, пористость» Эффективную пористость иногда называ-
юг динамической [98].
Если образец пористого материала (пропитать жидкостью и
затем продувать через него воздух или другой газ, то при до-
стижении давления, три котором открываются так называемые
максимальные поры, через влажный образец начнет проникать
воздух. По мере повышения давления будут освобождаться от
жидкости более мелкие поры и расход воздуха станет возра-
стать. Через некоторое время, несмотря на то, что давление про-
должает'увеличиваться, кривая расход — давление (на оси
абсцисс — давление, на оси ординат — расход) перейдет в пря-
мую, т. е. расход будет возрастать пропорционально давлению.
Это значит, что все поры, способные фильтровать, освобождены
от воды, и «в этом случае прямая расход— давление пойдет па-
раллельно прямой расход — давление для сухого образца.
Если после этого взвесить образец, то можно убедиться, что
в его порах еще остается жидкость. Это свидетельствует о том,
что в образце есть некоторое количество открытых непродувае-
мых или непроницаемых пор, объем которых легко определить
по количеству оставшейся <в них жидкости (по разности весов
влажного образца после продувания воздуха и сухого образца).
Загар [99] рассчитывает эффективную пористость, исходя из
установленной Манегольдом зависимости коэффициента воздухо-
проницаемости от эффективной пористости и эффективного
радиуса пор гец, отвечающих точке перехода кривой расход —
давление в прямую:
r __ zeff reff
Is- 8
Пользуясь кривой расход — давление, Загар дает распреде-
ление объемов пор по размерам.
С этой целью он делит кривую расход — давление на части,
отвечающие классам размеров пор, находит соответствующие
отрезкам кривой значения коэффициентов воздухопроницаемо-
сти и действующего радиуса пор. Последний определяется гра-
фически по точке пересечения оси абсцисс касательной к кривой
в точках разделения классов.
Затем на основании приведенной выше зависимости Загар
рассчитывает объемы, приходящиеся на классы пор.
Таким способом, удается получать распределение н в г
объема имеющихся в материале пор, а лишь так называемых
эффективных пор, которые освобождаются от воды при про
вании воздухом.
Ввиду того что только эти поры, проницаемые для газов и
жидкостей, участвуют *в процессе фильтрации, рассматриваемый
метод распределения, несмотря на присущие ему недостатки
(о чем см. ниже), представляет известный интерес для исследо-
вания проницаемости пористой керамики.
73

v^rvnbi пористой керамики в связи с таки.
При изучении СТР'У ^Химическая прочность, термостойкость
ми ее .свойствами, какХостойкость, тепло- и звукопроводность
шлакоустойчивость морозо	всех имеющихся в материале
и др., важно знать распред пользоваться методом вдавливания
пор. В этих слУчаяД.пСпЛяеДтУопределять поры в гораздо более цщ.
ртути, который no3B^a"poJ| й производить распределение вСех
Имеющихся в мат^	необходимо иметь в
Говоря о методах р Р^ные обстоятельства.
виду следующие	ерез влажный образец капилляры
При ироду»»™ «»»’“ ’рентах, ра»»о»»»"ь,х самим
“сз°ому частности, размер так называемых „L
КИМ ме"амп1п1поэ^° Оделяемый по появлению первых пузырьков
возМду7а i характеризует размеры действительно наибольших
пор имеющихся в материале. Например, в образцах фильтрам
онной керамики № 1 и 2, рассмотренных выше, размер макси-
мальных пор был равен 11 мк. Между тем в том и другом об-
разце, как это установлено методом ртутной лорометрии, име-
лось значительное количество более крупных пор (см. табл. 11).
В образце № 1 объем пор диаметром более 14,6 мк составлял
95,27 • 10“3 см^/г или 63% от суммарного объема пор, а в об-
разце № 2 — соответственно 137,5- 10“3 см3/г, или 65,5%.
Эти крупные поры, (которые играют главную роль для про-
ницаемости, начнут пропускать воздух лишь после того, когда
откроются «максимальные» поры. В данном случае это произой-
дет после достижения давления, равновесного порам диаметром
11 мк. Поэтому при пользовании методом продувания влажного
образца поры крупнее «максимальных» останутся вне учета, и
при распределении по классам объемы их будут отнесены к бо-
лее мелким порам. Такое же смещение в сторону более мелких
пор произойдет и со следующими по крупности порами, откры-
ваемыми при дальнейшем повышении давления воздуха.
Нами также установлено, что получаемые при рассматривае-
мом методе значения наименьших размеров пор всегда больше
действительных размеров имеющихся в материале минимальных
пор. Загар [71], исследовавший ряд шамотных огнеупоров, ука-
зывает, что в самом крупнопористом из них диаметр наимень-
ших пор равен 45,4 мк, а в самом мелколористом—7,4
ежду тем при определениях с помощью вдавливания ртути
шсняется, что в шамотных огнеупорах есть немалое количест-
nnws°P’ диаметР которых измеряется тысячными долями мик-
рона.
ж	_____получаемой по
с	одной	стороны,	отсутствует °*'
_	мелких. Точки
мелких	пор, и она получается
74

Что касается среднего размепя „
значения среднего эффективного ди ям?’ Т0 Называется ч™
проницаемых пор), определяемые Мето?? ('Средний Размен
духа через влажный образец, ,во b<S1ПРодавливанИя во?
чения среднего гидравлического виа. Лучаях больше чем ?я'
всех открытых .пор), рассчитываема ?РЭ (<3₽« размер*
воздухопроницаемости и общей откп5тп > ОДя Из к°эффициентз
ле (40). Объясняется это тем что ? H ПоРисгости по фопмч
учитывается эффективная иористоск Г СЛучае ПР« Расчете
чем общая пористость, принимаемая во ?? Всегда меньше
среднего гидравлического диаметра внвма«ие при расче£
Чем меньше эффективная пористость .по ™
« становится
р.ВЛЭТКХИЙ ДЮмётр’™СРВД"“Й ™-
а 1Ь по формуле
(1г \1/2
Оэф= 124,47 ^
х-^эф /
где Л9ф —объем эффективных пор в % от объема образца.
Из сопоставления этой формулы с формулой [40] видно, что
£эф
•Цгидр
A4)\~V2
А /
выражает отношение эффективной пористости материала к
его общей открытой пористости. Это отношение будем называть
«фактором проницаемости пор» и обозначим его через Кп.
Тогда получим для зависимости между РЭфИ £ГИдр следую-
щее выражение:
^гидР
Посмотрим на примере двух образцов огнеупоров с резко
разнящимися факторами проницаемости пор, каково будет
цифровое соотношение средних диаметров пор. У одного из них
А'п =0,8, у другого Лп = 0,1.
Для первого образца получим —1,12, для второго об-
ЦгиДР
=3,12.
Т-Ч	1
i Пор
мы рассчитали значения
разца
Стрелов [72. приводит результаты ОДР»”” .Р““С
некоторых огнеупоров, по которых
Лс. Наименьшее значение этой величины, Ра»"ое ' '
лучили для магнезитохромитового в1'рйИВврпнча марки КП-12
большее, равное 2,56. для ковшово™ «рт
полусухого прессования /о 2
75

ия некоторых характеристиках cTpy^Tv '
Остановимся еще “ании пористой керамики.
применяемых при исмед ие оабириНтный фактор», к
Манегольд [99] ввел отношеНие эффективной пористое^
рый представляет собой и	ые ПОры :	И
общей пористости (включая закр
v =
Л £
Согласно (расчетам Манегольда и Сольфа [100], лабиринтный
фактор Z круглых порах равен 0,33, а при щелевидных - 0,6
ЛиРи Нурзи [101] дают зависимость между лабиринтным фак.
тором, длиной образца L и длиной имеющихся в нем капилля.
ров Le :
L V
7-1 =X-
\^е I
Торкар [102] предложил для оценки структуры пористых тел
пользоваться «структурным фактором»:
Из этого выражения можно видеть, что при идеально парал-
лельном расположении пор (вдоль (потока) Д’ имеет значение
бесконечности, а при идеально слоевом расположении стано-
вится равным нулю.
Загар [99], изучая различные огнеупорные материалы, полу-
чил значения указанных выше характеристик, которые в зависи-
мости от вида материала колебались в следующих пределах:
Общая пористость........................ 0,174—0 33
Открытая „	.......................... 0J42-0^319
Эффективная „ .............................. 0,024___0,25
Лабиринтный фактор........................*	0*1  0*76
Отношение длины образца к длине капилляров .	0*32 —0^88
Структурный фактор......................... 0,08—2,12
него суждения Тструктуре^Хо'б характеРистик> Для более пол-
зотропности материала бходимо оценивать степень ани-
Риал, что объясняемся3 техТп Тавляет с°бой анизотропный мате-
пия проявляется особеннп -эсЛ°ГПеИ ее изготовления. Анизотро-
Так, например, при плягтт/1110 В 0ТН0Шении (проницаемости
Вича частицы сырьевыхЛаС™еском м^тоде формования кир-
длинными сторонами вдоль nrLepBajI°B располагаются своими
_ледствие ориентировании™ В°И Линии мундштука пресса.
ленииЦаеМ°СТЬ 'киРпича оказывярасположения частиц воздухо-
Р0 и’л \ПеРПендикУЛярном бппт еТС-Я максимальной в направ-
выхпп при горизонтал1нЛ Ш°И грани («постели» 250Х
ЫХ0ДебРУсаитакназьХк^ бр7са« ПРп вертикальном
76	1 попарной резке сырца проницае

месть кирпича в направлении, 'перпендикулярном «постели»
является минимальной.
При полусухом прессовании кирпича ориентированность
частиц меньше, благодаря чему большого расхождения между
коэффициентами воздухопроницаемости не наблюдается.
Приведем величины проницаемости в разных направлениях
глиняного кирпича, изготовленного различными способами.
Коэффициент воздухопроницаемости показан в размерности
л1з cai/jw2 мм вод. ст. час.
Таблица 13
Воздухопроницаемость кирпича
Вид кирпича	Коэффициент воздухопроницаемости 		 перпендикулярно		
	постели	1	ложку	।	тычку
Кирпич пластического формова- ния. Вертикальный выход бруса при попарной резке сырца	 Кирпич полусухого прессования •	0,005 0,067	0,018 0,078	0,026 0,075
Различие коэффициентов воздухопроницаемости изделий из
пористой керамики или выпиленных из них образцов (кубиков)
в разных направлениях может служить критерием степени ани-
зотропии материала. Этот критерий будем называть «фактором
анизотропии» Ха.
Фактор анизотропии рассчитывается как среднее квадратич-
ное отклонение о коэффициентов воздухопроницаемости, отне-
сенное к среднему значению коэффициента воздухопроницае-
мости fCp, по формуле
(49)
гДе Ylt у2> уз — коэффициенты воздухопроницаемости соответ-
ственно в трех направлениях;
ТсР—среднее арифметическое из значений 72, Тз-
Согласно формуле (49), фактор анизотропии кирпичей, зна-
чения коэффициентов воздухопроницаемости которых приведе-
ны в табл. 13, равен: для кирпича пластического формования
Ка =0,53, для кирпича полусухого прессования /Са=0,06.
77

Чем ниже значение этого фактора, тем меньше стрп
анизотропии материала. Для изотропного материала он п *
нулю.	о
Степень анизотропии пористой керамики возможно в
говоря, оценивать и по другим свойствам, например по зн°°^
ям электропроводности -материала, определяемой в т аче‘^
правлениях на образцах, пропитанных электролитом Г1(П]Х
нако следует признать, что такой способ, помимо того ''
более сложен в экспериментальном отношении, дает Чт) *
мало показательные для изделий из пористой керамикиЛИЧИй*»|

Часть II
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ* ФАКТОРОВ
НА СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
Физико-технические характеристики пористой керамики за-
висят от многочисленных технологических факторов, среди ко-
торых важнейшими являются гранулометрический состав на-
полнителя, природа и количество связки, температура обжига
изделий. Весьма существенно на свойствах материала сказы-
вается ввод в шихту добавок, выгорающих во время обжига.
Влияние гранулометрического состава (наполнителя изуча-
лось нами на массах, содержавших различные связки, а роль
связок проверялась при различной гранулометрии наполнителя.
Ввод выгорающих добавок также исследовался на массах с
различными связками и наполнителями, отличавшимися друг
от друга крупностью зерна. Такой метод исследования позволил
установить закономерности изменения свойств различных видов
проницаемой пористой керамики в зависимости от каждого
технологического фактора в отдельности и сделать обобщающие
выводы.
Образцы обжигали при различных температурах, что позво-
лило параллельно выяснить и влияние температурного фактора.
Поэтому мы не даем самостоятельной главы, посвященной
влиянию обжига.
Массы пористой керамики состоят из наполнителя и связ-
ки. В качестве наполнителя чаще всего применяется глиняный
шамот различного фракционного состава, в виде связки —
глины.
Для увеличения производительности изделий пористой ке-
рамики является желательным возможно большее содержание
наполнителя в массе, так как с увеличением количества его
возрастает проницаемость обожженного материала. Связка, об-
волакивающая зерна наполнителя, спекаясь во время обжига,
цементирует частицы наполнителя. Количество ее должно быть
достаточным для обволакивания всех зерен наполнителя и со-
здания контактов — перемычек между ними в процессе обжига
и обеспечения тем самым необходимой механической прочности
материала. Кроме того, при пластичном формовании изделий
7$

гпязКИ обеспечивающее требуемую сте.
необходимо .количество связи. ,	использовании высокодИс.
пень пластичности сь,Р°”Мнапример бентонитовых, процентное
персных пластичных глин, н	быть значительнО снижено,
содержание связки в масс	только от прочности связ-
Прочность матеРиаЛ,%ХтирУемых связкой зерен наполни-
ки, но и от прочности «™	РУОна при остальНых равных ус.
теля, а также пористости Р порисТость материала.
ловиях тем выше, чем меньше и
ГЛАВА III
ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
НАПОЛНИТЕЛЯ на свойства пористой керамики
Гоанулометрический состав наполнителя является фактором,
который наиболее заметно влияет на физико-технические харак-
теристики пористой керамики и в первую очередь на ее прони-
цаемость.
Влияние гранулометрии 'наполнителя на свойства материалз
в основном изучалось нами на массах глинисто-шамотных, ша-
мотно-бентонитовых и массах типа фаянсовых. При этом исполь-
зовалась большая палитра гранулометрических составов напол-
нителя, благодаря чему удавалось получать образцы с широким
диапазоном характеристик.
В зависимости от крупности наполнителей наряду с чрезвы-
чайно мелкопористыми материалами со средним диаметром
пор, измеряемым миллимикронами, были получены образцы, у
которых средний диаметр пор достигал сотен микронов. Коэф-
фициенты проницаемости обожженных материалов различались
в десятки тысяч раз.
§ 1. ОЦЕНКА ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПОЛНИТЕЛЯ
Прежде чем перейти <к рассмотрению (влияния гранулометрии
наполнителей на свойства керамики, остановимся на числовой
оценке гранулометрического состава.
Гранулометрический состав наполнителя определяется на
основании данных механического анализа, (который обычно про
* я пУтем Р-сева на ситах с различными размерами от-
МРП^Я достижения нужного соотношения веса зерен по их раз-
получрннк1^3нК)ТСЯ смесью определенных фракций наполнителя,
риала осгптРгТеМ тРед1ВаРи'тельн'°й сепарации дробленого мате
торах °Сущесталяем°й на ситах или гравитационных сепара-
30

Берч [104] в своих работах по шамотным массам применил
для числовой характеристики зернового состава шамота модуль
крупности, предложенной Абрамсом для инертных материалов
(гравий, щебень, песок). Р. Махль [105] в своих исследованиях
в области капсельных масс также пользовался модулем Абрам-
са для оценки гранулометрии шамота.
Для определения модуля крупности материал (Просеивается
через определенный набор сит, начиная с сита с наибольшим
размером отверстий. Весовой остаток на каждом сите (частный
остаток) выражается в процентах от общего веса пробы. После
этого подсчитываются так называемые полные остатки в про-
центах на каждом сите, которые складываются из остатка на
данном сите плюс сумма остатков на всех предыдущих ситах.
Сумма всех полных остатков, деленная на 100, дает модуль
крупности.
В табл. 14 приведены в качестве примера данные расчета
модуля крупности для шамота различной гранулометрии.
Таблица 14
Гранулометрический состав и модули крупности шамота
Порядковый номер сита	Количество отверстий на 1 см' сита	Шамот № 1— бегунного по- мола, прошел без остатка через сито 4 отв см'		Шамот № 2— набранный из пяти фракций		Шамот № 3— монофракцион- иый; сита 1 ЬОО—2 500 отв/см-		Шамот № 4— монофракцион- ный; сита 4 900—10 000 отв,'см2		Шамот № 5— монофракцион- ный; сита 4—16 отв'см-	
		частный ост атик	полный остаток 	;	частный остаток	полный ост аток	частный остаток	полный остаток	частный остаток	полный остаток	частный остаток	полный остаток
1	16	36,9	36,9	0	0	0	0	0	0	100	100
2	49	9,8	46,7	0	0	0	0	0	0	0	100
3	100	4,2	50,9	0	0	0	0	0	0	0	100
4	144	4	54,9	0	0	0	0	0	0	0	100
5	400	4,2	59,1	0	0	0	0	0	0	0	100
6	576	7,7	66,8	0	0	0	0	0	0	0	100
7	900	3,6	70,4	11,2	11,2	0	0	0	0	0	100
8	1600	2	72,4	22,2	33,4	0	0	0	0	0	100
9	2 500	3,2	75,6	33,2	66,6	100	100	0	0	0	100
10	4 900	4 7	80,3	22,2	88,8	0	100	0	0	0	100
11	10 000	19,8	100	И,2	100	0	100	100	100	0	100
И того		100	714	100	300	100	300	100	100	100	1 100
Модуль крупно- сти . .		—	7,14	—	3	—	3	—	1	—	11
Из приведенных данных видно, что модуль крупности дости-
гает максимального значения, численно равного количеству
сит в наборе, когда весь материал остается на первом сите с
6 А С. Беркман
81

рассеве фракций), меняются и
Гаап7иИр=мЛ™еТтве сит модуль зависит от номеров
г>тпрпгтиями. Минимальное значение, равное еди-
наибольшими отверстиям	когда весь материал 0Стает_
нице, модуль получает	ьц1иМИ отверстиями.
ся на последнем ситвС в^дУля	и ,слеДует, что полуЧа₽
и, метода ™«"70T“S“pa Sr, применяемых для ра”',
мые значения завис" " кол„чес«а сит. .ходящих . >а{
материала. С изменен	рассеве фракции), меняются »
(количества получаем Р ? же исследуемого материя
Гаа^Гр=;^о.„=с« °и” модуль зависит от номере*,
^размеров отверстий): чем меньше отверстия ,в ситах, тем боль-
ше будут получаемые значения модуля.
Таким образом, поскольку модуль 'Крупности является вели-
чиной переменной, он не может -рассматриваться как абсолют-
ный критерий для оценки гранулометрического состава мате-
риала. Для возможности сопоставления значении модуля, по-
лучаемых различными исследователями для разных материа-
лов, следовало бы всегда пользоваться каким либо одним,
вполне определенным набором сит.
Между тем, в зависимости от назначения материала прихо-
дится как при проведении исследований, так и для производст-
венных целей пользоваться неодинаковыми ситами. Например,
при рассортировке инертных материалов, служащих наполните-
лями для растворов, требуются более крупные фракции, чем,
скажем, при рассеве шамота для производства огнеупорных из-
делий. Изготовление фильтров из пористой керамики требует
значительно более мелкий шамот, чем огнеупоры или шамот-
ные капсели.
Более правильной характеристикой зернового состава мате-
риала является его суммарная поверхность, которая не зависит
от количества и размеров отверстий сит, используемых при
фракционировании материала.
Предложенный Крюгером <и широко применяемый способ
расчета удельной поверхности по данным гранулометрического
с на и а материала основывается на допущении, что все частицы
имеют шарообразную форму и размеры их равны в пределах
Фракции. При этом за диаметр зерен принимается
арифметическое .из граничных значений диаметров в
фракции материала.	р
ммлрУММаРНУЮ П0ВеРХН0СТЬ материала подсчитывают
1V1 у ЛС
сред нее
данной
по фор-
i-n
A '
l—l
ГДЁ Д-удеТь^аЯ повеРхность материала;
удельный вес материала-
Pi вес материала данной фракции;
(50)
82

Dt — средний диаметр зерен в данной фракции
i	О
Указанная формула выводится следующим образом. По-
верхность шарообразной частицы S=kD2, ее объем V= .
Выражая поверхность через объем, получим
S = 6X.
D
Так как гранулометрический состав материала определяет-
ся весовым соотношением содержащихся в нем фракций, то,
выражая объем зерна V через его вес р и удельный вес А , по-
лучаем
s = ^.
дг>
Поверхность всех зерен данной фракции будет
1 Wi
Суммарная поверхность материала S получится в результате
сложения поверхностей 5 z всех фракций;
i-n	i~n
Если общий вес материала принять равным 1 г, а веса фракций
Pi выразить в долях грамма (Epz = 1), то формула (50) даст нам
так называемую удельную поверхность материала. При размер-
ности диаметра зерен в сантиметрах удельная поверхность
будет иметь размерность см2!г.
Рассуждая аналогично изложенному выше при выводе фор-
мулы (50), легко показать что средний диаметр зерен мате-
риала, или, как его часто называют, «действующий диаметр»,
будет равен
где S — удельная поверхность в см21г\
А — удельный вес материала.
Заменяя S его выражением по формуле (50), получим
D « - — .	(52)
У Pt
Di
6’
83

„ пияметп .как мы покажем ниже, также мОжет
^и?ГВ^яЩИод=?ной характеристики зернового соСТаВа
материала. D„nnocv определения удельной поверхности
Возвратимся к вопросу опр д	Крюгера дает пп?'
П. О. Бойченко [93] указывает, особеНности в облае^
уменьшенные значения ^Рдиаме^р ииже 0>05 мм^ КОДичес«
воТоХых^исГледованных им грунтах достигало 65% по Весу
н 95Т™ отношению к суммарной поверхности грунта. По егУ0
мнению расхождение объясняется тем что при вычислении
поверхности принимаются средние арифметические из диамет-
пов ограничивающих фракции зерен.
ПО. Бойченко предлагает формулу, которая, как он счита-
ет, дает для грунтов величину i	_ _
истинной;

поверхности, более близкую к
Pig
~ Dl(i)
DUt)
(53)
Для выяснения расхождений значений удельной поверхно-
сти, вычисляемой по методам Крюгера и Бойченко, мы произве-
ли соответствующие расчеты для чаще всего применяемых фрак-
ций шамота. Полученные результаты приведены в табл. 15.
Таблица 15
Удельная поверхность шамота различного гранулометрического состава
№ фракции	Количество отверстий на 1 см2 сита		Диаметры частиц фракций ЬЛ и Dx в ид	Средний диаметр частиц DСр в мк (для расче- та по Крю- геру)	Отношение диаметров частиц D> Dt	Удельная поверхность S в см2 г	
						по Бойчен- ко	по Крюге- РУ
1	400—	576	300-250	275	1,2	84	83,9
И	576—	900	250—200	225	1,25	103	102,5
ш	900—	1 600	200—150	175	1,33	132,3	131,9
IV	1 600—	2 500	150—120	135	1,25	171	'	170,9
V	2 500—	4 900	120— 88	104	1,36	223	221,9
VI	4 900—	10 000	88— 60	74	1,47	315	311,9
удельной поверх-
что значения
Из
ности,
данных таблицы видно,
вычисленные по тому и’
щих нас матепияп™	и ДРУГОМУ методу для интересую*
яснить тем что пРактнчески совпадают. Это можно объ-
случае близки и пл^ттЧНЫе диаметры зерен фракций в нашем
близки И позтому принимаемые для расчета по Крюгеру

средние диаметры мало отличаются от истинных средних диа-
метров зерен фракций.
Бойченко отмечает, что при отношении граничных диамет-
ров, равном 2, расхождение значений ие превышает 4%, при
отношении 5—10 оно возрастает до 17—22% и достигает 50%
при отношении диаметров, равном 50. В рассматриваемых нами
материалах отношение диаметров зерен о'бычно не превышает
1,5.
Полученные результаты показывают, что для определения
поверхности наполнителей, используемых для изготовления
проницаемой пористой керамики, метод Крюгера дает вполне
удовлетворительные результаты. Учитывая к тому же простоту
метода расчета по Крюгеру, мы пользуемся им в наших работах.
§ 2. ГЛИНИСТО-ШАМОТНЫЕ МАССЫ
Глинисто-шамотные массы были представлены двумя серия-
ми. Первая, под индексом Н, состояла из шамота новошвейцар-
ской глины и той же глины в качестве связки. Вторая, под ин-
дексом Л, содержала шамот из латнинской глины и связку из
этой же глины [106].
Чтобы исключить влияние соотношения шамота и глины,
процентное содержание их во всех массах обеих серий было
принято одинаковым и составляло: шамота 70% и глины 30% л о
сухому весу.
Химический состав новошвейцарской и латнинской глин, ис
пользованных для масс обеих серий, приведен в табл. 16.
Таблица 16
Химический состав глин в %
Название глины	SiO2	TiO,	ai2O3	Fe О3	CaO	MgO	K2O+Na О	so3	П n.n.
Новошвейцар- ская ....	55,2	2,64	31,29	1,62	0,58	0,24	0,11	0,3	7,99
Латнинская . .	56,08	2,69	29,2	1,12	0,34	0,04	0,16	0,3	10,92
В целях получения широкой палитры составов, отличающих-
ся др\ г от друга зерновым составом наполнителя, в массы вво-
дили шамот различной крупности (табл. 17): от сравнительно
крупных зерен — диаметром 300—250 мк (сита 400—576 отв!см2')
До зерен, прошедших без остатка через сито 10 000 отв! см1 (диа-
метр меньше 60 мк).
Для получения шамота новошвейцарскую и латвийскую гли-
ны обжигали в кусках при температуре 1300°, после чего из-
85

отверстий.	таблица 17
№
фрак-
ции
Номера и фракции шамота
Количество отверстий
на 1 см? сита
Размер
зерен в мк
II
III
IV
V
VI
VII
576
900
1 600
2 500
400—
576—
900—
1 600—
2 500— 4 900
4 900—10 000
Прошло 10 000
300—250
250—200
200—150
150—120
120— 88
88— 60
<60
Микрофотографии неко-
рых шамотов показаны «а
рис 20 (см. в конце книги)
При расчете удельных
поверхностей шамота ддя
фракции VII на основании
данных седиментационного
анализа был принят средний
диаметР зерен 50 мк.
Для каждой из серий Н
и Л приготовили по 18 масс,
различавшихся грануломет-
рическим составом введен-
йогов них шамота (табл. 18).
Составы «вес	"а)"»
:°„7вТовХ““™»*вРли»ни» оракулометри» шамота „остра
ены по определенной системе.
Таблица 18
Гранулометрический состав шамота в мае	в °
№ массы — ..	№ фракции шамота и количество отверстии на 1 см2 сита								Удельная поверхность S в см-1г
	1	11	Ill	IV	V	VI	VII	
	400-576	576—900	900—1 600	1 600—2 500	2 500—4 900	4 900—10000	прошло^ 10 000	
1	100						 	—	—	83,9
2	66,7	33,3	—	- 1	—	—	—	90,1
3	50	33,3	16,7	—	—1111 	—	—	98,1
4	40	30	20	10	—	 	—	107,8
5	33,3	26,7	20	13,3	6,7		•	——	119,3
6	28,6	23,9	19,1	14,3	9,5	4,7	—	133,9
7	14,3	14,3	14,3	14,3	14,3	14,3	14,3	212,3
8	—	4,7	9,5	14,3	19,1	23,9	28,6	290,7
9	—	—	6,7	13,3	20	26,7	33,3	312,9
10	—	—		10	20	30	40	339,6
11	—	—	—	1	—	16,7	33,3	50	371,7
12	—	—	—	—	—	33,3	66,7	411,7
13	—	•—	— »					100	461,5
14	—	100	— —	— -	-			102,5
15	—	—	100	 —			-	131,9
16	—	—	—	100	- -		-	170.9
17 1 О	—	—	—	 	1	100					221,9
18	-  -	—	—	—		100	—	311,9
Как видно
шамот только
из данных табл,
одной фракции:
18, массы № 1 и 1з—jg содержат
от наиболее крупной, прошедшей
86

через сито 400 и оставшейся на сите 576 отв!см2, до самой мел-
кой, прошедшей через сито 10 000 отв!см2.
Остальные массы обеих серий содержат смеси различных
фракций шамота. Количество фракций в массах от № 1 до 7
(рис. 21) возрастает от одной, самой крупной ('масса № 1),
до семи фракций (масса № 7 — смесь всех фракций поровну
каждой). В массах от № 7 до 13 (рис. 22) количество фракций
убывает от семи (масса № 7) до одной, самой мелкой (масса
№ 13).
По мере возрастания номера массы от № 1 до 13 средний
размер зерен введенного шамота уменьшается. При этом коли-
чество фракций шамота в массах изменяется в арифметической
прогрессии.
Выше мы указывали, что гранулометрию материала можно
оценивать то его удельной поверхности, действующему диамет-
ру зерен, а также модулю крупности Абрамса.
Посмотрим, каковы будут значения перечисленных характе-
ристик (табл. 19) для введенного в наши массы шамота, гра-
нулометрический состав которого был (приведен в табл. 18.
При расчете модуля крупности мы учитывали, что шамот
всех фракций .прошел без остатка через сито 400 отв/см2, а
фракция, проходящая через сито 10000 отв!см2, остается на
следующем номере сита с более мелкими отверстиями (условно
14 400 отв/см2). Наибольшее значение модуля крупности равно
7 (для шамота массы № 1, полностью остающегося на самом
крупном сите набора), что отвечает количеству сит в наборе.
В табл. 19 массы расположены по возрастающим значениям
удельной поверхности шамота.
Из данных таблицы видно, что с возрастанием удельной по-
верхности закономерно уменьшается действующий диаметр. Это
станет вполне понятным, если рассмотреть формулы (50) и (52),
по которым указанные величины рассчитываются. Из формул
видно, что значения удельной поверхности и действующего диа-
метра обратно пропорциональны и что произведение их для дан-
ного материала с определенным удельным весом есть постоян-
ная величина:
SD_ AVpl.
А “ Dt у pi А
^Di
В нашем случае при Д =2,6 получаем
SD = 2,3077;
Поэтому можно с одинаковым успехом однозначно оценивать
гранулометрический состав материала как по его удельной, по-
верхности, так и по действующему диаметру зерна.
Что касается модуля крупности Абрамса, значения которо-
го в общем корреспондируют двум другим характеристикам, то
87

№№ фракций шамота
Рис. 21. Гранулометрический состав шамота в массах 1	7

они все же являются менее точными для оценки гранулометри-
ческого состава шамота. В самом деле, модули крупности ша-
мота масс № 4 и 14, соответственно масс № 10 и 18 равны, меж-
ду тем как удельные 'поверхности и действующие диаметры
зерен шамота сравниваемых масс, как это видно из таблицы,
не являются одинаковыми. Имеется также несоответствие модуля
крупности шамота масс № 6 и 15: первый выше, хотя действу-
ющий диаметр зерен шамота массы № 6 меньше, чем у массы
№ 15.
Таблица 19
Характеристики шамота в массах серий Н и Л
№ массы 1	Удельная поверхность шамота в см31г	Действую- щий диа- метр зерен шамота в мк	Модуль крупности шамота по Абрамсу	№ массы	Удельная поверхность шамота в см*/г	Действую- щий диа- метр зерен шамота в мк	Модуль крупности шамота по Абрамсу
1	83,9	275	7	7	212,3	108,7	4,02
2	90,1	256,1	6,67	17	221,9	104	3
3	98,1	235,2	6,33	8	290,7	79,4	2,66
14	102,5	225	6	18	311,9	74	2
4	107,8	214,1	6	9	312,9	73,7	2,33
5	119,3	193,4	5,67	10	339,6	68	2
15	131,9	175	5	11	371,7	62,1	1,67
6	133,9	172,3	5,34	12	411,7	56	1,33
16	170,9	135	4	13	461,5	50	1
По указанным выше мотивам мы полагаем более правильным
оценивать зерновой состав шамота по его удельной поверхности
или действующему диаметру зерен.
В наших опытах образцы из масс обеих серий изготовлялись
методом пластической формовки и обжигались при. конечных
температурах 1250 и 1300е.
Установлению температуры обжига предшествовало дилато-
метрическое исследование изменения линейных размеров образ-
цов глин в процессе нагрева и охлаждения. Кривые были сняты
по методике, принятой в ГИКИ [107], при равномерном измене-
нии температуры со скоростью 3 в 1 мин. (рис. 23).
Образец из новошвейцарской глины при нагревании до 720°
расширяется на 0,65%, и до температуры 925 размеры его прак-
тически не изменяются. По мере дальнейшего нагревания проис-
ходит интенсивная усадка, достигающая 6% при 1140°. Затем
изменение линейных размеров идет замедленно и прекращает-
ся при 1185 , составляя при этой температуре 6,66%- В пределах
температур 1185—1280° изменения размеров образца не проис-
ходит. При дальнейшем повышении температуры наблюдается
типичная для новошвейцарской глины картина — размеры об-
разца начинают увеличиваться. Эта так называемая отрица-
тельная усадка при конечной температуре нагревания 1340 со-
ставила 1,02%. Вследствие роста образца на кривой подучается
89

пхлаждения образец дает HeRo.
R процессе л Л 6°/л
характерная петля^ РусаД.ку окол	^„пературы 530° рас.
торую Д°п'°л“”т ина при нагревай Д азмеры образца начи-
Л£1ТН"Н?олбко на 0,22%, "^начального размера образец
1,74’°'°т 1075 ” ,саша
туре 1075° последняя
Рис. 23. Кривые изменения линейных размеров образцов глин при обжиге
/ —латвийской; 2 —новошвейцарской
идет очень быстро, достигая 7,12%. При температуре 131(Г
усадка равна 7,64%. После 30-минутной выдержки общее умень
шение размеров образца составляет 7,83%- При охлаждении
усадка дополнительно увеличилась на 0,8%. Таким образом,
общая огневая усадка латнинской глины при температуре lolu
составила 8,63%.
На основании результатов дилатометрического исследования
глин нами были приняты для обжига масс обеих серий темпе-
ратуры 1250 и 1300°.
Обожженные массы были подвергнуты микроскопическому
исследованию. Аншлифы тяти типичных масс серии Н, °^0)К
женных при температуре 1 300° (увеличение 30-кратное), пока-
заны на рис. 24 (микрофото см. в конце книги).
В образце Н-1 шамот представлен угловатыми зернами, Раз
мер которых колеблется от 0,15 до 0,4 мм. Глиняная связка
90

располагается в форме мостиков, связывающих зерна шамота
и имеющих неправильную форму. В образце Н-4 шамот состоит
из зерен угловатой формы размерами от 0,08 до 0,5 мм. Поры
между зернами шамота неправильной и округлой формы. Гли-
няная связка располагается между зернами шамота аналогично
образцу Н-1.
Образец Н-7 состоит из угловатых зерен шамота размером
от 0,03 до 0,4—0,5 мм. Поры в образце неправильной формы,
округлых и червеобразных очертаний. Расположение глинистого
вещества аналогично предыдущим образцам.
Образец Н-10 имеет мелкозернистую структуру, преоблада-
ют зерна размером 0,10 мм. Наблюдаются единичные зерна
размером 0,15 мм. Поры чрезвычайно мелкие, неправильной и
округлой формы.
Образец Н-17 отличается равномерно-зернистой структурой.
Преобладают зерна шамота размером от 0,07 до 0,12 мм. Поры
мелкие, неправильной формы, округлого очертания.
На фотографиях аншлифов отчетливо заметно уменьшение
размера пор по мере добавления мелкого шамота и увеличения
числа фракций (степени неоднородности зернового состава)
шамота. Одновременно можно заметить, что форма пор зависит
от степени однородности зернового состава. В массах неодно-
родного зернового состава поры отличаются большей округло-
стью, чем в массах, изготовленных из одной фракции шамота,
где поры имеют неправильную, угловатую форму. Это особенно
заметно в массах, содержащих фракции крупнозернистого ша-
мота. В массах, содержащих мелкозернистый шамот (Н-17), это
выражено не так резко.
Приведенные выше данные микроскопического анализа
вполне отвечают зерновому составу содержащегося в них шамо-
та и хорошо согласуются, как это будет видно из дальнейшего,
с результатами испытаний образцов различных масс исследо-
ванных серий.
Рассмотрим результаты испытаний образцов глинисто-ша-
мотной пористой керамики.
Усадка образцов при сушке и обжиге возрастает по
мере хменьшения крупности шамота, введенного в массы.
Усадка увеличивается также при повышении температуры об-
жига. Массы, приготовленные на новошвейцарской, рано спе-
кающейся глине (серия Н), дают большую усадку, чем массы,
содержащие латнинскую глину (серия Л).
У масс Н в диапазоне удельных поверхностей шамота от
83,9 до 461,5 см2)г общая усадка возрастает от 3,9 до 8,2% при
обжиге до температуры 1250° и от 4,9 до 8,7% при обжиге до
температуры 1300°.' Массы Л, в которых в качестве
связки использована латнинская глина, имеющая более высо-
кую температуру спекания, и в качестве наполнителя — шамот
из той же глины, дают меньшую усадку. В указанных выше
91

.пределах	до 5Л% и при обж^
пературе обжига izou ио
до 130°О',₽ТпХ увеличение усадки по мере -возрастания удель.
-^гк^е^хноспТш^мота .наблюдается у масс, содержащих сМесь
нои поверхности шам Массы же с монофр акционным
ШаМптомРтакого последовательного характера изменения усадКй
^показываю - Они .почти не дают разницы в усадке при ЙЗМе.
нении крутости шамота. Эти наблюдения согласуются с извод.
Sum положением, по которому плотность укладки зерен рав.
ного диаметра не зависит от размеров зерен, подобно тому как
это происходит при укладке равновеликих шаров.
Вместе с тем можно отметить, что массы с монофракцион-
ньвм шамотом при равной удельной поверхности его дают мень-
шую усадку по сравнению с 'массами, в 'которые введен поли-
фракционный шамот. Различие в усадке тех и других масс мень-
ше проявляется, если они изготовлены на крупном шамоте, и
становится более заметным в массах на шамоте с большой
удельной поверхностью.
Открытая, или кажущаяся, пористость об-
разцов уменьшается с ростом удельной поверхности шамота,
что корреспондирует происходящему при этом увеличению их
усадки. Открытая пористость образцов серии Н при обжиге до
температуры 1250° снижается от 36 до 17,2%, а при обжиге до
1300° —от 23,9 до 12,4%. При тех же температурах обжига мас-
сы серии Л показывают более высокую пористость: при 1250е
она изменяется в пределах 39,3—29,9%, а при 1300°—в преде-
лах 29—25,6%.
В массах с монофракционным шамотом какой-либо зависи-
мости открытой пористости от крупности шамота обнаружить
нельзя. Нарядх с этим можно видеть, что монофракционные
массы, которые, как мы отмечали выше, дают меньшую усадку,
показывают при равной удельной поверхности шамота более
ь к ) пористость по сравнению с лолифракционными масса-
ми. Указанное опять-таки находит себе объяснение в том, что
плотность укладки зерен шамота монофракционного состава
меньше^ чем у полифракционного, а пористость соответственно
выше. Р. Ма ель [105] определял плотность шамота различного
ранулометрического состава после утряски и установил, что<
аРСОиладании какой-либо одной фракции получаются вы-
(hna.i' начения пори тости независимо от того, является ли эта
депжяипт^л^ПН°' 1° мелкозеРнист°й. При утряске шамота, со-
поошепшяст 0ДНУ Фракцию крупнозернистого шамота (фракция,
" “ставшаяся на опте 9 от»/»’-
гавшие 61 1% ™	’ °Н полУчал значения пористости, дости-
объяснитьВЫтемИе поРистости можно, по нашему мнению,
то зерна шамота имеют угловатую форму

вследствие чего они укладываются менее плотно и увеличивают
пористость. Напомним, что максимальная пористость при
укладке шаров составляет 1— — , или 47,67%. Уменьшение по-
ристости с увеличением степени неоднородности частиц (увели-
чение количества фракций) отмечает и А. А. Агаджанов [50].
Он также указывает, что угловатые зерна укладываются менее
плотно и увеличивают пористость. Плотность укладки шамота в
50	100	150	200	250	300	350	400	450 Удельная поверл
ность шамота
в смг/г
Рис. 25. Зависимость механической прочности глинисто-шамотнои
керамики от удельной поверхности шамота
1 — массы с полифракционным шамотом; 2 — массы с монофракциоиным шамотом,
3 — массы с моно- и полифракционным шамотом
зависимости от гранулометрического состава детально иссле-
довал Э. К- Келер [108].
Механическая прочность обожженных образцов с
ростом удельной поверхности шамота существенно увеличивает-
ся (рис. 25). В пределах принятых нами температур обжига
нарастание прочности масс Н на глиняной связке, спекающейся
при более низкой температуре, идет интенсивнее, чем в массах Л
со связкой, имеющей более высокую температуру спекания. По-
вышение температуры обжига приводит к увеличению прочности
материала в обеих сериях масс. При равной удельной поверхно-
сти шамота и одинаковой температуре обжига прочность масс Н
выше, чем у масс Л.
Значения механической прочности всех масс обеих серий
приведены в табл. 20. Как «видно из таблицы, предел прочности
при изгибе образцов Н в зависимости от гранулометрического
состава шамота и температуры обжига колебался от 78,6 до
402,2 кг/см2.
93

Таблица
Предел № массы	Прочности пр>	, изгибе глинисто-шамотно Серия Н			й керамики в кг/см* Серия Л	]	
	Удельная по- верхность ша- мота В СМ1 2	при 125 88,8 78,6 79,3 95,1 103,6 113,5 126,3 125,8 132,6 163 175,9 208,8 203,8 214,8 216,2 238,2 281,6 288,7	при 1300* 87 86,6 104,6 103,3 110,7 120,6 141,4 126 141,8 166,6 185,4 230 210,1 231,7 258,7 268,6 313 402,2	при 1250° 38,3 42,7 40,3 45,4 51,8 52,9 49,5 60 65,3 95,5 71,4 122,5 79,4 130,2 148 169,8 163,7 166,5	при 1300* 40,3 46,4 47 49,8 56,5 56,2 58,8 66,5 78,2 103,6 80,4 134,5 91,5 155,2 172,6 182,7 209,3 242,9
1 2 3 14 4 5 15 6 16 7 17 8 18 9 10 11 12 13	83,9 90,1 98,1 102,5 107,8 119,3 131,9 133,9 170,9 212,3 221,9 290,7 311,9 312,9 339,6 371,7 411,7 461,5				
У образцов из масс серии Л предел
бе изменялся от 38,3 до 242,9 кг/см2. В
прочности при изги-
обоих случаях проч-
ность возрастает в 5—6 раз, что соответствует такому же при-
мерно увеличению удельной поверхности введенного в массы
шамота, которая изменяется в нашем случае в 5,5 раза (от 83,9
до 461,5 см2!г).
Таким образом, для глинисто-шамотной пористой кеРа0™кй
при обычном соотношении наполнителя и связки (70 и 30/о), а
также чаще всего применяемых фракциях шамота и температу-
рах обжига предел прочности обожженного материала изменяет-
ся прямо пропорционально первой степени удельной поверхности
шамота или обратно пропорционально действующему диаметру
зерен шамота. В нашем случае отношение действующих диамет-
275 = 55
ров для крайних по крупности фракций шамота равно —	°’
ии
При (рассмотрении кривых, иллюстрирующих ход изменения
прочности образцов в зависимости от гранулометрического со-
става шамота, обращает на себя внимание то обстоятельство,
что кривые масс, содержащих полифракционный шамот (кроме
кривой Н— 1300 ), ложатся выше, чем (кривые для масс с м°
нофракционным шамотом. Разница между абсолютными значе
ниями прочности образцов становится более заметной по меРе
уменьшения крупности зерен шамота.
94

Следует отметить, что с повышением температуры обжига
расхождения в показателях прочности масс с монофракцион-
ным и полифракционным шамотом нивелируются. Наибольшие
расхождения наблюдаются у образцов Л, обожженных при тем*
пературе 1250°, которая является для этого типа масс, содержа-
щих глину с более высокой температурой спекания, недостаточ-
ной, о чем можно судить по относительно малым значениям
предела прочности образцов. Для этих же образцов, обожжен-
ных при нормальной для них температуре 1300°, разница в
прочности становится значительно меньше. У образцов Н, обож-
женных при 1250’, что следует признать нормальным для масс
этой серии, содержащих новошвейцарскую глину, спекающуюся
при более низкой температуре, расхождение показателей проч-
ности мало заметно. При температуре 1300°, при которой по сути
дела получается уже некоторый пережог образцов Н, о чем сви-
детельствует и наступающее при этом снижение их проницае-
мости (подробнее об этом см. ниже), кривые масс с моно- и по-
лифракционным шамотом совпадают.
Таким образом, полученные результаты позволяют считать,
что механическая прочность глинисто-шамотной пористой кера-
мики в основном определяется удельной поверхностью шамота-
иаполннтеля и при нормальной для каждой массы температуре
обжига она почти не зависит от фракционного состава (коли-
чества фракций).
Таблица 21
Размеры пор и проницаемость глинисто-шамотной керамики
массы	Удельная Поверх- ность ша- мота в см- г	.Массы Н				Массы Л			
		диаметр макси- мальных пор в мк		водопроницаемость 7-Ю4		диаметр макси- мальных пор в мк		водопроницае- мость -р104	
		1250	1300	1250°	1300°	1250°	1300°	1250°	1300°
I	83,9	13,2	27,5		.	45	17,2	26	60	116
2	90,1	11	99	41	6	13,2	22	51	77
3	9ь. 1	9,4	20	36	5	11	16,2	44	53
14	102,5	И	18,2	  	2,8	12,2	16,2	44	—
4	107,8	8,2	18	5,4	4	11	13,2	10,9	21
5	119,3	7,4	16,2	—	—	11	13,2	—	—
15	131,9	6	11	8,5	2,5	8,2	13,2	—	—
6	133,9	6,6	11	3,8	1,6	11	11	—	—
16	170 9	5	9.4	3,4	0,6	8,2	11	—	6,6
7	212,3	5 2	8,2	1,8	0,9	5	8,8	1,3	2 ,
1 7 11	221,9	4,4	7,4	0,5	0,3	6,6	9,4	3,9	3,8
8	290,7	3	6	0,4	0,3	3,5	7,7	1,1	2
18	311 9	3,3	6	0,3	0,06	5,4	6,6	1,6	1,7
9	312,9	2,6	5,7	0,3	0,1	2,2	5,6	1	1,9
10	339,6	2,4	5,2	0,25	0,09	2,7	4,5	0,6	1.6
11	371 7	2,2	4,3			0,06	2,9	4	—	1,5
12	411 7	2	4	0,2	0,04	2,5	3	0,6	0,8
13	461,5	1,5	1,9		—	2	2,2	0,5	0,6
95

из масс обеих сер >	газопроницаемость более тОЧ110
в табл. 21. отмечали, ч	чем водопроницаемо^,
В	ЮРКИ»
характернее	даниоМ случае	вполне отражают
являются ТЦОказа1^д£^ии вменения свойств керамики в за.
ресующие нас
Удельная поверхность шамота в см2-и
Рис 26. Зависимость размера максимальных пор глинисто-ша-
мотной керамики от удельной поверхности шамота
висимости от гранулометрического состава введенного в массы
шамота.
Диаметры максимальных пор, как видно из ре-
зультатов определений, уменьшаются по мере увеличения дис-
персности шамота. Это справедливо как для масс из новошвеи-
царской, так и из латнинской глины.	„
При обжиге до 1250° размер максимальных пор у масс н
меньше, чем у масс Л; это объясняется более низкой темпера-
турой спекания новошвейцарской глины. При повышении тем-
пературы обжига до 1300° размеры максимальных пор увеличи-
ваются у масс обеих серий. Это можно объяснить тем, что про
исходит дополнительная усадка глиняной связки и вследствие
этого она местами отрывается от зерен шамота-наполнителя.
В результате на границе наполнитель — связка возникают
кие трещинки. При этом диаметры пор в массах серии И во
растают в среднем в 2 раза, а в массах серии Л—в 1,5 рзз ’
Вследствие неодинакового увеличения максимальных пор Р
96

личие в их диаметрах при повышении температуры обжига
становится менее заметным.
Степень дисперсности шамота влияет на размер максималь-
ных пор значительно с 1льисе, чем температура обжига масс
(рис. 26). В самом деле, при изменении удельной поверхности
шамота в 5,5 раза (от 83,9 до 461,5 см21г) диаметр максималь-
ных пор в массах обеих -серий изменяется в 8—9 раз три обжи-
ге до 1250 и в 13—14 раз при конечной температуре 1300°.
Проницаемость обожженных образцов из масс обеих
серий очень резко снижается при уменьшении крупности шамо-
та. Как показывают экспериментальные данные, водопроницае-
мость глинисто-шамотной пористой керамики изменяется обрат-
но пропорционально третьей степени изменения дисперсности
шамота у масс из латнинской глины и в несколько большей
степени — около 3,3 — у масс из новошвейцарской глины. Произ-
веденные нами впоследствии определения воздухопроницаемо-
сти на части образцов серии Н показали, что воздухопроницае-
мость обратно пропорциональна дисперсности введенного в мас-
сы шамота в степени 2,8—3
Различная степень влияния гранулометрии шамота на водо-
и воздухопроницаемость образцов может быть объяснена более
сложным механизмом фильтрации жидкости, зависящим от ря-
да физико-химических факторов (см. гл. I, § 3).
Размер максимальных пор, как было показано выше, изме-
няется в зависимости от дисперсности шамота примерно в сте-
пени 1,5, т. е. под влиянием этого фактора проницаемость изме-
няется гораздо сильнее, чем размер максимапьных пор. Прони-
цаемость при равной удельной поверхности шамота у образцов,
приготовленных из латнинской глины, выше, чем у образцов из
новошвеицарской глины. Различие в проницаемости керамики
той и другой серии становится особенно заметным в образцах,
обожженных при температуре 1300 '.
Обращает на себя внимание и то обстоятельство, что при
повышении температуры обжига от 1250 до 1300 проницаемость
образцов серии Л возрастает, в то время как проницаемость об-
разцов серии Н снижается. Это можно объяснить особенностя-
ми глин, заключающимися, в частности, в различной темпера-
туре спекания их и в связанной с этим неодинаковой пористости
обожженных масс. В образцах Н, как мы уже указывали, объем
открытых пор при повышении температуры от 1250 до 1300
уменьшается в 2 раза: у масс с наиболее крупным шамотом —
от 36 до 17,2% \ масс" с самым мелким шамотом—от 23,9 до
12,4%.
При равной температуре обжига в образцах Л значения
открытой пористости выше и, кроме того, с ростом температуры
она убывает гораздо меньше, чем у масс Н: у наиболее крупно-
пористой из масс Л она соответственно составляет 39,3 и 29,9%,
У самой мелкопористой — 29 и 25,6%.
7 А С. Беркман
97

И““" Г„2”еш““"ией”ь“ Лр“”“р”» »»»'>“»TSpC55
:“==	“==ж.р"ё?
температурой обжига M C сер	„ глины> спекающейся Пви
рии Л 1300°. Для масс из -па™“ ура 1250° является НеТ
статочной и не дае	отерытая п,орИстость масс Н сиЛь
снижается в материале возникают закрытые поры, и черепок в
пбпюм получается «пережженным». В .результате, несмотря На
увеличение размеров единичных; максимальных пор, проницае.
мость керамики из новошвейцарскои глины падает.
Увеличение размера максимальных пор является нежела
тельным для пористой керамики, в особенности в тех случаях,
когда она используется в качестве фильтра для механической
очистки суспензии и газов и тем более когда о*на должна слу-
жить для бактериологической фильтрации. Если к тому же с
повышением температуры обжига проницаемость материала
уменьшается (как, например, у .масс из новошвейцарскои гли-
ны) и тем самым понижается производительность фильтра, при-
менение излишне высокой температуры обжига становится со-
вершенно неоправданным и нецелесообразным. Напомним, что
механическая прочность черепка при повышении температуры
обжига возрастает сравнительно (мало и во всяком случае, не
компенсирует потери производительности изделия.
Сказанное позволяет прийти к выводу о том, что температура
обжига пористой керамики должна устанавливаться с обяза-
тельным учетом особенностей применяемых глии, в частности
температуры их спекания. Лучшие результаты получаются, ког-
да о )жиг производится при температуре, отвечающей макси-
мальному уплотнению глины. Эту температуру определяют на
основании данных дилатометрического исследования.
Отмеченные выше зависимости водопроницаемости глини-
ам тнои керамики от удельной поверхности введенного
в массы шамота показаны на рис. 27.
Как видно из рисунка, при температуре обжига 1250° про-
ницаемость масс Н в общем зависит только от степени дисперс-
□иато шамо.а, а в ма :ах Л при такой температуре обжига на
пионный аРоницаемости> кроме того, оказывает влияние и фрак-
цаемость иас1-лВ шамота: ПРИ монофракционном шамоте прони-
цаемость несколько выше.
мы.Усеоий^о Ч |Паа^’1юдается при обжиге масс рассматривав-
том ложатся нижа Ье масс с моноФракционным шамо-
том, а для масс п’^ЧеМ Кр ВЫе масс с полифракционным шамо-
совпадают	ривые с моно- и ‘Полифракционным составом
ной т'емператуо^'г1'Д-'1Я глинисто'шамотных масс при норма.'ь-
температуре оожига основным фактором, определяющим
98

проницаемость 'материала, является дисперсность шамота. Вид
глины, используемой в 'качестве связки, также существенно
влияет на -проницаемость пористой керамики, в особенности,
при равной температуре обжига.
В качестве иллюстрации могут служить сравнительные дан-
ные испытания образцов из масс, содержащих шамот практи-
чески равной дисперсности, но различающихся природой глины.
поверх пость
шамота в смг/г
Рис. 27. Зависимость водопроницаемости глинисто-шамотнои керамики
от удельной поверхности шамота
2 — массы с полифракционным шамотом; 2 — массы с монофракционным шамотом; 3—мао
сы с моно- и полифракционным шамотом
Это образец № 1 из массы, содержащей новошвейцарскую гли-
ну, и шамот с удельной поверхностью 173 см2)г, а также образец
№ 2 из массы, приготовленной из латнинской глины и шамота,
имевшего удельную поверхность 171 см2!г. Воздухопроницае-
мость образца № 1, обожженного при температуре 1300, равна
0,058, а образца № 2, обожженного при такой же температуре,
составляла 0,222 Л13,с.п м2 мм вод. ст. час.
Существенное различие в проницаемости образцов из обеих
масс объясняется особенностями их структуры, характеризуе-
мой распределением объемов лор по размерам в обожженном
материале. Данные соответствующих порометрическпх опреде-
лений (для 29 интервалов размеров пор) приведены в табл. 22.

ил -ич структурных кривых, показанных на рис.
Это видно из ск ^ференциальных кривых рис. ц J
В отличие “5 едтавлиют собой объемы пор, првдщ^
“™ »*““ ИХ РаЗМСР°’' ’ ”а™”*
6	5	4	3	2 LgD(Sefi)
V™ 1,576	15,76	157,6	1576 Р в кг/смЧ
Рис. 28. Кривые распределения объемов пор по размерам в глини-
сто-шамотной керамике
Таблица 22
Распределение объемов пор по размерам в глинисто-шамотной керамике
Диаметры пор в мк	Образец 1	Образец 2	Диаметры пор в мк	Образец 1	Оорззеи 2
	объем пор в ся3/г-103			объем пэр в см3г Ю1	
> 104,4 104,4 —62 62	—44,1 44,1 —34^2 34,2 —27,9 27,9 —23,6 23,6 —20 4 20,4 —18 18 —16,1 16,1 —14 6 14,6 — 9’ 9 — 7 7 — 4,8 4,8 — 3,7 3.7 — 2,51 2.51— 1.39 100	1,054 2,248 1,97 3,58 4,829 6,521 14,625 18,26 14,958 27,225 17 14 10 4 4 2	2,776 85,012 0,89 0,996 1,957 0,818 10,109 11,458 14,127 9,359 7 8 10 5 6 10	1 1,39 — 0,97 0,97 — 0,61 0,61 — 0,31 0,31 — 0,16 0,16 — 0,08 0,08 — 0,05 0,05 — 0,039 0,039— 0,031 0,031— 0 026 0,026— 0 022 0,022— 0 02 0,02 — 0,017 0,017— 0,016	0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1	6 8 3 3 2 0 1 0 1 0 1 1 1 210,502
			Общий объем нор	151,27	

ла оси абсцисс показаны диаметры пор в логарифмическом
масштабе.
Из представленных данных и кривых можно видеть, что
суммарный объем пор в образце № 1 меньше, чем в образце
№ 2. При этом объем крупных пор—диаметром более 62 мк,
играющих основную роль в проницаемости, в образце № 1 ра-
вен 3,302- 10 см^/г, или всего лишь 2,2% от общего объема
всех пор, в то время как в образце № 2 он достигает 87,788-
. 10 3 или 41,7%. Максимум кривой в образце № 1 при-
ходится на поры в интервале 16,1 —14,6 мк, а в образце № 2
он находится в интервале 104,4—62 мк.
Из рассмотрения приведенных данных и кривых распреде-
ления становится понятным почему проницаемость образца,
приготовленного на латнинской глине, значительно больше, чем
у образца из новошвейцарской глины.
Результаты наших исследований зависимости свойств гли-
нисто-шамотной проницаемой (керамики от гранулометрии на-
полнителя согласуются с данными других авторов, занимавших-
ся изучением шамотных масс. Хотя работы этих исследователей
были главным образом посвящены огнеупорным материалам,
их выводы представляют интерес для изучаемых нами мате-
риалов, так как, по сути дела, огнеупоры являются одним из ви-
дов пористой керамики.
Влияние главнейших технологических факторов на свойства
шамотных масс, применяемых в стеклоделии, было подробно
исследовано коллективом сотрудников керамического института
и завода ЛЕНЗОС [109]. Измельченный шамот просеивали на
пяти ситах и в каждую массу вводили одну из фракций. В табл.
23 показаны предельные значения диаметра зерен в отдельных
фракциях шамота и подсчитанные нами удельные поверхности
его (для расчета принят удельный вес 2,7). Массы состояли из
45°о шамота латнинской глины, обожженной при 1450°, и 55%
сырой латнинской глины, служившей связкой.
К. Келер, В. Зубчанинов,
М. Зубов [109] указывают, что
по мере укрупнения шамота
сопротивление разрыву умень-
шается и что с увеличением
температуры обжига сопротив-
ление разрыву для всех пяти
масс быстро возрастает вплоть
До 1240° и дальше, по-видимо-
му, остается постоянной (табл.
24). Добавим от себя, что для
масс, обожженных при равной температуре,
ию также уменьшается по мере увеличения
мота.
Таблица 23 Характеристика шамотов		
Фрак- ция	»| Диаметр зерен в мм	Удельная по- верхность в см'^г
1	0	—0,18	246,9
2	0,18—0,23	108,4
3	о, 46—0,52	45,3
4	0,79—0,96	25,4
5	2,06—2,38	10
сопротивление сжа-
крупности ша-
101

	мрханическая прочность шамотных масс (монофракционныи шамот)			^ЛЦцц
	Удельная поверх- ность шамота в см /г	Температура обжига в град.	Предел прочности в 	—  .	° С	
№ массы			при разрыве |	
I	246,9	600 900	20,9 38,3	200 472
		1240	99,9	867
		1340 1440	98,2 104,8	829 1 131
II	108,4	600 900 1240 1340 1440	16,1 24,3 64,6 63,8 58,5	148 233 483 317 390
				
III	45,3	600 900 1240	* И,1 14,2 38,8	118 179 162
		1340	39,7	233
		1440	38,9	168
IV	25,4	600	8,7	101
		900	11,8	141
		1240	16,9	160
		1340	28,6	139
		1440	27,9	121
V	10	600	6	——
		900	9,2	—
		1240	16,4	—
		1340	16,6	—
		1440	19 2	—
В ассматриваемои работе в некоторые массы вводили поли-
фракционный шамот, называемый авторами «синтетическим 
Он состоял из смеси всех пяти фракций в следующих соотноше-
ниях:	J
Фракции.......................... 1	2	3	4	5
°о содержания................ 60	90	11	7	2
Н. Н. Качалов [109] справедливо подчеркивает, что «вве‘
нием в массы такого синтетического шамота состоящего из
чивяатченных количеств шамота различных фракций, обеспе
вает я лучшая повторяемость их состава, чем если бы ввести
102

просто шамот, .пропущенный через сито с отверстиями в 1 мм,
так как в этом последнем случае никогда не могло бы быть
уверенности в том, что количественное соотношение между зер-
нами разной крупности достаточно постоянно».
Он отмечает, что «почти всегда свойство смешанной массы
оказывалось весьма близким, нередко совпадающим, со свойст-
вом массы, составленной на шамоте самой мелкой фракции» и
что «изучением тех законов, которые управляют действием сме-
шанных шамотов, предстоит еще заняться».
Судя по рассмотренным выше данным наших исследований,
проведенных на ряде масс с моно- и полифракционными шамо-
тами, близость свойств массы VI, приготовленной на синтетиче-
ском шамоте (см. табл. 25 и 26), и массы I, содержащей самый
мелкий монофракционный шамот (см. табл. 23), следует объяс-
нить тем, что значение удельных поверхностей шамотов, введен-
ных в эти массы, также близки. Это, в свою очередь, объясняет-
ся тем. что синтетический шамот в большей своей части (60%)
состоит из самого мелкого шамота и содержит очень мало круп-
ного шамота. Согласно нашему расчету, удельная поверхность
синтетического шамота, примененного в рассматриваемой рабо-
те. равна 176,6 см2)г (табл. 25).
Таблица 25
Удельная поверхность синтетического шамота
V фракции	Упетьная поверх- ность фракций в с и- г	Содержание фрак- ций в синтетическом шамоте в %	Удельная поверхность синтетического шамота в см-г
1	246,9	60	148,14
2	108,4	20	21,68
3	45,3	11	4,98
4	25,4	7	1,78
			0,02
5	10	2			
			176,6
Как видно из таблицы, основная часть удельной поверхности
синтетического шамота образована наиболее мелким шамотом:
148,14 с.ч21г, или 83,8%. На долю двух фракций наиболее круп-
ного шамота (фракции 4 и 5) приходится всего лишь 1,8 см2!г,
или 1% от суммарной удельной поверхности.
По признаку крупности шамота масса VI занимает среднее
положение между массами I и II. Поэтому и по свойствам эта
масса занимает промежуточное место между массами I и II.
Изменение прочности сравниваемых масс в зависимости от
температуры обжига графически показано на рис. 29 и 30.
Некоторыми исследователями уже давно отмечалось, что
определением газопроницаемости можно получить своеобразную
103

Предел прочности при сжатии в кг/см*	ппвпп. „„
Предел прочности при разрыве в кг/см2
Рис. 29. Предел прочности при разрыве шамотных масс
Рис. 30. Предел прочности при сжатии шамотных масс
104

что «газопроницае-
черепка
характеристику керамического материала, которая не может
быть заменена характеристиками, получаемыми при других ви-
лах испытаний [ПО].
Ю. Квашенинников и К.
Куманин [271 приходят к вы-
воду, '	...
мость шамотного
является свойством, которое
безусловно необходимо
включить в круг обычных
керамических испытаний, ес-
ли только мы хотим, чтобы
наше знание изменений, про-
исходящих в черепке при об-
жиге, было достаточно пол-
ным».
Они отмечают, как общее
Таблица 26
Механическая прочность
шамотной массы VI
(на полифракционном шамоте
удельной поверхностью 176,6 см2/г)
Температура обжига в град.	Предел прочности в кг см2	
	при разрыве	при сжатии
600		203
900	30,8	378
1240	86,4	557
1340	90,6	698
1440	98,4	794
правило, что газопроницае-
мость под влиянием производственных факторов изменяется го-
раздо сильнее, чем два других исследованных ими свойства (во-
допоглощение и усадка). При этом считают, что температура об-
жига черепка оказывает наибольшее влияние на его проницае-
мость и что крупность зерна стоит на втором месте.
Обратимся к полученным ими (табл. 27) эксперименталь-
ным данным (удельные поверхности шамота подсчитаны нами).
Газопроницаемость шамотных масс.
Таблица 27
.4 массы	Количество отверстий на 1 см2 сита	Удельная поверх- ность шамота в см'21г	лсм Газопроницаемость в		—- см- мм вод.ст.час		
			1000°	1200°	1300°
9	64—144	37,2	1,43	6,77	8,18
8	144—900	70	0,31	1,55	1,71
7	900—2 500	140	0,09	0,2	0,33
Все массы содержали 50% латнинской глины и 50% шамота
из той же глины, обожженной при температуре 1300°.
Как видно из данных таблицы, с уменьшением удельной по-
верхности шамота в 3,6 раза (от 140 до 37,2 см2/г) газопрони-
цаемость масс в среднем возрастает в 25 раз.
При повышении температуры обжига от 1000 до 1300 газо-
проницаемость возрастает в среднем примерно в 5 раз.
Из экспериментальных данных авторов видно, что по степени
влияния на газопроницаемость на первом месте стоит грануло-
метрия шамота, а не температура обжига масс.
105

Детел [ПИотме^а^
на физико-механические щамота чрезвычаино влияет на
гранулометрический сост	о материала: она резко СНиЖа^
духопронинаемость огнеу н жания мелкого шамота и уМе '
ся по мере увеличении	среднего. При этом механически
шения количества кР'^«Хельпо возрастает.
прочность материала чины зерна На газопроницаемость Da
Большое влиян	возрастание размеров пор и Пр0£и
'ц^м°™ти пр? увеличении крупности зерен наполнителя в г.^
Хо шамотных массах фильтрационной .керамики указыва!0т
также Н Е Колюн [ИЗ] и Л. А. Вихирева [114].
Влиянию гранулометрии шамота на свойства огнеупоров по-
священы работы ряда авторов [115—121]. Выводы этих исследо-
общем корреспондируют тем, что оыли изложены на-
§ 3. ШАМОТНО-БЕНТОНИТОВЫЕ МАССЫ
вателеи в
ми выше.
Массы этого типа содержали связку в виде высокодисперс-
ной весьма пластичной бентонитовой глины и обладали значи-
тельными преимуществами перед другими массами. В массы,
предназначенные для изготовления фильтров к шланговым сва-
рочным автоматам [122], был введен шамот различной круп-
ности. Его готовили из новошвейцарской глины, обожженной
при 1320. Связкой служил оглаплинский бентонит. Массы со
держали 85% шамота и 15% бентонитовой глины. Образцы го-
товили методом пластического формования и обжигали при
температуре 1300°.
Испытания образцов показали, что с ростом удельной по-
верхности шамота воздухопроницаемость материала, равно как
размеры пор, снижалась (табл. 28).
• Таблица 28
Проницаемость и размеры пор бентонитовой керамики
для фильтров к шланговым автоматам
№ массы	Удельная поверхность шамота в см1 г	Возд}'хопроницасмость 	 w;j с и	Диаметр пор в чк	
			максимальных	средних гидравлических
		-иа мм вод.ст.час		
1	102,5	11,6		
2	144,2 171		66	67
3		7,3	43	55
4	194	4,3 4	36 31	42 39
мотно-бентонитовых° мясгИЧеСКПе хаРактеРистикн некоторых п|а‘
плит для аэрирования пппоНСП°Л?зуемь,х в качестве материи-13
10б	₽ ”Я поРОШкообразных материалов [1231, прел-

ставлены в табл. 29. В состав масс входило 85% шамота из
дружковской глины, обожженной при температуре 1300°, и 15%
бентонитовой глины огланлинского месторождения. В целях по-
вышения механической прочности плит в необожженном состоя-
нии в шихту вводили 5% сульфитцеллюлозного экстракта. Об-
разцы были изготовлены методом полусухого прессования и
обожжены при температуре 1250°.
Таблица 29
Основные физико-технические характеристики
шамотно-бентонитовой керамики для аэроплит
№ масс I	Удельная поверхность шамота в см '2 г	Предел прочности при сжатии в кг см2	Воздухопроницаемость .и3 см	Диаметр максимальных пор в мк	Средний гидравлический диаметр пор в мк
			В	2	Д лг мм вод.ст.час		
1	136	458	5,4	63	48
2	179	—	1,3 .	41	26
3	200	686	0,42	  " 	15
4	277	706	0,35	18	14
Массы для аэроплит, так же как и массы для фильтров
шланговых автоматов, показывают рост проницаемости и разме-
ров пор по мере укрупнения введенного шамота. Механическая
прочность при этом изменяется в обратном направлении: с
укрупнением зерен шамота она убывает (рис. 31 и 32).
Повышенная проницаемость керамики для фильтров шлан-
говых автоматов по сравнению с аэроплитами может быть объ-
яснена более высокой температурой их обжига.
Интересно отметить, что -средний гидравлический диаметр
пор, определяющий степень проницаемости материала, больше,
чем диаметры «максимальных» пор в фильтрах для шланговых
автоматов, которые обожжены при 1300°, в то время как в аэро-
плитах, которые обожжены при более низкой температуре—1250°,
средние гидравлические диаметры меньше диаметров «макси-
мальных» пор (рис. 32). Возрастание среднего гидравлического
диаметра при повышении температуры обжига шамотно-бенто-
нитовых масс и приводит к повышению их проницаемости.
Шамотно-бентонитовые массы для плит фильтрпрессов 124],
крупнопористых фильтров с диаметром «максимальных» пор
более 100 мк 125] и для звукопоглощающей керамики, у которой
диаметр «максимальных» пор измерялся сотнями микронов [126],
показали в общем такое же влияние гранулометрического соста-
ва шамота на свойства обожженного материала, как отмеченное
выше.
107

A — аэроплиты; Ш — фильтры к шланговым автоматам
Удельная поверхность шамота в см^/г
висимость диаметра пор шамотно-бентонитовой керамики от
удельной поверхности шамота
А — аэроплиты; Ш — Лии.т™.,.
пос „ланг°вь1м автоматам; 1—средний гидравлический диаметр
°Р.	— диаметр максимальных пор
108

§ 4. МАССЫ ТИПА ФАЯНСОВЫХ
Влияние гранулометрии 'было проверено нами и на мелко-
пористых, малопроницаемых массах типа твердого фаянса,
предназначавшихся в качестве материала для фильтров [106] и
диафрагм электролизеров^ [127]. Рассмотрим серию из восьми
масс, имевших следующий состав (в % по сухому весу):
глина новошвейцарская ............................... 31
каолин глуховецкий....................................34
кварцевый песок люберецкий........................... 35
Массы готовили мокрым помолом всех компонентов в шаро-
вой мельнице. Степень помола контролировали по остатку на
сите 10 000 отв1см2 (табл. 30).’
Масса № 8 была получена
ванием массы № 7 через сито
ОТв/см2.	помола фаянсовых масс
просеи-
10 000
Таблица 30
Напомним, что массы для хозяйст-
венного фаянса обычно имеют оста-
ток 1,5—2%, а для санитарно-строи-
тельного фаянса остаток 10—12% на
сите 10 000 отв!см2. Таким образом,
принятая в нашем исследовании грану-
лометрия масс имела более широкий
диапазон, чем в производстве фаянса
различного назначения.
Наименее дисперсная масса № 1,
наиболее дисперсная масса № 8 и
промежуточная по дисперсности мас-
са № 4 были, кроме того, подвергнуты
седиментационному анализу. Полный
№ массы	Остаток на сите 10 000 отв см3 в %
1	16
2	12,2
3	9,4
4	6,4
5	3,1
6	2,5
7	1,1 0
8	
гранулометрический сос-
тав этих масс, полученный на основании данных ситового и седи-
ментационного анализов, представлен в табл. 31.
Таблица 31
Гранулометрический состав фаянсовых масс
№ массы	Содержание фракций в %				
	210—85 мк	85—60 мк	60—50 мк	50—10 мк	< 10 мк
1	5,44	10,56	82,27	1,24	0,49
4	1,84	4,56	87,44	3,31	2,85
8	0	0	89,98	4,38	5,64
В отличие от рассмотренных выше глинисто-шамотных масс,
содержавших 30% глины, количество глинистых компонентов
109

uv массах составляло 65%. Это обстоятель-
(связки) в Фая”соЛ тонкий помол масс позволили получить
ство, а также более тоН™ ый материал с мелкими порами
после обжига плотный, про	ИНиги)
(рис. 33 и 34-м'и^рп°£жены при температурах 1250 и 1280°, ЧТо
Образцы были обожж	F’	влияния гранулометриче-
позволило параллельно	влияние температуры обжига на
масс „ .
табл. 32.
-технические характеристики фаянсовых масс
Характеристика	Темпера- тура об- । жига в град.	№ массы							
		1	2	3	4	5	6	7	8
Остаток на сите 10 000 отв[см2		—	16	12,2	9,4	6,4	3,1	2,5	1,1	0 '
Рабочее водосодержа- ние в %			24,4	24,9	26,9	26	26,5	26,5	26,2	26,4
Усушка в % ....	—	6	6,2	6,4	6,2	6,7	6,6	6,8	6,5
Усадка в %	.	f 1250 ( 1280	9,2 11,7	9,8 12,8	9,9 12,7	9,9 12,4	9,8 13	9,9 12,9	9,9 13,5	9,9 12,9
Водопоглощение в %	f 1250	H,6	11,9	12	H,2 6,9	11,6	11,5	11,8	10,2
	| 1280	7,9	7,3	7,2		6,7	7,2	6	5,2
Предел прочности при изгибе в кг! см2	. . .	f 1250	133	214	216	227	238	236	251	278
	t 1280	228	231	249	323	368	378	395	411
Диаметр максималь- ных пор в мк		J 1250	0,68	0,66	0,63	0,5		0,49	0,46	0,37
	l 1280	0,7	0,68	0,63	0,51	0,52	0,49	0,47	0,39
Водопроницаемость									
Л13 см	f 1250	0,23 0,26	0,22 0,25	0,15	-		0,12 0,18	0,13 0.16	0,13 0,13
В	~~— м2 мм вод ст.час	1 1280				0,25	0,19			
Кажущийся удельный вес в г/см*		f 1250	1,92	1,94		2,02	1,95		1,9	1,94
Открытая пористость	I 1280	1,96	1,96	2,04	1,99	2,01	1,99	2,02	2,1
В %		1 1250.	22,3	23,3	24	22,3	23,2	23	23,6	21,4
	1 1280	15,5	14,3	14,4	13,8	13,4	14,4	12	10,9
масс,
nnJ^anHHbIe’ полУченные при исследовании фаянсовых
позволяют отметить следующее.
шиеп^моп’, изготовленные из масс этого типа, имеют неболь-
теоистик	И мал1ю проницаемость. Значения этих харак-
ности массы Мя1ерН° Убв,вают *по мере повышения дпсперс-
териал обладает высокой механической пр°4'
НО

ностью. Она заметно возрастает с уменьшением крупности
массы*
В 'исследованном диапазоне дисперсности масс возрастание
механической 'прочности .происходит с уменьшением крупности
массы примерно в такой же степени, как и снижение водопро-
ницаемости. Это дает основание сделать вывод: при изготовле-
нии фильтров из масс типа фаянсовых целесообразно ориенти-
роваться на более мелкий помол массы. Так как механическая
прочность при этом возрастает, можно уменьшить толщину сте-
нок фильтра и тем самым сохранить требуемую пропускную
способность его. Положительной особенностью фильтров из
дисперсных масс является их меньший размер пор, что всегда
предпочтительно, в особенности в тех случаях, когда фильт-
ры используются для тонкой механической очистки суспензий
или для получения стерильных фильтратов.
По мере уменьшения размеров .пор газопроницаемость также
убывает, но в меньшей степени, чем водопроницаемость. Поэто-
му при 'изготовлении фильтров для газов особенно важно при-
менять по возможности более дисперсные массы, которые в
обожженном виде обладают высокой прочностью, потому поз-
воляют уменьшать толщину стенок фильтра.
Что касается температурного фактора, то, как это видно из
приведенных выше данных, при повышении температуры обжи-
га такой керамики до 1280 проявляется некоторая тенденция
к увеличению проницаемости, а размеры максимальных пор при
этом практически не изменяются. При повышенной температуре
обжига показатели механической прочности более или менее за-
метно возрастают. Поэтому вполне обоснованным является и
второй вывод, сводящийся к тому, что пористую керамику из
масс типа фаянсовых следует обжигать при повышенной темпе-
ратуре.
Мелкопористые диатомитовые массы для трубчатых диаф-
рагм [128] и фильтров для бактериологической очистки 129], а
также кварцево-глинистые массы [125] показали те же законо-
мерности влияния гранулометрии наполнителя, что и другие
изученные нами массы.
3. II. Симхович [130], исследовавший щелочеустойчивую
фильтрующую керамику, также отмечает повышение проницае-
мости и снижение механической прочности по мере укрупнения
зерна наполнителя.
М. А. Матвеев и К. А. Смирнова [34] показали это на пори-
стых силикатных изделиях со связкой из жидкого стекла. Они
указывают, что проницаемость и механическая прочность у масс
с наполнителем в виде глиняного шамота выше, чем у масс, со-
держащих кварцевый песок. Это вполне согласуется с результа-
тами наших исследований, на основании которых мы во всех
случаях предпочитаем шамот кварцу в качестве наполни-
теля.
111

свойств обожженных изделий. Н. Н. Качалов [109] подчеркивает,
паииыр ояда исследовании наших и дРУрил, .
ПрИВпоекНазывают что гранулометрический состав напо^
авторов показывают, в существенно влияет на свойств
.,л гто стег 1ениТвлиянияСэтот фактор должен быть по^аТ
п₽нена первое место. Гранулометрия наполнителя особенно СйЛь.
Ле аЛТется на проницаемости материала. Это обязыВает
пои^зготовлении проницаемой пористой керамики к очень стро.
гомУ соблюдению заданного состава наполнителя. При исполь-
зовании полифракционного наполнителя, что в ряде случаев
явтяется целесообразным (например, в целях лучшего использо-
вания всех фракций наполнителя, получаемых при помоле), его
следует набирать из отдельных фракции, а не ограничиваться
просевом молотого материала через одно какое-либо сито. Только
набором строго определенных фракции зерен шамота можно
обеспечить постоянство состава и тем самым стабильность
свойств обожженных изделий. Н. Н. Качалов [109] подчеркивает,
что при использовании нефракционированного шамота, пропу-
щенного через одно сито, не может быть уверенности в повто-
ряемости гранулометрического состава шамота. К. Н. Смир-
нова [131] в этом вопросе придерживается другой точки
зрения.
При проведении работы по бактериальным фильтрам было
замечено, что зерновой состав исходного шамота имеет большое
значение даже в том случае, когда он после бегунного помола
подвергается дополнительному измельчению в шаровой мель-
нице. Н. Е. Кол юн и др. [132] пишут, что «далеко не безразлично,
имеем ли мы дело с шамотом, который после бегунного помола,
не рассеянный на фракции, вместе с пылью домалывался в ба-
рабане до определенного остатка на сите 10 000 orelcM2, или с
шамотом, который после бегунов фракционировался, и уже
элько одна определенная фракция мололась в барабане». Они
считают, что фракционирование шамота увеличивает скорость
фильтрации через обожженные образцы почти в 2,5 раза
авнению с образцами, приготовленными на нефракциониро-
ванном шамоте. На размерах пор это сказывается в меньшей
степени. Целесообразность предварительного фракционирования
и х дного шамота перед помолом в шаровой мельнице была по-
ка нами при проведении исследований глиноземистых
П28] аГМ' пРе>3'назначенных Для электролитических процессов
ЖпД^Г^ЯЗНеННе ФРакциониР°ванного шамота зернами др}гих
ватепкчп сказь1вается на структуре пористой керамики и, следо-
замрткп ’гот 3 ее ФИзико’технических характеристиках. Особенно
пыли тРУктуру пор материала изменяет примесь шамотной
чистота^асседя3 п^имеРе шамотно-бентонитовой керамики, как
<р'.™5 Го™, еГДш	“ "Р™ "аТерИ’о”‘
был изготовлен из массы с тшательно °
112

' сеянным шамотом фракции 400__onn / о
| всего лишь 1 % зерен, проходивших чео^ ’В Нем ^ржался
। Шамот массы образца 2 ппа А чеРез сито 900 отн/слЛ
900—1 600 оге/с«2 как показала проверка ""л Задана Фракция
kZS 900“™
W 200 100 60 40 20 108 6 4 2 1 0,6 0,4 0,2 0,1 0,060,04 0,02 0,01 0 вмк
6	5	4	3	2 LgD(DeA)
Рис. 35. Структурные кривые шамотно-бентонитовой керами-
ки при различном фракционном составе шамота
Как видно из рис. 35, образец 1 дал типичную для узкофрак-
ционного шамота кривую распределения объемов пор по разме-
рам: на ней имеется отчетливо выраженный максимум в неко-
тором интервале, где сосредоточена основная масса пор. У об-
разца 2 вследствие загрязненности шамота зернами смежных
Фракций кривая имеет иной характер: на ней нет сколько-нибудь
определенного максимума, наряду с порами среднего размера
в материале имеется большое количество мелких, а также
крупных пор.
Фракционирование наполнителя необходимо вести таким
образом, чтобы фракции шамота не содержали зерен крупнее и
мельче заданных размеров. Для отделения фракций крупных
зерен и рассева их мы рекомендуем применять механизирован-
ные сита, а для мелких фракций — воздушные сепараторы.
В А Беркман

ГЛАВА IV
nnudHMF ПРИРОДЫ И КОЛИЧЕСТВА СВЯЗКИ
ВЛ „Д СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
8 1. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ И КОЛИЧЕСТВА ГЛИНЫ
Природа сырьевых компонентов и их соотношение в Массе
оказывают значительное влияние на свойства обожженной ке-
РаМВ предыдущей главе мы показали, что шамотные массы, со-
держащие связку в виде латнинской глины, дают при повышении
температуры обжига рост проницаемости материала, а пр0Ш1.
ц емость масс на новошвейцарской глине при этом убывает. Мы
объяснили это различием химико-минералогического состава
глин и связанных с этим особенностей их физико-технических
свойств в том числе температуры спекания. Уменьшение газо-
проницаемости при повышении температуры обжига образцов
пластического формования, содержащих часов-ярскую глину,
отмечают и другие исследователи [133].
Напомним,’что, согласно Государственному стандарту [134]
за температуру спекания глин принимают температуру, при ко
торой водопоглощение черепка не превышает 5%. Водопогло-
щение, отвечающее точке спекания, достигается у новошвейцар-
ской глины уже при температуре около 1080 , а у латнинской—
при температуре, доходящей до 1300 (табл. 33).
Таблица 33
Водопоглощение обожженных глин
Вид глины	Водопоглощение в % при		
	1050	1150°	1320
Латнинская 	 Новошвеицарская ...	20,5 6,81	13,1 0,71	3 26 0,56
иягпп агЛ^е “ 5Ь исследовавший физико-технические свойства
ппиполр	ленинской глин (по химико-минералогичес и
скихР) к мп ® !НцаРская Г пина относится к группе часов-яр-
второй" По рт Т’ ЧТ° пеРвая глина спекается значительно ран е
о"Х"\"к°сХм”„"В“'';,14?',<а	ГЛИНЫ ДОСТИГЛИ
пературы набпюпяГт^ ’ и при дальнейшем повышении тем
сравнительно ухТенннм УеНЬШение Усадки, «протекаю^
идет с большей быстротой» П°М Д° 1340 ’ П0Сле чег0 °Н° ' «
Резко выраженный пережог гли'ны™" темпёРатУРе наблюдает
114

О различии химико-минералогической природы рассматри-
ваемых глин говорит приводимая ниже табл. 34, заимствованная'
у В. Искюля [136].
Таблица 34
Минералогический состав глин в %
Наименование минералов
Латнинская глина
Часов-ярская пина
Каолинит .... ...............
Кварц. ........................
Слюда . ....................•	-
Свободный водный глинозем . . .
Рутил ................... ...	,
Другие примеси, нс поддающиеся
учету .... ....................
83
9
3
2,5
2.5
53
17,5
26
1.2
Обо глины являются весьма мелкодисперсными. Содержание
(частиц <0,01 мм составляет в латнинской глине 98,77%, а в ча-
сов-ярской— 99,84%. В обеих глинах подавляющее количество
частиц <0,01 мм складывается из частиц <0,001 мм, причем
латнинская глина содержит их 77—83%, а часов-ярская —
89-95% [136].
П. Земятченскпй [137] относит часов-ярскую глину к I клас-
су пластичных глин (по классификации Аттерберга), ее число
пластичности 19,5; латнинская же находится почти на границе
между I и II классами — ее число пластичности 14,4. По методу
Земятчепского соответственные показатели пластичности 5,4 и
3,85.
Для выяснения влияния количества глиняной связки на
свойства шамотной пористой керамики мы приготовили две се-
рии масс с различным содержанием глин новошвейцарскои и
латнинской. Во все массы вводили шамот из той же глины, что
и связка. Был применен монофракционный шамот № 1 с круп-
ным зерном (сита 400—576 отв/см2), монофракционный шамот
№ 3 с относительно мелким зерном (сита 2 500—4 900 отв/см2)
и почифракционный шамот № 2, представлявший собой смесь
зерен семи фракций поровну каждой (начиная от фракции
400—576 отв/см2 и кончая фракцией, прошедшей через сито
10 000 отв/см2),
Массы из новошвейцарской глины обозначались маркой МН,
из латнинской — маркой Л1Л. Массам обеих серии были, кроме
того, присвоены номера в виде дроби, в числителе которой—про-
центное содержание связки, в знаменателе—i омер шамота.
Составы масс обеих серий показаны в табл. 35.
Образцы готовили методом пластического формования. Мас-
"Ь! с крупным шамотом, содержавшие 20% глины, вследствие
^Достаточной пластичности с трудом поддавались формованию.
8*
115

массы с более мелким шамотом формовались Луч. Две другие	‘ ости массы при использовании круп” S«»S!;от"счалось ’ л"тератур' и				
[137, 138J. № массы	Составы глинисто-шамотных масс			Таблиц Удельная поверхность шамота в см^г
	Состав массы в %				№ шамота	
	шамот	глина		
20/1 30/1 40/1	80 70 60	20 30 40	1	83,9
20/2 30/2 40/2	80 70 60	20 30 40	2	212,3
20/3 30/3 40/3	80 70 60	20 30 40	3	221,9
Все образцы обжигали при температурах 1250 и 1300°. Это
позволило наряду с исследованием влияния количества связки
дополнительно выяснить влияние температуры обжига на свой-
ства глинисто-шамотной проницаемой керамики.
Микрофотографии некоторых масс с различным содержани-
ем латнинской глины и крупным шамотом № 1 представлены на
рис. 36 (см. в конце книги) и масс того же рецептурного соста-
ва, но из новошвейцарской глины — на рис. 37 (см. в конце
книги).
Как видно из рисунков, образцы обеих серий состоят из
остроугольных зерен шамота размером от 0,15 до 0,3 мм, сце-
ментированных глинистым веществом. Поры во всех образцах
имеют неправильную извилистую форму. Размер их уменьшает-
ся по мере увеличения процентного содержания глины в массе.
Физико-технические характеристики масс обеих серий приво-
дятся в табл. 36 и 37.
Из результатов испытаний отчетливо видно, как с увеличе-
нием количества связки изменяются все физико-технические ха*
£1™е„РИСТИКИ глинпст°-шамотных масс. Наблюдаемые законо-
ОТР пп,1.пВЛИЯНИЯ количества связки проявляются независимо
обжигд^мятоп ’ а та'кже гРанУ-юметрии шамота и температуру
Из ланныуИт^’ надРавление изменений видно из табл. 38.
глины абстютЛ?Л' 36 И 37 видно, что при равном содержанш
глины Так МРХЯМ1значения характеристик зависят от природ
значате.1но выше Прочность обожженного материя-
масс на новошвейцарской связке, 1

Таблица 36
-1
Фи 1ИКОК'ЛМИ'НЧ-кис М«1|>акн*р1к 1ИКН глинисто-шамотных масс серии МЛ
(глина латнинская)
			Марко и .4 мисси								
	1 смиеp.i гура		 1								
Хирнк Юрис।нка	(И1Я. И 1 II р 1 pH А		МЛ 20 1	МЛ 30 1	МЛ 40 I	МЛ W 2	МЛ 30 2	МЛ 40 2	МЛ 20/3	мл зо з •	МЛ 40/3
ФормовОЧНЛЯ НЛЛЖ-			15 8	16 3	19,3	17,3	16,3	20,2	19,2	19,8	24
НОГИ, в %												3.3
					4,3 .	2	2,9	4,1	2,3	2,7	
> сушка в % . •			*»*-								
Усадка в % ...		1 250 1 300	1, 1 2,5	2,5 2,6	4,4 5,2	2 2,2	2,2 2,6	4,5 4.7	2 2	2,8 2,8	3,8 4,7
Водопо! лощение		1 250	25,6	20	19,5	20,7	17,(5	16,8	28	23,4	20,3
11 %		1 1	1 300	21/1	17,5	18,4	19,8	16,9	16,1	25,6	20,5	18,9
Кажущийся у хель		1 250	1,56					1,65	1,7	1,72	1,53	-	1,65
пын вес в c/c.w3 . . .		1 1 300	1,55	1,72	1,71	1,59	1,72	1,74	1,5	1,61	1,65
Открытая пори-		1 250	39,9	т	—	34,1	29,9	28,9	42,8	——	33,5
стость в % 			[ 1 300	33,2	30,1	31,5	31,5	29,1	28	38,4	33	31,2
Предел прочности		1 250	24	57	61	72	89	118	69	80	105
при изгибе в кг/см2 .		( 1 300	32	65	68	77	102	138	74	91	110
Размер максималв-		[ 1 250	16,2	13,2	11	6,6	5	4,6	9,4	6,6	5
них пор в як . . • .		( 1 300		>16,2	16,2	7,4	6,6	6	9,4	8,2	7,4
Коэффициент водо- проницаемости у -104								0,75	2,17	1,84	1,37
Л?3 с,и		( 1 250	34,6	17,9	12,8	2,26	1,67 2,01				
								1,53	3,17	2,54	2,09
В	о	д м2 мм вод. ст. час.		1 1 300	—	26,5	22,8	3,34					

Таблица 37
Физико-технические характеристики глинисто-шамотных масс серии МН
(глина попоглпейцар кая)
Xflpni горне JltlUl	1 СМПСрИ \ р 1 оби.Ki и Il IJMI1.		 Марка и M массы								
		М11 20 1	МН Ю 1	МН 40/1	МН 20 2	МН VI 2	М11 40 2	МН 20 3	МН 30 3	МН 40 3
Формовочная влаж т.н । г. мае i ы к %	——	15,9	19,5	23 2	—*	20.8	23.7	21,2	И,8	25
(у шка в % . •	—	2	3,2	6.5	2,2	4	6,8	1,5 1	2,7	5,8
Усадка в % . . •	f 1 250	2, 1	3.5	7	3	5,2	8,8	3	4 1	7,4
	| 1 4)0	2,3	4.6	7,2	3,2	5,8	8,9	3,2	4,5	8,3
ВоДОН0Г.'1О1ЦС11Ни	f 1 250	18	17,2	16. 1	16,9	13,6		21,6	17,1	16
в °о		j 1 300	16.4	15,1	14,7	14	12,2	10,3	15 5	14,4	14,5
Кажу нише.я V цель- ный вес в (?/<	.	f 1 250	1,59		1——	1 ,61	1,72	1,82	1,45		I 1,69
	l 1 зоо	1 ,Ь1	1,66	1,63	1,69	1,73	1,65	1,68	1,65	1,68
Открытая норн-	( 1 250	28,6	- —		27,2	24,4		31,3		27
С ЮС [ h в %		t 1 300	26,4	25	24	22,3	21,1	17	26	23,8	24,4
Предел прочности	f 1 250	81	102	119	132	157	174	135	169	182
при изгибе в к./елг	t 1300	85	107	130	156	182	180	156	175	212
Размер максималь-	( 1 250	16,2	13,2	11	6	ел о	4,4	7,4	6 *	5
ных нор в МК . . .	\ 1 300	16,2	16,2	13,2	9,4	8,2	5	11	9,4	6
Коэффициент водо- проницаемости, 7*10' Л<3 еле Ц	’	 > 		1——W	,	( 1 250	30	14,4	3	0,73	0,37	0,29	0,69		/	0.25
л<~ Л1Л4 вод tm.час	1	\ 1 300	25,1	3,3	2,5	0,43	0,29	0,22	0,46	1	0,4 I	0, 19

Таблица 38
Изменение физико-технических характеристик глинисто-шамотных масс
при увеличении количества связки
Цифровое значение характеристики
увеличивается
Цифровое значение характеристики
уменьшается
формовочнзя влажность
усушка
Усадка
Механическая прочность
Кажущийся удельный вес
Водопоглощение
Размер пор
Проницаемость
Открытая пористость
справедливо для обеих температур обжига (1250 и 1300°). Про-
ницаемость же керамики из новошвейцарской глины существен-
но меньше, чем у керамики из латнинской глины. Это явление от-
мечают и другие исследователи [113, 114]. Так как с повышени-
ем температуры обжига проницаемость масг, приготовленных
из первой глины, убывает, а из второй растет, причины чего
были объяснены выше, различие в коэффициентах проницае-
мости обеих масс при обжиге до 1300° становится особенно за-
метным.
§ 2. ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ КАОЛИНА
Для изучения влияния добавки каолина на свойства глини-
сто-шамотной керамики были приготовлены 24 массы, которые
делились на 2 серии. Одна из них содержала связку в виде но-
вошвейцарской глины и шамот из той же глины, другая — ла-
твийскую глину [106]. К массам добавляли глуховецкий каолин в
количестве от 10 до 40%. Для того чтобы отчетливее видеть
влияние добавки каолина, соотношение шамота и глины во
всех массах сохраняли неизменным (70 и 30%), а каолин вво-
дили сверх 100%- Образцы готовили способом пластического
формования и обжигали при температурах 1250 и 1300°.
Микрофотографии образцов из новошвейцарской глины с до-
бавкой каолина в количестве: 10% (1), 20% (2), 30% (3) и
40% 4) представлены на рис. 38 (см. в конце книги).
В результате анализа экспериментальных данных выясни-
юсь. что увеличение количества каолина в массах в общем из-
меняет их свойства в том же направлении, как и повышение ко-
личества вводимой глины (см. табл. 38). Так как при добавле-
нии каолина суммарное содержание глинистых компонентов в
массе становится больше, изменение свойств масс, зависящее
от количества связки, проявляется при этом более заметно. На-
пример, \сушка и усадка, которые по мере увеличения коли-
чества глины возрастают, становятся от добавления каолина
еще больше; водопоглощение и пористость, значения которых
убывают, становятся меньше.
119

ппочность находится в прямой зависимости г„
Механическая прочно дана Повышение температуры м
количества добаХчае сравнительно мало увеличивает MexaJ
жига в данном случае: р иготовленные из латнинской глины
ческую прочность Массы,из новошвейцарской глины. '
по прочности УстУпа азцах заметно снижается по мере уВели
Размер пор в оор овыШенИе температуры обжига об
^=«х типов масс, приводит к возрастай:
ра3Кни^емХТассХсП?величением содержания каолина сни-
жаемое из	S	У *
"° Установленное’нами влияние природы глин и количества их
на свойства керамики вполне соответствует наблюдениям дру.
гих исследователей [4, 9, 27, 109].
ПоНутно отметим, что в рассмотренных сериях масс, на кото-
пых изучалось влияние природы и количества связок, получили
свое подтверждение те закономерности, какие мы установили
ранее в отношении влияния гранулометрического состава шамо-
та (ом. гл. III): размеры пор и проницаемость по мере увеличе-
ния крупности наполнителя возрастают, а механическая проч-
ность при этом снижается.
§ 3. МАССЫ НА БЕНТОНИТОВОЙ СВЯЗКЕ
Как уже говорилось, для масс, из которых изготовляется
пористая керамика, весьма желательно ограничивать количест-
во связки возможным минимумом. При этом проницаемость, ко-
торая является решающим свойством для рассматриваемого на-
ми вида керамики, возрастает. Вместе с тем количество связки
должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить обвола-
кивание всех зерен наполнителя и создать необходимую проч-
ность обожженного материала. Кроме того, связка должна при-
давать массе достаточную пластичность, необходимую для фор-
мования изделий.
С точки зрения этих требований, следует применять в
качестве связки высокодисперсные и возможно более пластич-
ные глины. Таким требованиям лучше всего отвечает непревзой-
денная по своим качествам бентонитовая глина.
ентонит состоит из минералов группы монтмориллонита*
птЛаЧЕ«ТВе пРимесей в нем встречаются: кварц опал, полевой
шпат, биотит, хлорит, циркон и др.
Бентпиит своих Работа* пользовались огланлинским бентонитом-
которые и ! местоР°ждения представлены разновидностями.
«•"S„0S”T(Srypyra цвето"' в"™“м вил”“"
ность, механическяЧеСКИе свовства бентонитов, а также пластич
я прочность их и содержащих бентонит кер
120

мических масс в основном определяются высокой дисперсностью
бентонитов и составом катионов в их обменном коллоидальном
комплексе [140, 141].
Высокая пластичность бентонита проявляется характерным
набуханием в воде. Кусочки бентонита, погруженные в воду, уве-
личиваются в объеме в 10 15 раз, не теряя своей монолитности
т. е. не рассыпаясь в воде, в отличие от обычных глин и каоли-
нов. Поверхность набухшего кусочка бентонита имеет характер-
ный бархатистый налет.	н
Таблица 39
Химический состав огланлинских бентонитов в % [139]
Окислы
SiO2
TiO2
А12О3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
SO3
П п.п.
Содержание в %
54,56—75.2
0—0,48
9,87—16,49
1,11—2,77
0,98—4,57
0,42—3,3
0,16—1,93
1,09—3,88
0—1,18
2,53—12,85
В проекте стандарта на огланлинский бентонит [142] рекомен-
дуется определять набухаемость бентонита в воде по так назы-
ваемому «бентонитовому числу», характеризующему способ-
ность бентонита удерживать воду.
Бентонитовое число определяется следующим образом: 4 а вы-
сушенного и просеянного через сито 900 отв /см2 бентонита с 5%
окиси магния (способствующей быстрому роспуску глин в воде)
помещают в фарфоровую ступку и смачивают небольшим коли-
чеством воды из заранее отмеренных 100 см3 так, чтобы получи-
лось густое тесто. Тесто растирают пестиком и по мере растира-
ния в него добавляют воду до получения суспензии,' которую
из ступки сливают в градуированный цилиндр с пробкой. Ци-
линдр с суспензией взбалтывают и оставляют в покое на 24 ча-
са Бентонитовое число получают вычитанием из 100 см3 объема
отстоявшейся (осветленной) в цилиндре суспензии.
В фарфоро-фаянсовом производстве бентонит, имеющий
чисчо 80, относят к I сорту, а с числом 75—ко II сорту.
Для приготовления шамотно-бентонитовых масс следует ори-
ентироваться на бентонит с числом не ниже 80, так как эти мас-
сы сильно отощены шамотом (75—85%) и требуют хорошей
связки. В случае использования бентонита с меньшим бентони-
товым числом, в особенности при небольшом его содержании в
массе, мы рекомендуем добавлять к шихте сульфитцеллюлоз-

тлпиш увеличивает связность массы и придав
ный экстРа Апочность изделиям в необожженном виде. К0Ли.
повышенную прочност примеНяемого бентонита и должно в
чество экстракта зав	г веса сухои массы.
среднем сос^	огланлинских бентонитов, определяе.
Мера пластпчн м шариком [143], достигает 600 единиц
мая на приборе с "Амер, одна из наиболее пластичных глин-
В т0 время как, напРи^Р’ пДластичНости 70. Поэтому в керами.
Se массы можно вводить бентонит в значительно меньших
количествах чем обычные пластичные г.
Бентонитовые глины имеют невысокую огнеупорность. Она
пявня 1300—1400°	144]. Сравнительно низкая температура
давления бентонитов не является их недостатком как связки
для пористой керамики, так как к последней обычно не предъ.
являются высокие требования в отношении огнеупорности.
Вследствие невысокой температуры плавления оентонит в обжи-
ге прочно цементирует зерна шамота, что является достоинством
этого вида связки.
Наши исследования [125] показали, что при одинаковом
крупности шамота масса на бентонитовой связке дает более вы-
сокую механическую прочность материала, чем на обычной
глиняной связке, несмотря на то, что количество последней в
массе было в 2 раза больше. Проницаемость шамотно-бентони-
товой керамики намного превосходит глинисто-шамотную; коэф-
фициент ее воздухопроницаемости более чем в 10 раз превышает
соответствующий показатель глинисто-шамотной керамики.
Было также установлено, что глиняная связка в сочетании с
кварцевым песком еще больше снижает механическую проч-
ность. Это можно объяснить модификационными превращения-
ми кварца во время обжига, в результате которых в материале
образуются ослабляющие его микротрещины. По этой же при-
чине воздухопроницаемость при кварцевом наполнителе выше,
чем у -массы с шамотным наполнителем. Однако по сравнению
с шамотно-бентонитовой керамикой глинисто-кварцевая имеет
меньший коэффициент воздухопроницаемости.
Указанное неблагоприятное влияние кварцевого наполнителя
на свойства материала наблюдается и в пористых силикатных
изделиях, в которых связкой служит жидкое стекло. Учитывая
полиморфные превращения кварца, М. А. Матвеев и К. А. Смир-
нова [34] не рекомендуют применять кварцевый песок для про-
изводства крупногабаритных, а также термостойких пористых
пРедназначенных работать при температурах выше
Они считают, что его нельзя применять в качестве напол-
нителя и для пористых изделий, подвергающихся воздействию
ип’ГН’ ТаК Ка? кваР^вые пористые изделия обладают понижен-
ной водоустойчивостью.
VCT^	Мнению’ основной причиной пониженной ВОД0-
1 стых силикатных изделий является не напо. -
122

китель, а применяемая для их изготовления связка в виде
жидкого стекла.
Пористая керамика, в которой связкой служит гл'ина, яв-
ляется вполне водостойкой, что подтверждается длительными
^роками ее эксплуатации в водной среде в качестве материала
различных фильтров.
Мы исследовали механическую прочность глинисто-шамот-
ных и шамотно-бентонитовых образцов при продолжительном
хранении их в воде. Первые были приготовлены из массы, со-
державшей 55% шамота новошвейцарской гл’ины (фракция
900-—1 600 отв/см2), 45% латнинской глины и сверх того 5%
древесных опилок (фракция 400—900 отв/см2), вторые —из
массы, в состав которой входило 80% шамота новошвейцарской
глины (1 600—4 900 отв/см2) и 20% огланлинского бентонита.
Образцы из той и другой массы были обожжены при темпе-
ратуре 1280°.
Результаты испытания показали, что механическая проч-
ность образцов при хранении в воде практически остается без
изменений (см. табл. 40).
Таблица 40
Механическая прочность пористой керамики при хранении в воде
Предел прочности образцов при изгибе в кг см?
Время хранения в сутках	г линисто-шамотных	шамотно-бентонитовых
Без выдержки в воде	69,7	207,6
1	68	192,2
10	65,8	233
21	71	228,6
30	64,9	211,6
45	62,6	208,4
60	64,8	218,3
С увеличением количества бентонитовой глины свойства
обожженного материала изменяются в том же направлении, что
и при увеличении содержания в массе других видов глин.
В частности, механическая прочность при этом увеличивается,
з проницаемость уменьшается [122, 126].
Для сравнительной оценки различных видов пористой кера-
мики мы параллельно исследовали следующие массы: глинисто-
шамотные, шамотно-бентонитовые, диатомитовые, фаянсовые и
глиноземистые [145].
В массы каждого типа вводили наполнители различного
гранулометрического состава. Образцы каждой массы обжигали
при температурах от 1250 до 1320°.
Результаты испытаний позволили прийти к выводу, что в ка
честве материала для обычной фильтрационной керам ikii наи
лучшими по комплексу' физико-технических характеристик
являются шамотно-бентонитовые массы. Они превосходят все
123

механической прочности, которая
частности по меха‘	ЧИОСти фарфора.
остальные, Д маСС даже ^тонЯТовой связки на механиче.
у мелкопористых	ние бентон	ла отмечают также
5 Благоприятное	цаеМость м<и н
окую прочност , и я ЮР?ясС с диатомитом является их
Л. А. Вяхирев3 J йсТВОм ма а сравнительно мелких
П0Л°ЯжильтРУЮЩая СПОСОбпжно использовать в качестве
™р“Г1зя*гЦ«	“°нкой фильтрации, в оео6.нвд#
ПРчКб^риологических нележ	могут быть рекомендованы
Д мбЯссыРсодержашие ГЛИД°?Д ’ ов но при тонком помоле они
дл.Мпр«^"аХ™Ги«еР">’<>“ »Л”
сгппяются очень х р
„Sm электролизеров.	ая „ качестве связки огнеупор.
₽ йористз»
ные глины или
Кислотостойкость пористой керамики
Таблица 41
Тип керамики	Кислотостойкость в растворе		
	НС1	HNOj	ндо4
Глинисто-шамотная .	. .	99,96— 99,99	99,98—100	99,96—99 98
Шамотно-бентонитовая . .	99.91—100	99,74— 99,99	99,83—99’ 98
Диатомитовая 		97,58— 98,67	98,14— 99,43	97,65—99'46
Фаянсовая 		99,95— 99,97	99,84— 99,99	99,9 —99’98
I линоземистая		99,2 — 99,92	99,38— 99,92	99,3 —99^95
В таблице приведены минимальные и максимальные значе-
ния, полученные при испытаниях образцов пористой керамики
из масс с различными наполнителями. Все образцы были обож-
ПРИ темпеРатУРе 1300 . Кислотостойкость определяли, со-
i/unnH° УС/1пВИ/Я)? эксплУатании изделий, в растворах соляной
wui/uJw г Л ’ азотной и сеРн°й кислоты (5 г/л) при кипяче-
Киг ельченного образца (36—64 отв/см2) в течение часа.
Кислотостойкость рассчитывали по формуле
в течение часа.
г/ С2-100
к =-7—,
Gi
где G] — вес образца до испытания в г;
G2 — вес образца после испытания в г.
Как видно из приведенных данных, диатомитовая керамика
по кислотостойкости несколько уступает другим видам порист
керамики.

ГЛАВА V
ВЛИЯНИЕ ВЫГОРАЮЩИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА
ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
При изготовлении пористых керамических изделий часто вво-
дят в шихту добавки, выгорающие во время обжига. Это являет-
ся радикальным средством для повышения пористости и прони-
цаемости материалов. При вводе в толстостенные изделия, та-
кие, например, как строительный кирпич или другие стеновые
материалы, выгорающие добавки способствуют лучшему и бо-
лее равномерному обжигу изделия и создают в материале
структуру, благоприятную в отношении морозостойкости (см
гл. IX).
Влияние выгорающих добавок на свойства фильтрационной
керамики изучалось некоторыми авторами [113, 114]. Наши ис-
следования велись на глинисто-шамотных, шамотно-бентонито-
вых, глиноземистых, диатомитовых и иных видах пористой кера-
мики различного назначения [106, 126, 128, 147, 148]. Много работ
посвящено влиянию ввода выгорающих добавок в шихту строи-
тельного кирпича [149—155].
В качестве выгорающих добавок нами использовались дре-
весные опилки, древесный уголь, лигнин, торф, сажа, шлакоот-
севы, паровозная изгарь и др.
Несмотря на разнообразие масс и вводившихся в них доба-
вок, влияние последних на свойства обожженного материала
характеризуется в общем теми же тенденциями. Каковы эти
тенденции, рассмотрим на примере глинисто-шамотных масс,
предназначенных для изготовления фильтрационной керами-
ки [106].
Все массы состояли из 70% шамота новошвейцарскои глины
и 30°о той же глины в качестве связки. В массы вводили один
из шамотов, сведения о которых показаны в табл. 42.
Таблица 42
Гранулометрический состав шамотов
№ шамота	Количество фракций	Кочичество отверстий на 1 см- сита	Средний шаметр зерна вин
I	1	400—576	0,275
II	7	Поровну от 400—576 до <10 000	0,109
ш	1	2 500—4 900	0,104
Количество древесного угля варьировало ог 10 до 30 о сверх
‘ухого веса основной шихты. К массам добавляли >голь одной
из следующих фракций (табл. 43).
125

аблицц м
Гранулометрический состав угля
№ фракции угля
Количество отверстий
на 1 см2 сита
Средний диаметр зерна в
1
2
3
900— 1 600
2 500— 4900
4 900—10 000
0,175
0,104
0,074
Всего было приготовлено 18 вариантов масс. Они обознача-
лись номерами в виде дроби: первое число числителя - количе-
ство угля в процентах, второе - номер шамота в знаменателе-
фракция угля (сита). Например, масса 4900—10 000 содеРЖа-
ла 20% угля фракции 4 900 — 10 000 отв см2 и шамот № 1
(фракция 400—576 от в/см2).
Образцы изготовляли методом пластического формования и
обжигали при температуре 1250 и 1300'.
Часть образцов, помимо обычных испытании, исследовали
под микроскопом.
Микрофотографии аншлпфов образцов, изготовленных из
масс, содержавших один и тот же шамот (табл. 44), показаны
на рис. 39 (см. в конце книги).
Таблица 44
Массы с древесным углем, подвергнутые исследованию под микроскопом
(шамот № I)
Обозначение аншлифов	№ массы	Количество угля в %	№ угля; количество отверстий на 1 см1 сита	№ шамота; количество отверстий на 1 с.и- сита
/7	10-1	10		
	900—1 600			
б	20—1	20	\Ь 1	
	900—1 600		900—1 600	
g	30—1			№ I
	900—1 600	30		400—576
г	10-1			
	2 500—4 900	10		
д	20—1	20	№ 2	
	2 500—4 900		2 500—4 00	
е	30—J			
	2 500—4 900	30		
126

На всех аншлифах видны зерна шамота размером от 0,15 до
0,3 мм, сцементированные глиной, и наблюдаются поры’ двух
ВИДОВ. м
Первый вид — поры больших размеров между зернами ша-
мота— каналообразные с округленными очертаниями, которые
образовались в результате выгорания угля, а также оплавления
и усадки глинистого вещества. Каналы в основном расположены
перпендикулярно плоскости аншлифа, что можно объяснить
стремлением газов, образующихся при сгорании угля, уходить
из черепка наружу по пути наименьшего сопротивления.
Второй вид — поры меньших размеров в глинистом веществе,
котооое цементирует зерна шамота. Поры имеют ветвистую фор-
му и напоминают коралловые рифы. Они образуются в резуль-
тате выгорания частичек угля, распределенных в глинистом ве-
ществе.
При сравнении микрофотографий можно видеть, что по мере
возрастания количества угля наблюдается увеличение числа пор,
в особенности мельчайших — неправильной формы, расположен-
ных в глинистом веществе. Увеличение размеров зерен угля
приводит к образованию более крупных пор.
Микрофотографии аншлифов других масс, содержавших ша-
мот различной крупности при равном количестве древесного
угля с зернами одной и той же фракции (табл. 45), показаны на
рис. 40 (см. в конце книги).
Таблица 45
Массы. подвергнутые исследованию под микроскопом
(уголь фракции № 2)
Обозначение
аншлифов
№ массы
№ шамота,
количество отверстий
на 1 см1 сита
№ угля;
количество отверстий
на 1 г?лг’ сита
10—1
2 500—4 900
10—п
2 50U—4 900
10—Ш
2 500—4 900
№ I
400—576
№ II
смесь 7 фракции
400—<10 000
№ Ш
2 500—4 900
№ 2
2 500—4 900
На микрофотографиях отчетливо видно, что с укрупнением
шамота увеличивается размер пор. Характер пор с
ким же, как у аншлифов, показанных на рис. 39.
Физико-технические свойства образцов приведены в табл. 4о,
47, 48
Результаты испытаний позволяют прийти к следующим вы-
водам о влиянии введенного в массы угля на свойства пористом
проницаемой керамики.
127

to 00 Основные i	ри.ико-техиические свойства глинисто-шамотных масс, содержащих древесный уголь (iiuimoi № I, фракция 400-576 отв/см\ средний диаметр зерна 0,275 .ин)																Таблица 46	
							 	 № массы														
Характгрш тика	Темпера- тура обжи га п град.	1 о 1—«	900 - 1 600	1 о	2 500 — 4 900	и- с	4 900 — 10 000 i	1 о С4	009 I — 006	о CN	2 500 — 4 900	1 о сч	о 8 о 1 о 8	7 8	900 — 1 600	о ео	2 500 — 4 900	000 01 - 006 Е I — ое
Водопоглощение в %	/ 1 250 1 1 300	36,6 36,6		28,9 28,9		24,1 22,9		54,3 50,4		43,6 42,7		31,8 30.3		80 75,7		63,3 55,2		36,8 35,6
Предел прочности при изгибе в кг/см-: ....	/ 1 250 1 1 300	60 65		71 83		102 105	-	Г г	>8 Ю	4( 5	5 1	66 88		11 18		15 17		74 83
Диаметр максималь- ных пор в мк . .	1 1 250 1 1 зио	22 22		13,2 22		11 13,2		1 1	22 22	16,2 16,2		7,8 8,2		27,5 33		16,2 22		7,4 7,4
Водопроницаемость, ичл	л*3 см	1 250																*	54,5
|  1U в м2 мм вод. ст. час,		41,8		7,9		2,8		220,6		47,2		20,1			136	77,6		
Кажущийся удельный вес в г}см3 		I 1 250 1 1 300	1	2 .’32	1 1	л ,33	1	.51			1,19 1,12					—		1,25 0.89	—
Открытая пористость в % 		f 1 250 1 1 300	43.9 48,3		40,5 38,4		34,5				51,9 47,8						79, 1 49,1 /		—
													1		/			

<Х>
>	Основные физико-технические свойс<ва глинисто-шамотных масс, содержащих древесный уголь
Беркман
Таблица 47
(шамот № И, смесь семи фракций поровну от 400—576 до <10 000 отв/см2, средний диаметр зерна 0,109 мм)
Характеристика	Темпера- тура обжи га в град.	№ массы																	
		1 о г—4	009 1 — 006	1 о	2 500 — 4 900	1 О «—<	4 900 — 10 000	© CN	900 — 1 600	© 04	2 500 - 4 Q00	1 © сч	4 goo — 10 000	1	900 — 1 600	*4 о со	2 500 — 4 900	*4 © со	4 900 — 10 000
Водопо! лощение в %	( 1 250 | 1 300	32,3 32		30,9 30,4		25,2 25		51 45,8		53,8 51,9		29,1 29,1		70,2 64,9		61,3 58,4		34,4 33,3	
Предел прочности при изгибе в кг 1см2 ....	( 1 250 t 1300	104 113		101 118		13( 13(	ъ %	32 34		43 52		115 124		13 24		23 31		94 124	
Диаметр максималь- ных пор в мк . .	( 1 250 | 1 300	13,2 13,2		11 13,2		7,4 7,4		16,2 16,2		11 13,2		5,7 6		24 27		22 22		6 6,7	
Водопроницаемость 7* м2 см 1	™ 	 	1 250					1,5		41,6		15,6		12,3		114,7		70,6		29,4	
1 и1 в м2 мм вод. ст. час		6,2		1															
Кажущийся удельный вес в г!см2		( 1 250 1 1300	1,18 1,18		1,4 1,34		1	55	1,18 0,86		1,23 1,02		1	,47	1,17 1,22		1,2 0,89		1,34	
Открытая пористость В %		( 1 250 \ 1300	38,1 37,7		43,2 40,7		38,7		60,1 39,4		66,1 52,9		42,8		82,1 72,2		73,6 52		44,6	

w	Таблица 48
Основные физико-технические свойства глинисто-шамотных масс, содержащих древесный уголь
(шамот № III, фракция 2 500—4 900 отв)см2, средний диаметр зерна 0 104 лги)
Характеристика	Темпе pa- ту ра обжи- га в град.	М' массы															
		1 о	У00 — 1 о00	щ —01 -3	2 500 — 4 900	с	4 900 — 10 000	1 о <4	009 I — 003	о сч	2 500 — 4 900	7 о см	4 900 - Ю 000	1	900 — 1 600	1	о В о 1 о в
Водопо! лощение в %	/ 1250 1 1 300	41,3 40,7		39,4 37		30,8 30,1		60,3 68,7		55,7 53,5		39,1 39		72,9		45,5 43,7	
Предел прочности при изгибе в кг/см2 . . .	( 1 250 1 1300	80 90		76 84		102 111		28 31		5( 5с	)	74 78		16 18		41 70	
Диаметр максималь- ных пор в мк		( 1 250 1 1 300	16,2 16,2		11		8,2 9,4		22 22	>	16,2 16,2		8,2 13,2		22 22			6 7,4
Водопроницаемость 7. м3 см	1 250																
 1U Б л!2 мм вод. ст. час		12,5		8,2		3,4		75		3?		17,5		161,7		45,6	
Кажущийся удельный вес в г/см? . 		1 1 250 \ 1 300	1,19 0,95		1 1	9 ;02	1	* ,38	1,23 0,82		1,2 0,99			1,2		—-		
Открытая пористость в %			1 1 250 \ 1 300	49,1 38,6		47,3 37,7		41,5		74,1 56,3	।		66,8 52,9	1		46,8					
																	

j По мере увеличения количества угля и размеров его зерен
плопоглощение обожженного материала возрастает. Кажущий-
дельный вес проявляет при этом тенденцию к понижению,
открытая пористость повышается.
а 2 Размеры максимальных пор при увеличении размеров зе-
н угля существенно возрастают. Количество же угля не ока-
зывает какого-либо определенного влияния на размер макси-
мальных пор.
3 Механическая прочность материала заметно снижается
как при увеличении количества добавляемого угля, так и при
увеличении размеров его зерен. Под влиянием того и другого
факторов механическая прочность изменяется практически оди-
наково. Предел прочности при изгибе обратно пропорцио-
нален размеру зерна и количеству угля примерно в первой
степени.
4. Проницаемость образцов возрастает по мере увеличения
количества и крупности частиц угля. Выгорающие добавки ска-
зываются на этой характеристике значительно сильнее, чем на
механической прочности пористой керамики. С увеличением ко-
личества угля водопроницаемость возрастает в среднем в степе-
ни 2,5, а с увеличением размеров частиц угля — примерно
в степени 2,2.
Таким образом, при использовании выгорающих добавок
рост проницаемости материала значительно опережает снижение
его механической прочности. Это позволило прийти к важному
практическому выводу о целесообразности ввода выгорающих
добавок в массы проницаемой пористой керамики. При этом,
исходя из различной степени влияния количества выгорающих
добавок и размеров их зерен, мы считаем более целесообразным
осуществлять регулирование характеристик пористой керамики
(главным образом ее проницаемости и прочности) путем изме-
нения количества, а не крупности выгорающих добавок. Таким
образом удается повысить проницаемость без существенного
увеличения размеров максимальных пор, что, как мы уже объ-
ясняли, весьма важно для пористой керамики, в особенности
предназначенной служить в качестве материала для фильт-
ров.
Выявленные закономерности изменения свойств пористой ке-
рамики при вводе выгорающих добавок оказались справедливы-
ми для всех опробованных шамотов, различных по своей грану-
лометрии.
Попутно отметим, что и на массах с древесным углем нашло
себе подтверждение установленное ранее влияние крупности
зерен наполнителя на свойства обожженного материала: с увели-
4 и -М размеров частиц наполнителя проницаемость и размеры
иор возрастают, а механическая прочность снижается.
”то касается температурного фактора, то он следующим
0 Разом сказывается на массах с выгорающими добавками. При
9*
13J

__________ 1950 Д° 1300 кажущийся
___- - ' "	u, обЖ«га °'грНццю к понижению, у Matt
„ темпер^1 цмеет t^T* крупных размеров Ой
1300 ’ ““
теМпеР пОр во3РаС
мальных п Р

Часть III
ПОРИСТЬ1Е керамические изделия различного
НАЗНА ЧЕН И Я
Технические требования, предъявляемые к изделиям из про-
ницаемой пористой керамики, зависят от назначения и условий
эксплуатации их. Соответственно этим требованиям и на основе
рассмотренного влияния различных технологических факторов
на свойства материала выбирают рецептуру массы, способы
изготовления и режимы производственных процессов.
Несмотря на различные условия использования, все изделия
пористой керамики должны отвечать некоторым общим требова-
ниям, которые сводятся к следующему.
Учитывая, что закрытые и тупиковые поры не участвуют в
процессе фильтрации жидкостей и газов, следует стремиться
к тому, чтобы количество этих пор было минимальным.
На проницаемость материала, которая в большинстве случаев
должна быть максимальной, помимо количества пор, влияют их
размеры. При этом размер пор сказывается в значительно боль-
шей степени, чем количество их. Ввиду этого целесообразно
иметь поры возможно больших размеров.
Стремясь к повышению обшей пористости материала и уве-
личению размеров пор, не следует упускать из виду, что это
приводит к снижению механической прочности, являющейся
также немаловажной характеристикой для многих изделий. Вы-
сокая механическая прочность требуется, например, для аэро-
плит, монтируемых на поду бункеров большой емкости, пред-
назначенных для хранения цемента и других порошкообразных
материалов. В каждом конкретном случае вопрос надо решать
с учетом того, какая из характеристик является более важной.
Для таких изделий, как фильтры, в особенности бактериаль-
иьге, задают размер максимальных пор, который не должен пре-
вышать размеров минимальных частиц, отделяемых при фильт-
рации. Несоблюдение этого требования приводит к «забиванию»
капилляров, замедлению и даже прекращению процесса
фильтрации. Превышение установленного размера максималь-
ных пор в бактериальных фильтрах делает их совсем непригод-
ными, так как не позволяет получать стерильные фильтраты.
133

UIY материалах наряду с порами максимальных Ра,
В пористых матеР мелкие порЫ1 которые повышают L*’
меров всегда име^Свление изделий и снижают их коэфф, ,
равлическое сопроти *	повышения производитель^
проницаемости По У чтобы В03мож *
ИЗЯС,Т материале по своим размерам приближались к мак *
ПОРЫ п пппустимым для данного изделия. С этой точки зрени'
МаЛЬмм Sf отмечали, целесообразно применение узкофракци
КаК™Янн<Гго наполнителя. Такой наполнитель является Пре°
нированного н	случаях, когда его подвергают допотн»
XThoTmj помолу вместе с другими компонентами массы, как Это
ГеГают например, при изготовлении бактериальных фИЛЬт.
Р0ВЛ 1Я некоторых проницаемых керамических изделий (диафраг.
мы для электролизеров и т. п.) по условиям процессов требует-
ся, чтобы наряду с высокой общей пористостью поры материала
были минимальных размеров.
Кроме общих требовании, изделия из пористой керамики
допж ы отвечать и некоторым специальным треоованияхц выте-
кающим из условий, в которых им приходится работать. К ним
относятся кислото- и щелочеустойчивость, электропроводность,
морозостойкость и т. д. Эти требования частично рассма -
риваются в главах, посвященных соответствующим видам
изделий.
Исходя из технических требований к материалу изделий
выбирают тип и рецептуру массы. Способы изготовления изде-
лий устанавливают в зависимости от состава массы, размеров
и конфигураций изделий. Массы для мелкопористых изделий
обычно готовят путем тонкого измельчения всех компонентов
с водой в шаровых мельницах. Помол ведут до определенного
остатка на контрольном сите 10 000 отв/см2. Массы для крупно-
пористых изделий приготовляют путем сухого смешения сырье-
вых материалов в соотношении, определяемом рецептурой
масс, с последующим увлажнением. Независимо от способа при-
готовления массы в целях обеспечения постоянства ее свойства
наполнитель следует вводить в массы в виде определенных,
лучше всего узких фракций.
Изделия ебольшой толщиной стенки и сложной конфи у-
рации, как, например, бактериологические свечи с головкой
аг 1ы для электролизеров, изготовляют методом отлив 1
исппПС0ВЫХ Ф°РмаХ- Этот метод формования преимущественн
трппяп! Д	водства изделий из мелкопористого хы*
всего и.г,?ПСТ°СТеННЫе изделия Цилиндрической формы ча
формах ю\пут^м пластического формования в гипсовых
ком. Если иччр°ТЯЖК0И Н3 пРессах через мундштук с сердеч
или толстых лискп имеют Ф°Р^У плит (например, аэроплпты
кого прессования В’ Т° ИХ удо^но формовать методом поли)
134

в остальном технология пористых	____
обычная для керамического производстйяКераМИЧеских изделий
Оборудование, применяемое для
пористой керамики, в общем такое ж? ™?еНИЯ изделий из
других видов керамических изделий Сл?п* И В ПР°изводстве
чт0 при массовом масштабе производства У? Т°ЛЬКо Указать,
тельно обжигать в туннельных печах ?„ Делия пРеДпочти-
с небольшим сечением печного канала НаяРерывног° действия
создать равномерное температурное пппаТ№ Как в нем легче
обжига.	оле и постоянный режим
ПОСТОЯНСТВО СВОЙСТВ, В особенности 3H3UPU, «
проницаемости, является для изделий попиХ? коэФФициента
важным условием. Между тем получат? кеРамики очень
рактеристики проницаемой керамики вХ™ЭСпроизводимые ха-
тельное изменение технологии, в особ?? ’ так как «езначи-
массы и температуры обжига, резко екя??™ гРанулометрии
готовых изделий. В свете этого обстоите^ Л^еТСЯ.на св°йствах
подчеркнуть важность самого тщательно? необкодимо особо
сырья и строжайшего соблюдения vctt?? Р°Ля исх°Дного
ских параметров.	Установленных технологиче-
ГЛАВА VI
КЕРАМИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ
Фильтры являются основным видом проницаемых керамиче-
ских пористых изделий. Изготовлением этого вида изделий было
положено начало производству проницаемой керамики.
Области применения фильтров настолько разнообразны, что
дать перечень всех типов фильтров практически не представ-
ляется возможным. В этом и нет особой необходимости, так как
к фильтрам обычно предъявляют некоторые общие требования,
в частности, достаточно большая степень проницаемости (про-
изводительности) при возможно меньшем размере пор и высо-
кой механической прочности материала. В зависимости от наз-
начения фильтров техническими условиями часто предусматри-
ваются и специальные требования, например, сопротивляемость
агрессивному воздействию среды.
§ 1. БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Керамические бактериальные фильтры были впервые успеш-
Но применены известным французским ученым Луи Пастером
для отделения микробов из жидкостей.” Техническое освоение
135

плнзводства бактериальных фильтров с .
и организация .„SДаном--учеником Пастера,
осуществлены Шамоер амберлана, которые вырабатывав
Наряду с Ф^овых в практике использовались, ПрД^
из масс ™па Фа**с итёльной фильтрации сывороток и фИ1. "
щественно для пред РБеркефельда, изготовлявшиеся из дйа.
рации воды, фильр . нРацию керамических бактериащ ы
митовых масс. Кла Ф ь r156j Первоначальные исслед ?
фильтров ИР“ВОЛИ Р фильтров для бактериологических
НИ\я\чНежат Ю Квашенинни^ову и М. Левенштейн [157]. ПРой"
вТство фХров типа Беркефельда было организовано в над .
пр 30 х годов на Ленинградском фарфоровом заводе имена
Ломоносова. На основании работ, проведенных группой сотруд.
ников ГИКИ [132], в мастерских этого института оыло освоен
производство фильтров типа Шамберлана
Выпускаемые ГИКИ бактериальные фильтры (свечи) под.
разделяются по назначению и производительности на марки и
типы, приведенные в табл. 49.
Таблица т-
Характеристика бактериальных фильтров ГИКИ [158]
№ марки	Размер максимальных пор В Mh	Наименьшая скорость фильтрации воды в i час при 30 см рт. ст. и 18°				Водопо- глощенис в о
		типы 1—4	типы 5—7	тип 8	типы 9 и 10	
1,5
0,8
0,5
0,3
0,4
0,2
0,1
35
35
25
20
Ф1
Ф2
ФЗ
Ф5
Ф7
Ф11
0,9-1,3
Не более 0,9
0,5
0,3
0,1
Свечи
ции; дают прозрачный, но
высоких марок.
Ня	•
в микроскоп микробов
Марки Ф5, Ф7
споры.
марок Ф1 и Ф2
для предварительной фильгра-
служат для предварительной фильгра-
пая степиличяпыа ж.. ' j Не стеРильный фильтрат. Окончатель-
высоких марок. $ льтрата осуществляется через свечи более
...Р 3 задерживает подавляющее большинство видимых
и Ф11 чяпап° ЬШую часть бактериальных спор,
задерживают все видимые микробы и иХ
Каталог ГИКИ Г15Я1
различающихся разметмиС^лМатриВает типов фильтров,
обозначаются на глазупованиЛ°рМоП (рис- 41)- Марка и тип
доС2(^ОТ ™Па Фильтров длинаЕ\Г°Л0ВКЛХ ФИЛЬТРОВ- В ,;18И%
ос205/11*- Диаметр —от it и£ колеблется в пределах от 61
2.5 до 3 мм	01 11 ДО 25 мм, а толщина стенки -<*
136

Массы для изготовления бактеои и. !-
яаполнителя-шамота и связки в визе Г1\,™ ф,,ЛьтР°в состоя; из
вании работ В. Т. Поповой и Л И рЛп каолина. На оси.
водства бактериальных фи..1ЬТров ’ б°’9] Л1Я ПР°’”
некого месторождения и каолин пуховей ₽ ‘“' ГЛИНа •’ '*
В качестве шамота используют латнинсЛ ю РПГ° местоРо»Дения
но обожженную при температуре 1320-^? ш’’ пР«варителЪ-
ют под бегунами и просеивают на ситпГ ^амот «’'«ельча-
Ситах- Д1я совместного
Рис. 41. Бактериальные фильтры I ПКИ
мокрого помола с глиной и каолином рскоменд>егся
в шаровые мельницы фракцию шамота, прои д м .Ссы ы»
21 отв/см2 и оставшегося на сите 121 отв/с
фильтров малых номеров марок с оолсе кр > 1ВЛЯЮТ Чре-
целях повышения производительности из де л	пгт\тка 9—4
весный уголь, предварительно измс шчсниын
на сите 10 000 отв/см2.	„ллапппппптсмпсн
Размер максимальных пор и тРеоУем^ нпмогаи связ-
фильтров получают варьированием соотнош г ипелпя
ки в массе, степени ее" помола и температуры обжига и пслия.
Мелкопористые фильтры обжигают при ооКолюи и
нопористые — при более высокой темпер, I	фц млс.
Др. [132] рекомендуют, например, для Д”1ЛЬ^ г „„‘п,, и к ю.ппы
су состава (в 7о по сухому весу): шамота W. мины .
по 30; остаток на сите 10000	,м0‘а 6()%,
пературе 1280". Масса для фильтров 1’1 со UP*	ютого
глинь. и каолина по 20% и сверх того Ю /0 ммкомс
137

по методике
пп Тонкость помола массы характеризуй^
древесного угля. Т	отв1см2\ температура обж я J
остатком 10% на С,11С	"'и-
ГЭ Баг-епиааьные фильтры всех марок изготовляют из Шлик
с водосХжанием 31-35% отливном в гипсовых формата-
чес?ве этектролита применяют жидкое стекло в количестве От
О э до 0 38% к весе сухой массы После первого оожига на го-
10ВКИ свечей наносят свинцово-борную глазурь и подвергают
вторичному обжигу при более низкой температуре (1160).
В каждом готовом фильтре-свече проверяют размер макси-
мальных пор и скорость фильтрации. В зависимости от показа-
течей на головки свечей с помощью иадглазурнои керамической
краски наносят клеймо с указанием марки и типа фильтра. ДЛя
закрепления клейма свечи обжигают в муфельной печи при
температуре 800°. Вслед за этим фильтры с головками вторично
проверяют путем продувки воздуха через фильтр, погруженный
в воду или в спирт. Продувка делается для того, чтобы обнару-
жить микротрешины в теле фильтра.
Бактериологическому контролю подвергается 5% фильтров от
каждой партии. Для контроля, который ведется
Ленинградского института имени Пастера, применяется бульон-
ная ку 1ьтура bact. prodigicsum в объеме 200 мл, которая фильт-
руется через свечу под давлением 30 см рт. ст. Свечи марки ФЗ
и выше непроницаемы для этой культуры.
Каждый бактериальный фильтр снабжается паспортом,
в к тором указывается размер максимальных пор и фактиче-
ская производительность.
Обычные бактериологические фильтры имеют очень неболь-
шую прою водительность, поэтому их нельзя использовать для
промышленных целей, например в пищевой промышленности,
д< р буе ся получение стерильных жидкостей в больших
масштабах.
ь п шышения производительности фильтров при со-
хра нии н льш.-х размеров максимальных пор, обеспечиваю-
х ктерио-епроницаемость фильтров, автоо провел соответ-
ствующую исследовательскую работу [129]. *	|
В р . ультате • ы.ла изыскана масса для таких фильтров, ко-
торая состояла в новном из диатомита, содержала узкофрак-
Ь и ванлыи шамот и небольшое количество глиняной связки,
н? ДтЛл поп1*13 ^^характеризовалась остатком 0,07—0,09%
лась сг тя отв1см ' В качестве электролита к массе добавля-
обжигя^и^ФНЛЬ РЫ готовились отливкой в гипсовые формы и
равныхПри темпеРатуре 125СГ. При размерах фильтра,
водийльн^Х ' вод°очистнтельным (см. рис. 12), его произ-
30 см рт ст Диа\ХтпаеТ 10~12 л1час ПРИ перепаде ДавЛ^|Я
ш-ент раз?. Р макси-’!альных пор 1.5-1,57 ук. Коэфф»'
жицаемости фильтра разец I33-10-5 »i см/''-2'11'*
13»

типа
№
№>60
-

1

4

вод. ст. час., т. е. он в 4 с лишним раза превышает коэф-
фициент проницаемости бактериологических фильтров типа
Щамберлана с таким же размером максимальных поп (мап
ка Ф5) •	1
Несмотря на высокую пористость материала (общая поои-
стость 55,5%, открытая —54,9%), фильтр 1	РИ
обладает большой механической прочно-
стью. Эти фильтры работают под давле-
нием, не превышающем 3 ати. При испыта-
нии, проводившемся путем нагнетания во-
ды в фильтр через наружную его поверх-
ность при давлении до 10 ати, ни один из
фильтров не был разрушен.
Так как фильтры в условиях эксплуата-
ции все время находятся в воде, представля-
ло интерес выяснить, не изменяется ли при
этом их механическая прочность. Были про-
изведены соответствующие испытания об-
разцов, показавшие неизменяемость их ме-
ханической прочности. Предел прочности
при изгибе образцов после суточного хране-
ния в воде оказался равным 220 ка/сж2, пос-
ле 7-суточного хранения —230 кг) см2 и пос-
ле 14-суточного пребывания в воде —
227 кг!см? при исходной прочности сухих об-
разцов 213 кг!см2.
Бактериологические испытания фильт-
ров производили на суточных культурах:
bact. Coli и bact. prodigiosum (коккобацилл
0.5X0,6—1 мк). Микробную взвесь проса-
сывали через фильтры во флаконы со сте-
рильной питательной средой (основной раст-
вор пентона) при разрежении 30 см рт. ст.
Флаконы с фильтратом термостатировали в
течение 48 час. при температуре 37°. После
термостатирования фильтраты, как правило,
были стерильны, что позволило микробиоло-
гам, производившим испытания, признать
фильтры бактерионепроницаемыми.
Опытная партия фильтров была подвергнута промышленному
опробованию на минеральной воде источника «Нарзан». Бакте-
риологические испытания фильтров в производственных усло-
виях велись Государственным бальнеологическим институтом на
Кавказских Минеральных водах. Заводское опробование дало
хорошие результаты. Производительность каждого фильтра до-
стигала 18 л!час. Было признано, что разработанные нами
фильтры могут с успехом служить для бактериологической
очистки минератьной воды [160].
Рис. 42. Водоочис-
тительный фильтр
7 — фильтр; 2 — голов-
ка ; 3 — стакан; 1 — ре-
зиновая прокладка;
5 — шайба; 6 — полый
винт; 7 — шайба; 6’—ба-
рашек
139

.тп1, ППЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ
§ 2. ФИЛЬТРЫ ДЛЯ М^идК0СТЕЙ
газов и жидкостей зависит от размер--
СТеПСНимесЧеИй в них, а также структуры и размеров пор
частиц примесеи в и*
териала фильтра
50—70 мк вполне
приходит к ---
очистки воды от
ляются П1
п д Вихиоева [114] считает, что фильтры с размерами !0
Л. А. Вихире^ I для0Чистки газов. Р. М. Юрчак [1бп
заключению, что по санитарным показателям для
очистки воды от механических примесеи и нефтяных масел Яй
ляются пригодными фильтры с размерами пор 33-35 мк.
Пои проверке в течение месячного срока в эксплуатацион-
ных Условиях некоторых изготовленных нами глинисто-шамот-
ных фильтров для очистки дымовых газов [147] было установле-
но что при диаметре максимальных пор 4о мк и больше
фильтры пропускали мельчайшую золовую пыль. В то же время
фильтры из шамотно-бентонитовой массы хорошо очищают ды
мовые газы при более крупных порах (размер максимальных
пор 70—80 мк).
Исследование фильтра типа «Сиокорн» (кварцевый наполни-
тель, сцементированный стеклом), удовлетворительно работав-
шего на очистке воздуха от загрязнений смесью масла и воды,
показало, что диаметр максимальных пор достигал 70 мк [122
Для тонкой механической очистки воды, например минеральных
вод, размер максимальных пор не должен превышать несколь-
ких микронов.
При избирательной фильтрации легких газов допустимый диа-
метр максимальных пор должен измеряться уже десятыми
долями микрона.
Для обычной фильтрационной керамики при заданных пре-
дельных размерах пор предпочтительной всегда является макси-
мальная проницаемость материала, или, что то же, минималь-
ное гидравлическое сопротивление фильтра. Поэтому следует
ориентироваться на массы с возможно большим количеством на-
полнителя при минимальном содержании в них связки. С этой
точки зрения, как мы уже отмечали, наилучшими являются
мноюшамотные массы с бентонитовой связкой. Наши много*
численные работы показали, что массы этого типа позволяют по-
лучать пористую керамику с размерами максимальных пор от
микронов до сотен микронов и воздухопроницаемостью от Ю
Л° тл В РазмеРпости Банзена.
3 шамотно‘бот1товитовых масс можно изготовлять фильтра
Х°ш. различного назначения. Из них, в частности, были по
1631 и ппппп' замеяя1°Щие полотно для фильтрпрессов [1 !-
сей [164 165]НТ0ВЫе ФНЛЬТРЫ Для воздушно-аммначных сме
биоател!“’г?™вле1,ия очень мелкопористых фильтров для н3‘
фильтрации легких газов с диаметром максима-11*
НО

-5
пор равным долям микрона, и проницаемостью
HblX5 Зсм/м2мм вод ст. час мы рекомендуем массы глинисто-
10 птные и типа фаянсовых.
шапт яотно - бетонитовая керамика оказалась прекрасным
^а«лом и для «фильтрации» шума (звукопоглощающая
матери^ Испытания показали, что разработанная автором
ксРаМстн0 с 3. И. Глушанковой керамика [126] отвечает техни-
совмем условиям по коэффициенту звукопоглощения, темпера-
чесКгтойкости и механической прочности. Наилучшими харак-
теристиками звукопоглощения обладает керамика с размером
максимальных пор около 200 мк при объемной открытой
Гористости—40%.
Благодаря высоким свойствам указанный вид проницаемой
пористой керамики был рекомендован для серийного производ-
ства и использования в шумоглушащих установках при газовом
потоке, движущемся со скоростями до 50 м/сек, и температуре
потока до 700°.
ГЛАВА VII
ДИАФРАГМЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНЫХ
РАСТВОРОВ
Газообоазные, твердые или жидкие продукты электроли-
за [166— 171], получаемые на электродах, разделяют диафраг-
мой—пористой перегородкой [172], которая может служить и
для разделения (сепарации) электродных пластин.
При электролизе разбавленных растворов электролитов,
когда идут процессы электроосмоса и электродиализа [173, 174],
диафрагма электрически активна.
Для разделения газообразных и твердых веществ диафрагма
может быть макропористой; она не должна препятствовать диф-
фузии электролита. При получении жидких продуктов электро-
лиза диафрагма должна оказывать большое сопротивление
Диффузии электролита и малое сопротивление прохождению
электрического тока, что вызывает особые требования к харак-
пористости диафрагмы. Этому наиболее сложному виду
диафрагм для водных растворов и посвящена настоящая глава.
процессах электроосмоса и электрофореза к диафрагмам
г*> дъявляют особые требования как в смысле их электрическо-
Т ЛаРяда П° отношению к раствору, так и в отношении харак-
Хим П°РИСТОСТИ; Во всех случаях диафрагма должна быть
пРи ^сто™во^ и механически прочной. Весьма часто
Стой 1 °Ре диаФРагмы Для того или иного процесса химическая
СТь оказывается решающим фактором.
141

п₽ можно найти описание различных материалов
В литературе можно g дал классификацию Дйа
для диафрагм- стенд Р KOTOpoi,0 они изготовлены. кЛас;
фрагм по Р°ДУ «а Х по Стендеру выглядит следую^
сификация диафра! м
^Диафрагмы из «органических «шести:
О «ментные? 2) керамические и «скатные; 3) из ок„с,и
металлов; 4) металлические; 5) угольн .
п к Асбестовой бумаги; 2) из асбестовой ткани; 3) слож-
ные на основе асбестовых материалов; 4) сложные на основе
сеток 5) сложные - из смеси волокнистых и порошкообразных
Диафрагмы из органических веществ.
1) бумажные, шелковые и шерстяные ткани, 2) из дерева и
древесных масс; 3) из целлюлозы и ее производных, 4) из бел-
ковых ’ веществ и смол; 5) из каучука и его производных;
6) сложные диафрагмы.
Во многих отраслях техники широкое применение получили
керамические диафрагмы благодаря „однородности пористой
структуры, прочности, химической стойкости и простоте изго-
товления. Самым крупным потребителем керамических диа-
фрагм, в том числе для электролиза водных растворов, является
химическая промышленность. Рецептура и технология производ-
ства этого вида диафрагм у нас впервые разработаны в ГИКИ
[146, 175].
Автором [127, 128] были проведены в ГИКИ работы по
изысканию улучшенного материала диафрагм для электролиза
кислых и щелочных растворов. Технические требования к кера-
мическим диафрагмам такого назначения сводились к следую-
щему:
1) коэффициент проницаемости (протекаемости) их не
должен превышать 1,5-10 5м3см/м2 мм вод. ст. ч,ас\ чем
меньше проницаемость диафрагм, тем меньше потери продук-
тов электролиза;
2) диаметр максимальных пор должен быть около 1 мк, что
также диктуется необходимостью снижения проницаемости
диафрагм, следует иметь в виду, что снижение проницаемости
может оыть обусловлено не только малым размером пор, но
и малой открытой пористостью; последнее обстоятельство,
и гЛгТ’ ПРИВОДИТ к повышению электросопротивления диафрагм
епымгоЯЗаНН°М^ С этим понижению «выхода продукта по току»;
обшейНпппыгВОДОПР°НИЦаемости в результате уменьшения
ным; Р тости является поэтому для диафрагм нежелатель-
меньше%К0%1ТаЯ ПОРИСТОСТЬ диафрагм должна составлять не
142

4)	электросопротивление диафрагм — (отношение сопро-
тивления диафрагмы, пропитанной электролитом, к сопротивле-
нию слоя электролита такой же толщины) не должно превы-
шать 4;
5)	диафрагмы должны иметь высокую химическую устойчи-
вость;
6)	механическая прочность их должна быть достаточно вы-
сокой, учитывая сравнительно большие габариты изделий при
малой толщине стенки;
7)	толщина диафрагм не должна превышать 3 мм;
8)	поверхность диафрагм должна быть ровной.
Задача нашего исследования состояла в разработке рецеп-
туры и технологии такой массы, из которой можно было бы
изготовлять диафрагмы, удовлетворяющие перечисленным выше
требованиям. Для этой цели мы изучали три вида масс: глино-
земистую, шамотно-бентонитовую и диатомитовую (табл. 50).
Массы подвергали помолу в шаровой мельнице, но предвари-
тельно в целях получения наполнителя с более или менее одно-
родным фракционным составом обожженные каолин, глины
и кварц после дробления фракционировали на ситах 196 и
400 отв!см2. Все компоненты массы загружали вместе с водой
и электролитами в шаровую мельницу. Совместный помол про-
изводили до остатка, не превышающего 0,5% на сите
10000 отв!см2 для глиноземистой и шамотно-бентонитовой и 1%
для диатомитовой массы.
Таблица 50
Состав масс для диафрагм в %
Глиноземистая масса	Шамотно-бентонитовая масса	Диатомитовая масса
Каолин глуховецкий 15 Глина дружковская 20 Кварц	8 Глинозем	19 Шамот глуховецкого каолина . 		38 Уголь древесный . 10 Крахмал ...... 2 Электролит—жидкое стекло	0	4	Шамот дружковской глины	85 Бентонит	15 Электролиты: жидкое стекло 0,5 танин	0,05	Диатомит ахалцых- ский 	50 Шамот латнинской глины	30 Латнинская глина . 20 Электролиты: жидкое стекло 0,35 танин	. .	0,05
Диафрагмы изготовляли путем отливки в гипсовых формах,
что является наилучшим способом формования тонкостенных
Диафрагм любой конфигурации.
Опытные образцы из указанных масс обжигали при темпера-
1 фах 1300 и 1320\ Обожженные образцы наряду с обычными
определениями испытывали на химическую стойкость и электро-
проводность. Химическую стойкость, согласно техническим
143-

а.-грпя определяли на образцах весом 4—5
условиям п7Ренб’"е48Я’час выдерживали при комнатной темпе!
которые в течение 4	кИСЛОты и перекиси водорода (19 с э
ратуре в смеси сеР'	 044-05 см3 30%-ной Н2О2). По истепе
H2S дя Уя!ЛЬоаЬствор сливали и’испытуемые образцы промывали
Z 4к8ипЧяаченРии в в^е До -^lOb-Tlo"	**
СУХ^че°ск\ТсХ^7 рассчитывали по формуле
гх	С/о100
К —	»
Gi
гле q _ Бес образца до испытания в г,
п,__Вес образца после испытания в г.
Стойкость диафрагм проверяли также при воздействии
сульфата аммония. Для этого, согласно техническим условиям,
к скиФ диафрагм (4-5 а) выдерживали 48 час_ при комнатной
температуре в 25%-ном растворе (NH4)2SO4. После промывки
кипящей водой образцы высушивали до постоянного ^веса.
Степень стойкости рассчитывали по формуле, аналогичной вы-
шеприведенной.
Электросопротивление диафрагм выражати коэффициен-
том, который рассчитывали по формуле
R = -^,
Рэ
где R — коэффициент электрического сопротивления;
рд— электрическое сопротивление диафрагмы, пропитанной
электролитом;
рэ — сопротивление электролита такой же толщины и пю-
щади, как образец диафрагмы.
В качестве электролита применяли 10%-ный раствор по-
варенной соли.
Результаты испытаний образцов, изготовленных из масс
указанных выше типов, показали, что лучшей, с точки зрения
физико-химических свойств и соответствия их заданным техни-
ческим условиям, является глиноземистая масса (табл. 51).
В дальнейших работах состав глиноземистой массы был не-
сколько изменен: вместо 10% древесного угля мы стали вводить
3% газовой сажи. Особенностью сажи является ее исключи-
тельно высокая дисперсность, благодаря чему небольшое коли-
чество сажи создает ту же пористость, которая получается от
древе ного угля при вводе его в значительно большем объеме.
Гонкие частицы сажи образуют более мелкие поры, что благо-
приятно влияет на структуру и характеристики диафрагм. Гли-
ноземистая масса с сажей имела коэффициент водопроницаемо-
сти, равный 0 81-10 5 против 1,21 • 10“5 для массы с углем
при той же величине открытой пористости, равной 50%.
миип° 5равнению с Другими диафрагмами глиноземистые имеют
р шцаемость. Предел прочности при изгибе в
144

Таблица 51
результаты испытания образцов диафрагм
н именование пока ателя	Температура обжига в град.	Наименование массы		
		глино ечистая с углем	шамотно- бентонитовая	диатомитовая
——	f 1300	9	9,4	10,8
, /садка в % • • • • •	1 1320	9,8	9,6	11
	( 1300	37,2	17,9	44,1
Водопоглощение в %	1 1320	35	16,8	43,3
Предел прочности при	/ 1300 I 1320	137	410	238
ИЗГИбС В К2 Л<2		197	474	241
размер максимальных	/ 1300	0,86	4,8	0,82
пор В Ж ...»	t 1320	0,88	5,4	1,1
Коэффициент водо- проницаемости в	1 1300			
м3 см 			1,02-10	—	—
вод. ст. час	( 1320	1,21.10	3,44.10~5	2.36. Ю-3
Удельный вес в г 1см3	( 1300	—	—	
(истинный)		I 1320	2,7867	2,5623	2,4643
	/ 1300	1,31	1 ,78	1,17
Обьсмный вес в г/см3	| 1320	1,37	1,81	1,21
Общая пористость	f 1300	1	 —  —	—
В %		I 1320	51,7	29,8	50,8
Открытая пористость	( 1300		30,7	52,7
в %	•	I 1320	51	29,3	5Э.7
Кислотостойкость в %	f 1300		—	—
	\ 1320	99,73	99,93	99,63
Щелочестойкость в %	f 1300	—	—	—
	t 1320	99,93	99,94	99,9
Коэффициент элек-	j 1300	2,5	7,3	2.3
тросопротивления . . .	j 1320	2,6	6,6	2,2
температуры обжига
Этого вполне достаточ-
массы
и
зависимости от тонкости помола
колеблется в пределах 130—200 кг 1см2.
но, особенно для трубчатых диафрагм.
Диафрагмы из шамотно-бентонитовой массы обладают боль-
шой механической прочностью, но, несмотря на тонкий помол
массы, имеют сравнительно крупные поры и слишком высокую
ПР и щаемость. Диатомитовая масса в качестве материала для
Диафрагм также не может быть рекомендована вследствие от-
носительно высокой проницаемости.
Очень важной характеристикой диафрагм является их элек-
тросопротивление. Оно должно быть минимальным, что обеспе-
ивает высокий «выход продукта по току». Электросопротивле-
< но находится в обратной зависимости от открытой пористости:
том ниже, чем выше пористость. Для снижения протекае-
В А Беркман

„осто. хак мы У-	"‘"««-X» Х6
Хёка««“,иЛ№фраг" уменьшают» потери продуй™. Ме«
тролиза. паинне по электросопротивлению и пористости
“ некоторых исследованных нами масс (табл. 52“
Таблица jo
открытая пористость диафрагм из различных Мас(.
диафрагм из
Электросопротивление и
Наименование массы
Коэффициент
электросопроти-
вления
Масса импортной диафрагмы (гли-
ноземистой) .................
Глиноземистая с углем .........
„ нафталином - -
Шамотно-бентонитовая...........
Диатомитовая ..................
Скрытая
пористость в о
о
33,1
51
49,8
30,7
52,7
3,8
2,5
3,4
7,3
2,3
Как видно из таблицы, наиболее высокое электросопротив-
ление наблюдается у шамотно-бентонитовой диафрагмы. Соп-
ротивление наших глиноземистых диафрагм значительно ниже,
чем у шамотно-бентонитовых, и меньше электросопротивления
импортных (глиноземистых). Электросопротивление диатомито-
вой диафрагмы также невысоко. Однако вследствие большей
ее водопроницаемости предпочтение следует отдать глинозе-
мистой массе.
Опробование диафрагм из глиноземистых масс в эксплуата-
ционных условиях показало, что они вполне отвечают предъяв-
ляемым к ним требованиям, причем превосходят по своим свой-
ствам ранее применявшиеся импортные диафрагмы.
В качестве материала для диафрагм были опробованы также
массы, из состава которых был исключен глинозем [128, 176] и
соответственно увеличено количество шамота.
Из исследованных нами масс
масса приводимого ниже
Каолин глуховецкий . . .
Глина дружковская ....
Шамот латнинской глины .
Кварц .............
У диафрагм, изготовленных
водопроницаемости был равен 1,25
лучшие результаты показала
(в %):
Сажа газовая .
Крахмал . . .
Жидкое стекло
состава
15
20
57
8
2
2
ИЗ
этой массы, коэффициент
><опт„	>	--	—»• 1СГ5 при размере макси-
пткпкЫХ П°Р око,по 2 мк. Вместе с тем следует отметить, что
так°й массы ниже, чем у глиноземистых
тпоепппптт ° ’ Это может в известной мере повысить элек-
чив копичегтрНИе диаФРагм; Однако его можно снизить, увели
тонком помоле Лее™’’”™8 добавк“ пРи одновременно более

ГЛАВА VIII
ПОРИСТАЯ КЕРАМИКА ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ
ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗОВ В ЖИДКУЮ СРЕДУ
В технике часто пользуются аэоиоо
разных материалов (цемента, угольной Как поР°шкооб-
фосфоритнои муки, апатитовых концентоатг!молотой извести,
так и жидкостей. Для этих целей применяют оМН°ГИх других)
веские изделия в виде плит, свечей и т Т ПоРистые «ера!
Рис. 43. Пневматический транспортный желоб
1 — всасывающим фильтр; 2 — вентилятор; 3 — дроссепь;
4 — гибким шланг; 5 — бункер; 6 — течка; 7 — желоб;
8 — матерчатые фильтры
Аэрирование, в частности, нашло широкое применение в пне-
вматических устройствах — пневможелобах для транспортиро-
вания порошкообразных и мелкозернистых материалов, а также
для разрыхления и разгрузки этих материалов из бункеров.
Пневможелоба заменяют шнековые, ленточные и иные тран-
спортные механизмы и имеют значительные преимущества по
сравнению с ними благодаря простоте конструкции, отсутствию
движущихся и изнашиваемых деталей, малому расходу энергии
и надежности в эксплуатации.
Что касается пневматических разрыхляющих устройств, то
они являются во многих случаях, в особенности для материалов,
клонных к слеживанию при хранении, единственным средством
ненадежной разгрузки бункеров (силосов).
Риал [1 Л°Жело6’ транспортирующий порошкообразный мате-
ванны '78] (Риос- 43), состоит из отдельных секций, штампо-
Ми па бИЗ листов°й стали толщиной 3 мм, соединенных фланца-
Та> скпе°ЛТаХ’ Секции (рис. 44) имеют нижнее и верхнее коры-
к°рыта\щ'ПЯеМЫе междУ собой также болтами. Между этими
7ы, Уплот] B^0JIb Rrcero желоба, укладывают пористые аэропли-
няемьц амазкой, состоящей из смеси жидкого стек-
1Г

, г цементом. Таким образов
с керамическим	Д- -	—
5литы образуют в; .^^ошок.	ег0 стороны, подвозд.
"я транспортир^: жсЛоба. с З^тилятора. Воздух, поступаю.
С к нижней чжл воздух от bci 1ЧесК0Й очистке и осуШе.
<» »«Px^ra"s“Me““oro “,сасываютей ™-
Sr”ф,,р
ся под
ЩП11 в
роны вентилятора.
Воздух, нагнетаемый в желоб, про-
ходит через пористые плиты и смеши-
вается с находящимся на них порошко-
Рис. 45. Днище силоса с
разрыхляющими устрой-
ствами
Рис. 44. Элементы пневможелоба:
1 — нижнее корыто; 2 — верхнее корыто,
> — аэроплита
J — скаты; 2 — днище силоса;
3—желоба, 4—выпускное отвер-
стие
та 1 ср пал им. илагодаря аэ-
рированию частицы транспортируемого
материалом. Благодаря
•материала обволакиваютга' ‘ Г----
который разъединяет частИ1.,.Мел—дпспеРгиРованным воздухом,
ние и силы трения между ними ТрМ самым ликвидирует сцелле-
обретает свойство текучести ‘ °слеДСтВ1,е этого порошок при-
при весьма незначительно» ’ ПЯЧ шает перемещаться по желоб}
Обыкновенно пневмоиётпл° укдоне> Равном 4%.
около 200 .ч.ч вод ст, С0з\‘ а Работают при давлении воздуха
П1я с напором до 500 .и.и R/„eM0M аент1{ляторо.м низкого давле-
тся через матерчатые Жить СТ’ ^тРаботанный воздух выпи-
верхней части его В спетТРЫ’ установлепные вдоль желоба.
1.5 м /зшнна 1 Л,2ПЛощадТ^?'- РЭСХОД Е03д™а составляет
Размеры аэоотн ди Аелооа.
жна быть кратной длине"екпнг Шнрины желоба. Длина их зол-
148	е секции желоба.

ность, равную
вается одна пористая плита, в коробку площадью
1.
воздуха, подаваемого под плиты, 2 ати.
Согласно ВТУ, аэроплиты должны иметь mwA™,
,00Х430Х20; 250X430X20; 500X280X20 Размеры <в
для пневматического разрыхления цемента  ситоея» « .
разгрузки в днище силосов устанавливаются возд хо' ,сп‘ е”
длительные корооки с вмонтированными в них аьщшлитами
(рис. 45).
Аэрируем* цемент по наклонному желобу в днище сиз
поступает к выпускному отверстию. При наличии ‘ нескольюЛ
выпускных отверстии между' желобами устраивают ск гы
Воздухораспределительные коробки имеют рабочу о not еюх-
ность, равную ’/8 или 7з м~. В коробку площадью 1 Л!2 змЛы-
вается одна пористая плита, в коробку' площадью ’А -в _' 1Ве
„литы. Размеры плит 500X250X20 мм. Наименьшее'давание
воздуха, подаваемого под плиты, 2 ати.
К плитам для пневможелобов и разрыхляющих устр ктв
предъявляются высокие технические требования, диктуемы же-
сткими условиями их эксплуатации.
В целях уменьшения расхода мощности вентиляторов плиты
должны иметь малое гидравлическое сопротивление — хоро-
шую воздухопроницаемость. Однако воздухопроницаемость не
должна превышать определенных значений, так как иначе распре-
деление воздуха вдоль желоба и аэрирование порошка будут
неравномерными: большее в начале и меньшее в копие желоба
Вместе с тем не допускается большой размер пор материала
плиты, так как при этом поры могут забиваться мелкими зер-
нами транспортируемого порошка. Наряду с указанным, плиты,
работающие под значительной механической нагрузкой, в осо-
бенности в силосах больших размеров, должны обладать вы-
сокой механической прочностью.
Для обеспечения одинаковых условий транспортирования по-
рошка по всей длине желоба плиты должны иметь равномер-
ную пористость, а коэффициенты воздухопроницаемости для
отдельных плит не должны значительно разниться между собой
Характеристики аэроплит по временным техническим усло-
виям приведены в табл. 53*.
Наши исследования рецептуры и технологии аэроплит были
проведены в Ленинградском филиале РосНИИМСа [15, 179, 1ь0].
Учитывая жесткие требования к аэроплитам, в час 'ности
высокую воздухопроницаемость и одновременно большую меха-
ническую прочность материала плит, мы остановили свой вы
бор па шамотно-бентонитовых массах (гаол. 54).
Массы этого типа в отличие от других известных керами it
сЖх масс обладают высокой проницаемостью при сравните
по малых размерах пор и одновременно имеют большую Mt.
пическую прочность как при сжатии, так и при изгиэе.
плат, полученные
* В таблице даны также характеристики им портних
при испытании в Гипроцементе.
144

Физико-технические характеристики аэроплит по ВТУ					
Наименование ВТУ и плит	Коэффициент воздухопро- ницаемости в м3 см	I идравлическое сопротивление плиты в мм вод. ст. при рас- ходе 44 л час через 1 см2	Размер пор в мк	Предел прочности в кг/см2	
				при изгибе	при сжатии
	м2 мм вод. ст. час				
ВТУ НИИЦемента
ВТУ Гипроцеменга .
ВТУ ВНИИПТМАша
Данные фирмы „Г1о-
лизиус* . - .
Импортные плиты
.Полизиус* с Подоль-
ского цементного заво-
да . .
Импортные плиты
.Полизиус* с Пикалев-
ского цементного заво-
да .................
4,4	200 200	40-50 40	85 100/15*	250
5	200	80—100	80	200
4,4	200	~40	—		
4	220	60**	—	——
5,6	157	60**	79	244***
• Числитель—плиты для силосов, знаменатель—шиты для пневможелобов.
♦ Размер максимальных пор.
♦** По данным ВНИИПТМАша, а для импортных плит равен 250 кг см2.
Таблица 54
Рецептура масс для аэроплит
№ массы	Содержание бен- тонита в %	Содержание шамота в %	Сита для просева ша- мота. Количество от- верстий на 1 см2 сита
I	20	80	. 400— 900
II	20	80	400—1 600
ш	15	85	900—1 600
IV	25	75	100—1 600
В качестве шамота была использована часов-ярская глина,
об жженная при температуре 1300 , подвергнутая помолу под
бегунами и последующему рассеву на ситах 100, 400, 900 и
16 отв см2, Водопоглощение шамота составляло 1,28—2,1370-
Шамот, фракционированный на ситах 400—900 отв!см2 (мае-
оа I) содержал заданную фракцию в количестве 98,75%. Шамот
о ильных масс имел менее чистый рассев: просеянный через
сита 400—1 600 отв/см2 содержал 70,8% нужной фракции, через
сита 900—! 600 отв!см2 — 77,8% и чепез сита 100—1 600
— ol»4u/o.
Е 3 денный в массы, фактически характеризовался
у щ ми з ачениями удельной поверхности: масса I 91
150

масса Н— 96,5 смЧг, масса III — 173 см21г, масса IV —
I дб 2 см21г- .
Количество бентонитовой глины в массах, как видно из таб-
ы, несколько варьировало в зависимости от крупности зерен
введенного шамота.
Массы приготовляли путем смешения фракционированного
шамота с бентонитовым шликером, имевшим консистенцию сме-
таны. Для лучшего роспуска комочков глины в воде шликер
готовили в шаровой мельнице. Посторонние включения удаляли
Из шликера, пропуская его через сито 400 отв)см2.
Перед смешением с шамотом шликер несколько дней выдер-
живали, что обеспечивало полный распад частиц бентонитовой
глины.	о
В дозированный шликер небольшими порциями добавляли
шамот при тщательном перемешивании. Массу подвяливали, за<
' тем протирали через сито с отверстиями 1,5 мм и выдерживали
перед прессованием в закрытых ящиках для равномерного рас-
пределения влаги. Плиты формовали из порошка влажностью
8—10% под давлением 70 кг!см2 в стальной разборной форме
на 300-тонном гидравлическом прессе. Отформованные плиты
имели размеры 510X255X24 мм. Их укладывали на деревянные
сушильные рамки, устанавливали на стеллажи для подвя-
ливания и просушки, а затем обжигали в прямоугольных пе-
чах периодического действия. Перед обжигом плиты пересы-
пали мелким шамотом и складывали стопой по 3 шт. па пред-
варительно обожженные, отшлифованные шамотные подстав-
ки—плиты толщиной 5 см. Аэроплиты обжигали при температу-
ре 1300° в течение 31—34 час. Огневая усадка их была равна 1 %,
обшая усадка — 1,5%.
Обожженные плиты шлифовали на мокрой чугунной шайбе
с песком. Затем их тщательно промывали и высушивали. Из
каждой партии обожженных плит отбирали 3 образца для испы-
тания.
Микрофотографии материала плит и исходного шамота по-
казаны на рис. 46 (в конце книги). Они иллюстрируют степень
структурной однородности материала и характер его в зависи-
мости от гранулометрии шамота (размеры, конфигурация, зерен
и т- п.). Микрофотографии даны при 15-кратном увеличении.
Готовые плиты испытывали в соответствии с временными тех-
ническими условиями. Были исследованы воздухопроницае-
мость, механическая прочность плит при изгибе и сжатии, а
также^размер максимальных пор. Кроме того, определяли ис-
тинный удельный вес, объемный вес, водопоглощение и порис-
тость плит.
Коэффициент воздухопроницаемости плит определяли на
Рех образцах диаметром 35—38 мм, вырезанных из каждой
МехаТУеМ°Й плиты — двух угловых и одном из центра плиты,
ханическую прочность плит характеризовали пределом проч-
151

г„Лр тпех брусков размерами 120X20 X 20 ,„л
ности при изгиб ер	Р^итЫ Предел прочности при сж’. -1
РезаННЬ^иИнаСеЖах размерами 20X20X20 их *?>>
определяли на ку	испытании на изгиб.	'"а-1
ОТГ-Р-а3Хо^	б^СКа °?Р^-лиобг
РМНЫЙ вес, водопоглощение и пористость плит (оощая, откр^
?ая и заиры гая). Результаты испытании плит указаны в Та₽“
55 Как видно из приведенных данных, пористость матераа1а
плит находится в зависимости от крупности введенного щам ,
та: чем мельче шамот и чем больше его удсльн я поверхности
тем выше пористость материала.
Таблица
Объемный вес, водопоглощение и пористость аэроплит
(истинный удельный вес 2,55 г/см3)
№ массы	Удельная поверх- ность ша- мота в см г	Объемный вес в г см*	Вотопогло- щёние в %	Пористость в %		
				общая	открытая	закрыт^
1	91	1,55	23,4	39,2	35,6	3,6
11	96,5	1,49	23,3	41,5	37,9	3,6
III	173	1,41	28,6	44,7	40 4	4,3
IV	96,2	1,59	20,5	37,6	32,6	5
Таблица 56
Воздухопроницаемость, размер пор и механическая прочность аэроплит
№ массы	Воздухопрони- цаемость плит партии в м1 см	Размер макси- мальных пор в мк	Предел прочности в кг см-	
			при изгибе	при сжатии
	м мм вий. ст. час			
I	7,8	99	88,6	262
11	7,3 5,2	88	90,4	290
III		75	87,3	346
IV	7,1	99	89,8	261
массой ока-
qc^aK видно вз приведенных данных, оптимальной
залась масса III.
изготовленнЬ1е из нее, а также импортные были под-
сопоставлеТыЬ1ТаНИЯМ В ннститУте Гипроцемент и результаты
ленныеиТпрклмо70 шамо™°-бентонитовые аэроплиты, изготов-
сти соответетпх хлндованн°й нами массы, по воздухопроницаемо;
прочности превХдятПОихТНЬШ °бразам’ а по механической
OKaScT пХиТ™ имп°Ртных плит б. фирмы «Полизиус»
ранным, при изгибе - 79 кг/Д при сжатии-
152

2)4 кг/см2. Коэффициент воздухопроницаемости этих плит ко-
лебался в пределах 4—5,6 .ч см/м2 мм вод. ст. час. Разрабо-
танные нами аэроплиты (из массы III) имели следующие ха-
\ при ежа-
воздухопроницаемости
лебался в пределах 4
пактеристики: предел прочности при изгибе 87 кг!сч2
тип — 346	«г/сл(2; коэффициент
5 2 л3 см/м2 мм. вод. ст. час.
В результате проведенной работы определилась и технология
изготовления аэроплпт, которая рекомендована нами для орга-
низации их массового производства (рис. 47).
Часов-ярская глина, ооожженнзя ка шамот пои температуре
1300°, подвергается дроблению, затем помолу в шаровой мель-
нице непрерывного действия. Для помола следует применять
шаровые мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздуш-
ными сепараторами, на которых происходит отделение шамот-
ной пыли (зерна мельче 1 600 отв/сч2) и фракций шамота
900—1 600 отв/см2. Более крупный шамот возвращается для по-
мола в шаровую мельницу. Если производство нуждается во
епараторами, на которых происходит отделение шамот-
 L мельче 1 600 отв/сч2) и фракций шамота
фракциях крупного шамота, например для изготовления звуко-
поглощающей керамики или иных крупнопористых изделий, то
шамот крупнее 900 отв/см2 направляют из второго сепаратора
на механические сита для разделения на необходимые фракции,
которые поступают в разные бункера. Бентонит распускают в
шликер в мокрой шаровой мельнице периодического действия.
подвергают ситовому обогащению и выдерживанию.
Ввод в массу бентонита в виде суспензии-шликера является
существенной особенностью рекомендуемой технологии. Это
обеспечивает хорошее диспергирование бентонита, способству-
ет равномерному распределению его в массе и полному обво-
лакиванию им всех зерен шамота. В случае применения бен-
тонита с бентонитовым числом ниже 80 в массу добавляют
раствор сульфитцеллюлозного экстракта (до 5% по сухому ве-
су) для повышения механической прочности плит в необож-
женном виде. После смешения компонентов массы, которое
Должно производиться очень тщательно, ее просушивают и про-
тирают через сито.
Порошок массы подвергают силосованию для равномерного
распределения в ней влаги и направляют на гидравлические
прессы для формования плит при давлении 100 кг/см2.
Для изготовления плит может быть использован и пластиче-
ский метод формования, при котором устраняются операции под-
сушки массы и протирки ее через сито.
Отформованные плиты подвергают сушке до остаточной вла-
жности около 3%, после чего их направляют для обжига при
императу ре 1300—1320° в туннельную печь.
Обожженные плиты шлифуют и обрезают для придания им
УЖных размеров. Партии плит^испытывают соответственно тех-
ческим условиям, после чего маркируют и комплектуют по
-Ризнаку воздухопроницаемости.
153

бенгпонит
огланлинснии
Глина
Цасовярская
Цльфит-цел^
лозный 3ncmpann
Рис. 47. Технологическая схема производства аэроплит

Благодаря высокой термостойкости шамотно-бентонит вая
•пористая керамика типа аэроплит может быть использована з
установках для обжига материала в кипящем слое. Разраб-.тай-
ная нами керамика э го типа с успехом была применена в ус-
таве вках для р в гия вы окотемпературных реакции хими-
ческих продуктов ив печах для обжига цементного клинкера
в кипящем слое [ 181J.
Пористая керамика широко используется для диспергир ва-
ния газа в жидкую среду. При этом существенное значение име-
ет размер пузырьков газа. Диаметр пузырька газа зависит от
диаметра капилляра, а также поверхностного натяжение жид-
кости и удельного веса жидкой среды. Количественная зависи-
мость размера пузырька от ука данных факторов показана Н. И.
Смирновым и С. L. Полютой [182]
Нами были разработаны трубки-аэраторы дтя диспергиро-
вания воздуха в воду [183] и крупногабаритные свечи-барботер.
для химической промышленности [125]. При изготовлении круп-
ногабаритных свечей с большим размером пор хорошие ре-
зультаты дали глинисто-шамотные массы. В качестве каеящей
добавки вводились сульфитцеллюлозиый экстракт и казеино-
вый клей.
И. С. Кайнарский и Б. Е. Пиндрик [184] разработали порис-
тую керамику для диспергирования воздуха в отбросных в дах
коксохимических заводов с целью обесфеноливания вод биоло-
гическим методом. Ими предложен материал, состоящий из
кварцевого песка как наполнителя известково-иатриевого стек-
ла с бентонитом в качестве связки с выгорающей добавкой в
виде зерен нефтяного кокса и сульфитно-спиртовой барды как
клеящей добавки. Пористыми изделиями из силикатных масс
для аэрации занимались М. А. Матвеев и К. А. Смирнова [34]
и другие исследователи [185, 186].
Пористым керамическим изделиям, предназначенным для
диспергирования воздуха в жидкость, естественно, приходится
работать в жидкой среде. Воздух или другой диспергируемый
таз подается при определенном давлении, диктуемом требуемой
производительностью и условиями процесса аэрирования. Бла-
годаря действию капиллярных сил поры материала заполняют-
ся жидкостью и остаются в пей, если давление нагнетаем
через них газа недостаточно для вытеснения жидкости из р
Вследствие этого большая или меньшая часть пор не участвует
в работе изделия, что приводит к резкому снижению прои в^
Дитечьности установки.
Для устранения этих существенных недостатков порис
изделий, используемых для аэрирования жидкостей, мы р
иомендуем производить гидрофобизацию их. С этой целью м
гУт быть, в частности, использованы гидрофобизируюшио с .
Ства, разработанные Институтом химии силикатов ' кале
«вук СССР [187].

ГЛАВА IX
СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА
Все виды строительных керамических изделий, в том ЧИс
стеновые и облицовочные материалы, принадлежат к классу ? *
пистон керамики. Строительная керамика должна быть возду°'
проницаемой, так как в зданиях, в особенности в жилых д0^'
необходим воздухообмен между наружном и внутренней сре/Л
по выражению строителен, должны «дышать». п"‘
-------------, для красного кирпича государственных
"тандартом [188] предусмотрено, что водопоглощение дол ’
— ЭТО соответствует открытой Пористости
исходя из климатиче-
Здания
этому, в частности,
быть не менее 8%
кирпича около 15%.
Толщина стен зданий определяется
ских условий и теплозащитных свойств стенового материала
Чаще всего наружные стены кладутся толщиной в 2—21/г кирпи-
ча (считая по длине кирпича, равной 250 мм). При такой тол-
щине механическая прочность кирпича обычно обеспечивает
требуемую несущую способность стеновых ограждений.
Долговечность зданий и других инженерных сооружений за-
висит от морозостойкости стенового материала.
Наши исследования [189] показали, что морозостойкость стро-
ительных материалов в основном зависит от структуры имею-
щихся в них пор, точнее говоря — от соотношения объемов со-
держащихся в материале открытых пор различного размера.
Технологии изготовления строительной керамики посвящено
немало опубликованных работ, поэтому остановимся лишь на
некоторых особенностях технологии, которые определяют струк-
туру материала и, как следствие, его морозостойкость. К ним
прежде всего относятся: свойства исходного сырья, ввод в шихту
выгорающих добавок, способы формования и степень обжига.
Как влияют технологические факторы на структуру и морозо-
тоикос ь материалов, рассмотрим на кирпиче, который являет-
ся основным видом строительной керамики.
§ 1	ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ ВОДЫ
В ПОРАХ КИРПИЧА, И ТРЕБОВАНИЯ К ЕГО СТРУКТУРЕ
Н ряжения, возникающие в керамическом материале при
замерзании воды в его порах, по-видимому, аналогичны по своей
•3 в личине напряжениям, развивающимся в каменных
ородах и дрхгих строительных материалах, для которых бы
роизведены соответствующие расчеты [190—192].
пп« авление -тьда, образующегося в порах камня или кирпич
Лс1пмЛ2ак°Р"Ж',вании’ Рассчитывается по термодинамическо
тно п1 аи"еР°на. которая была выведена для данного ча-
стного случая Томсоном [193].
156

При переходе воды в лед, как известно, объем ее увеличи-
вается пр ямерно на /п. Если капи.пяры материала сообщают-
ся со свободными или частично заполненными влагой по, ами тп
образующимся лед имеет возможность вытеснить избыточную
влагу из капилляра. В этом случае давление льда составляет
около 200 кг 1см-. В капиллярах, не сообщающихся со свободны-
ми порами, образующийся лед и оставшаяся влага давят ня
стенки с силой, доходящей при —20° до 2 800 кг/с и2 Такие
ры, в которые может вытесняться избыточная вода и тем самым
уменьшать напряж ни в < 1рпиче, называют резервными
порами.
В зависимости от размеров пор и их взаимного расположения
местные напряжения, возникающие в теле кирпича, могут в
большей или меньшей мере уравновешивать друг друга. На’гра-
нице материал-воздух напряжения, создаваемые в кирпиче, не
уравновешиваются встречным давлением. Поэтому чаще всего
разрушение кирпича наблюдается на его поверхности и прояв'-
ляется в виде отслоений наиболее слабых участков.
В кирпиче, как и других пористых керамических материалах,
имеются поры разных размеров, которые различно заполняются
водой и удерживают ее при извлечении образца из жидкости. В
зависимости от размеров пор превращение в них воды в лед
происходит при неодинаковых температурах.
Заполнение мелких пор холодной водой, имеющей комнат-
ную температуру, идет медленно, и для его завершения тре-
буется более или менее длительное время. Поэтому при погру-
жении кирпича в такую воду на 48 час., как эго делают при ис-
пытании на морозостойкость, водопоглощение кирпича редко
превышает 90% от водопоглощения в кипящей воде [1 4], а чаще
всего не достигает этой цифры.
Чем меньше коэффициент насыщения (отношение водопогло-
щения в холодной воде к водопоглошеншо в кипящей воде), тем
больше объем мелких пор, которое не заполнились водой.
Если допустить, что в эти свободные поры может вытесняться
избыточная вода из смежных пор при замерзании в них воды,
то кирпич с меньшим коэффициентом насыщения всегда должен
быть более морозостойким. Между тем, как^показали много-
численные работы ряда исследователей, такой зависимости не
наблюдается. Поэтому пришлось отказаться ог предусмотрен-
ий ранее ГОСТом оценки морозостойкости продукции по коэф-
фициенту насыщения (коэффициент морозостойкости).
Изложенное дает нам основание считать, что мелкие поры,
заполняемые при насыщении кирпича холодной водой, не1^
Зя Рассматривать как резервные. Вместе с тем такие поры,
скольку они не содержат воды, можно, с точки зрения м P
стойкости кирпича, относить к категории безопасных. пиа1ПТ_
Е кирпиче имеются и такие поры, которые хотя и
я нодой, также являются безопасными, потому что P
157

a n ..их воды лежит значительно ниже нуля. Е
ра замерзания в них пеоатуры, принятые при испытай?й
росту 7025-54 [195., то“™««
кирпича на морозос д отнести те, в которых вода замепч?
безопасным порам над_2_15 _90°	меРзает
ПрИЛ=иеТУ?емНпературь1 замерзания воды некоторые
пователи 1196] объясняют действием твердой поверхности,
водяй свободную воду В связанное состояние. Связанная Во^
име^ повышенную вязкость. Все причины, которые ограни^,
вают свободу движения молекул воды, ведут, как известно, к
понижению давления ее пара и тем самым к снижению темпе-
патуры замерзания [13].
Степень переохлаждения тем ниже, чем меньше диаметр Ка,
пилляра. Боровик-Романова показала это на стеклянных ка.
пиллярных трубках [197].
II. П. Будников и Г. С. Блох объясняют снижение темпера-
туры замерзания воды возникновением в капиллярах при льдо-
образовании давления, значительно превышающего атмосфер,
ное [198].
Крупные поры при погружении кирпича в воду быстро и
нацело заполняются водой. Однако при извлечении кирпича из
воды вследствие малых капиллярных сил вода из наиболее
крупных пор вытекает, а в менее крупных удерживается лишь
частично. Такие поры, создающие свободный объем, куда мо-
жет вытесняться вода из пор, в которых образуется лед, следует
рассматривать как резервные. С точки зрения морозостойкости,
они являются наиболее желательными.
Поры меньшего размера, чем резервные, успевают запол-
ниться водой в процессе водонасыщения и прочно удерживают
е * ч н 11 бразца из воды. Вода в этих порах замер-
зает при температуре испытания кирпича (—15—20°). Такие
п в :яются для кирпича опасными
аки" образом, все поры, имеющиеся в кирпиче, по их влия-
м0Р03 тонкость могут быть подразделены на:	I
замерзает” е’ к010рые В0Да заполняет, удерживается в них и
котопыр°пПЛоС И Ы е‘ КОтоРые в°да не заполняет, а также те,
езет ^ПОЛНЯет- «° « замерзает в них;	I
них не уд рЖн аетсяТ°РЫе В°Да ПрН нась1Щении заполняет, нов
сколько в^нем Ч1°?10Р030СТ0^К0сть материала зависит от того,
иначе говооя' ->т ржится П0Р трех указанных категор»»-
меров. ’	отношения объемов пор различных Ра3'
пича может быть^Аоп''?83111'6 К стРУктУРе морозостойкого кир |
*сн быть достаточнн«УЛИрО-ВаНО так: с6ъем Резервных пор дот-
П0Р-	' ’ чт°бы компенсировать объем опаснь

П- П Будников и Г. С. Блох [199] отмечают, что в пооиесег.
разрушения капиллярно-пористого тела, [замораживаемого в
дасышенном водой состоянии, существенную, а иногда «Теша
юшую роль играет перемещение в нем влаги под в зиянием тем'
пературного градиента и явлений, связанных с кристаллизацией
воды [ivyj-
Для того чтобы облегчить выдавливание избыточной в аги
из пор, в которых образуется лед, и устранить местные пеоена
пряжения, приводящие к разрушению материала, важно чтобы
резервные поры были распределены в нем равномерно.
Мысль о том, что характер пористости кирпича влияет на
его морозостойкость, уже возникала у некоторых исследователей
[200—203]. Однако вследствие отсутствия в то время метода раз-
деления пор по размерам эти, по существу правильные, сообра-
жения не были подтверждены соответствующими данными о
структуре пор.
При замерзании воды в зависимости от структуры пор в теле
кирпича неизбежно возникают большие или меньшие напряже-
ния. Для того чтобы кирпич не разрушился, необходимо, чтобы
предел прочности материала превосходил величину возникаю-
щих напряжений. С этой точки зрения, явччется желательной
повышенная механическая прочность материала, хотя опа сама
по себе совершенно не гарантирует морозостойкости кирпича:
даже кирпичи очень высокой прочности в случае неблагоприят-
ной структуры неизбежно разрушаются при испытании.
Г. Б. Алексеев [204] приводит примеры, когда кирпич одного
из ленинградских заводов при марке 75 всегда выдерживал 15
циклов замораживания, в то время как на другом заводе кирпич
и при марке 150 был неморозостойким. Только в том случае,
если сравнивать кирпичи, изготовленные на одном и том же„за-
воде, можно усмотреть тенденцию к увеличению морозостойко-
сти с повышением марочности. Это отмечает и В. С. Впгдергаузг
проводивший исследования на приневских глинах [144].
§ 2. СТРУКТУРА И МОРОЗОСТОЙКОСТЬ КИРПИЧА
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Известно, что кирпичи, изготовленные методом пл^с™^с^
Го формования, обладают лучшей морозостойкостью,	_
кирпичи полусухого прессования. Существует м?е1Н1(Ч 1НЫе
Факт объясняется различием структуры кирпичей	р’	вость
нами эксперименты с очевидностью показали Р
Эт°со предположения.	iv ^тпрпеления
п Иа РассмотРеиия дифференциальных кривь^^ сравниваемых
Р (рис. 48) ясно видно различие в стр} УР Р вач
кирпичей. В кирпиче пластического формования уР“аллет'
ппКС«мум кРив°й находится в области мел!л1Х пнчеств0 круп-
ром 2—4 Имеется сравнительно большое количество р>
1Б9

пбпасть которых отчетливо отделяется от обл
ных пор, область 1ди‘ н20—70 мк поры отсутствуют. т,!
о“«
широкий интервал размеров от
Рис. 48. Дифференциальные кривые распредепения объемов лор
в кирпичах пл стического и полусухого формования
0,1 мк. Крупных пор имеется незначительное количество. В ре
е и пытаний в морозильной камере кирпич пластическо-
(Ьогмпмн1аНИЯ оказался морозостойким, а кирпич полусухого
На стп\^Д^3РУШИЛСЯ 1а пеРВЬ1х циклах замораживания.
влияние кэк 2?^ матеРиала строительной керамики оказывает
бы формовки ™ОЛОГИЯ„нзготовления, в первую очеоедь спосо
техн^Т™;“в:^“™';СМД,,0Г0 <4ья. Керамические «
химического минрпяп^ а СЫРЬЯ в свою очередь зависят от е
bob.	’ Р гическо о и гранулометрического сост
отношении влияПчия1на1^тпСС'ЛеД0Ваиия’ Решающим фактором в
следует считатьХсти^ юст^йчны МОРОЗОСТОЙКОСТЬ КИР

пиниегые частицы имеют плэгтннча-.w	н прм мех>~
веских воздея твиях, оказываемы* на глину при фермояачши
опича. склонны давать ориентированную струк- : . .	. , .
^инопроявля I -•при  !-. ’ г -Г.м Г -•<	к 1CJ
давления, оказываемого на массу при ее уплатив в
^н/мя прохождения через голому и	Частайн
Ыны при этом стремятся сблиэ <я своими плоскостями и
Ьсположиться в брусе длинными сторонами вдоль осевой лиики
кндштука (перпендикулярш направо шм .евлий.см з ва мыд
на брус стенками мундштука). Ори» ти .	- s aii
бенно зам* тна р р ’ р бру а, в ег< • •. '>;«> р нахо
наи-
бенно заметна по периметру бруса, в его частях,
дяихихся к стенкам мундштука, > с- • - .
большие.
При формовании ПОЛНОТеЛого кирпича вслед ТВ не ; t < !О
го сопротив.теиИ'< тр Ч	' *Л • «Ш» Г"	. i -	'•
стенок готовки и мундштука.	-t -	(
семени - pa ш н । и явл тся * »ксим т	. . 
бруса Это такж< п кт»бствует риенгтиронанной структуре км?
лича-ci рца. вы ход я шс о и пресса
В стуча- резко выраженной ориентировали .»й структуры в
кирпиче появляется хорош • изв< гный дефект — 'вялеватоегь.
При горизонтальном ВЫХОД бруса >	<	: -
линии свилеватости проходят по п <телн кирпича параллельно
ложковым и тычковым граням. Во вр( мч испыта щй > а мо?о«
стойкость такой кирпич бычн ; руш •- i по пл *с костям. па-
раллельным лож к м и тычк м к ip и з I и зерт |ьл. ri« ч вы-
ходе бруса из пресса и попарной резке сырца раоушьчше кар
пича при замораживании имеет 1рхтс>й xaj тктер отслаивание
и сколы з основном наблюдаются по плоек 1М. >? .’. тлю!
постели кирпич . бычпо ближе к гели. 5 1Ш
Х0Д(- из пресса в сторону стенок мундштука.
Пластичные глину f i склонив кобо Hr ор
р ванной структуры ч свилеватости сырца, и потому * зря
изготовленные из таких глин, должны быть м ее * р з т и,
JT0 подтверждается практическими т. .иными. Кирпич,
Являемый без корректировки (отощення) ших .
Чем ИспользУющими пластичные глины, менее мороз с оек,
Pkm пр0^’кция аводов. работающих на менее асгнчн м
сб’ш >5авлен,'1Р R пластичным глинам отошнтелен ытру зияет
Зостг^еПИе ГЛИ1,истых частиц и способствует повыше t с»р
До hJ1K0Cth кирпича. Вместе с тем огошение глины полезно «ашь
свунцК Jporo предела, так как при малой пластичности шихп
Для ?пТь ее в необожженном виде становится не в-таточнов
ПИча Р ТИВоД^йствия напряжениям, возникающим в ге н кир
яяютс?рца при сушке его. В результате зюго в кирпиче поя^-
и°г° кв МикР°тРеЩины, приводящие к разрушению 1>божж» <-
ц а Рпича во время его замораживания [205]
к i

млпозостойкости кирпича от меры пластик
Зависимость мор 49 ПлаСТИчность определяли Ня „
сти глин показана на р • 3J Испытания кирпича на моп?₽И'
ГО®,
7025-54 [195]-	средством для повышения морозов
Рис. 49 Зависимость морозостойкости кирпича от
пластичности глин
*



время обжига. Эти топливные добавки создают в материале кир
пича крупные резервные поры и способствуют равномерному об
жигу его. Наилучшим топливом дтя запрессовки в сырец являет
ся уголь в сочетании с легко выгорающими древесными опит
ками или лигнином (отход гидролизного производства). Если
применяемые глины достаточно пластичны и при добавке к ним
топлива не возникает опасности излишнего их отощения, целе
сообразно уголь заменять менее калорийным и более дешевым
так называемым вторичным топливом — шлаками или паровоз
нои изгарью. В целях более равномерного распределения в тете
кирпича и лучшего выгорания крупность частиц вводимого топ
лива не должна превышать 3 мм. Опилки и лигнин раньше воз
гораются, чем угольное (шлаковое) топливо, и тем самым улуч
шают д отозку сырца. Это удлиняет период собственно обжи-
га и гаран ?ирует полное выгорание шлакового топлива.
Опыт работы некоторых кирпичных заводов показал, что не
холимы! эффект_достигается при введении лигнина или опи
лок в коли е тве 25% от объема топливной смеси. Обшее к лй'
чество введенных добавок зависит от пластичности гчины и
“ 0Риниости топлива. Чем пластичнее глина, тем больше можно
|ДТЬ в нее отошающей добавки, в данном случае — топливу
сто ^т"°ка.3али Нашн исследования, ля обеспечения мор<” '
тотивя пг>П лнотелого кирпича количество вводимого з сь1Р,
ногеТ1ЯЛХ,° бЬ^ТЬ не менее 40-50% от количества, потр
00жига- При обжиге пустоте того, эффективного
162

пича условия выгорания топлива более блап ппи - а
случае количество вводимого топлива может ы В этом
70—80% от нормы топлива на обжиг	'	:	*>
Влияние топлива на структуру матер Да вчдчо „ . ч ..
речпиальных структурных кривых, снятых г,бпЯ	: *
хого формования (рис. 50). При испытании -й Мг , ,'® ’.ол *
и —
^ИС. 50. Дифференциальные кривые распределения объемов пор в 'раз-
цах полусухого прессования
/ — без выгорающих добавок; 2 — с выгорающими яобавклми—ш ко в м
•лучшие результаты показали образцы с топливом. В бесто
н°м образно имеется большое количество пор среднего р<
в интервале диаметров 30—150 мк. Более крупны-’ поры в -
образце отсутствуют. Структурная кривая ооразцз	н
JiHiibi, но с топливом имеет существенно отличныи х ь ‘ с
”еи видно наличие крупных пор и уменьшенное п	п00
Ривой 1 количество пор средних размеров. Ооъо >	1Я •
том и другом образце, обжигавшихся в одпнак
примерно равны.
и «	! 53

цто повышение температуры обжига л
Следует o™eT«^’J не только на механической прома-
зывается блаГ°"РеГ0 структуре. Это ясно видно из диффер^и
кирпича, но 'Мпаспределения объемов пор по их размера"4?'
sz.‘S=,	"₽» м,г;
температурах (рис. 51).
Диаметр пер в мн
Рис. 51. Дифференциальные кривые распределения объемов пор
в образцах полусухого прессования, обожженных при разных
температурах
В образце, обожженном при температуре 890°, имеется срав-
нительно много пор средних размеров и отсутствуют крупные по-
ры. С повышением температуры обжига до 990° в материале
о в яю я крупные поры и заметно уменьшается количеств
д х р з черев. Происходит уменьшение количества ме-1'
VmaL’i?1 снижа5тся,общая пористость материала.
сияла „ шени бщей Пористости и количества микропор мате'
чают и =ШеНИеМ темпеРатуры обжига глин (табл. 57) отме-
чают и другие исследователи [206].
их влиянию*	ЧТ° ПОРЫ> имеющиеся в теле кирпича, п»
»-еные, ™з0"„аас2“Х“н"е. б“ТЬ ™Вра33"М“
рий мы оппеТе^гТИЯ гРаниц между порами указанных кате^.
Раживании насытпр количеств° льда, образующегося при 3 .
насыщенных водою кирпичей с различной стрУ^
г

Микропористость
икропористость в°„ л
ОТ объема образца 0, КЛ?™<РИ"ОСТЬ
в __„ р О
от обшей пористости0
Температура обжига
в град.
Зависимость пористости и микропористости г,ины
ОТ температуры обжига ‘
Общая пбристость в %
от объема образца
790	32,3	30 4	
885	31,6	27*6	94
1 035	28,1	1б’б	87
1 105	22,1	7’,4	59 33
рой пор. Был применен метод «температурного скачка» в осип
ве которого лежит зависимость между скоростью изменения тем
перату ры при юреходе воды в лед и массой образовавшегося
льда [207].
Результаты проведенных исследований [208] позволяют счи-
тать, что нижняя граница опасных пор для красного строитеть-
ного кирпича пластического формования определяется размера-
ми 0,4—0,8 мк, для кирпича полусухого прессования — разме-
рами 0,1—0,2 мк. Верхнюю границу представляют поры диамет-
ром 200 мк.
Следует оговориться, что указанные границы являются ус-
ловными и зависят от особенностей метода снятия кривых рас-
пределения объемов пор по размерам. Тем не менее они удов-
летворительно согласуются с теоретическими предпосылками.
Многочисленные определения показали, что кирпичи, у кото-
рых объем резервных пор равен или превышает 9% °т объема
опасных пор (вода при замерзании увеличивается в объеме на
9%), выдерживают без разрушения предусмотренные Государ-
ственным стандартом 15 циклов попеременного замораживания
и оттаивания. Было также показано, что чем больше отношение
объемов резервных и опасных пор, тем выше морозостойкость
кирпича от его структурной
объемов резервных и опас 1Ы\
массовой
изделий.
Зависимость морозостойкости
характеристики (соотношения
П0Р) была проверена на многочисленных образцах
продукции ряда заводов.
Существование такой закономерной 'связи позволяет, ко_
ным путем быстро оценивать морозостойкость изделИ1’ _fTTя_
тельной керамики, не прибегая к длительным прямым
ниям, связанным с многократным попеременным замор v
ем и оттаиванием изделий.

ЛИТЕРАТУРА
с w I Am Ceram. Soc, 4, 917, 1921.
1.	Washburn E W J. A^ j	1909
2.	Wologdine S. Revhl^d'E-sen, 29, 1221, 1909
3.	Wologdine S St 11 Q j. j Am Ceratn. Soc, 10> 443_
4	Howe W. L. a. nuu® r n7 .939
5.	Rudolph Chem Fabr 5 137 1 q
b7. 193L
9	Л о з и нТк%% А^Ге^р м а н С. Лм Т^уды Укр. НИИ -неУпоров
И Kw"°W i'cOkeBrh°aHrnTHFHA.T JeaXTXm iron and Steel Inst., 165, 1927.
11	Б p и д ж м э н П. В , Анализ размерностей, перевод со 2-го англ. НЗд
под ред Вавилова С. И., Гос. изд. техн.-теор. лит., М. 1934
12	Дубинин М. М., Физико-химические основы сорбционной техники,
2-е изд, Гос. изд. техн.-теор. лит., М 1935~
13	Темкин М И , Заводск. лаб , 8, 6, 1939.
14	БеркманА С, Басин Е. В, Стекло и керамика, 8, 1949.
15	БеркманА. С., Мельникова И. Г., Стекло и керамика, 12, 1954
16	Беркман А. С, сб. Трудов РосНИИМС, 10, 1956.
17	. Bansen Н, Вег. Stahlw. Aussch Vd. Eisenh., № 111, 1926;
Arch Eiscnhiittenw., 1, 687, 1927—28; Stahl und Eisen, 48, 973, 1928.
18	С I e w s F H., Mi 1 Is E. O„ Green A. T., Trans Ceram. Soc., 32,
472, 1932
19	. Bnt Stand , 1902/1952—Methods of testing refractory materials.
20	BaronJ., Jamais J., Roynette A., La mesure de la permeabi-
hte a Pair des produits refractaires. XXVII Congres Intern, de Chim Ind,
Bruxelles, 1954
21	. Кайнарский И С., К у ко л e в Г. В., Смеля некий И. С., Тех-
нология динаса, ч. I, ОНТИ ДНТВУ, НКТП, 1938.
22	Смирнова К А , сб Трудов НИИСтройкерамики, 7, 1952.
23	. Easter G. J., J. Am Ceram. Soc., 11, 764, 1928.
24	Fancher G. H, Lewis J A., Pennsylv. State College,
Exper Stat Bull., 72, 65, 1933.
25	Wyckhoff R D,BotsetH G , M u s k a t M., Reed
Sci. Instrum., 4, 394, 1933.
26	Dalle \ a lie J. M., Micromerit ics, 2nd ed , New ____
ад пгт ХНпН?91оК0в Ю- Куманин К, Труды ГИКИ, 40, 1933.
1	4312, 1938, Метод определения газопроницаемости огне
упорных изделии.	F
-V, 10%° Г а Р к ° в А Ф’ Труды Урал политехи, ин-та имени С. М. Кирова,
1л DO.
30. К у с т ° в Б И., Огнеупоры, 6, 1949
Soc 36 1953S 6 " 8 d '' е G- В - М 0 п S L Е., Н е i n d е R. A., J Ат. Сега*
33 Zap'a'/ ' дТ°н'Пс Zt,g U‘ Кегат Rdsch , 79, 303, 1955.
34 М Лт в е eLB'М ГСА ^senh(ittenw-. 26, 12, 1955
Промстройиз ат, 19"6	’ м и Р н 0 в а К. А , Пористые силикатные издели .
3.,F	sWsstf	Гй„н“rth ' к- UnMriW
Miner. Ind.,
D W„ Rev.
York, 1948
166

Qfi Wiekerham F A., Stahl und Eisen, 47, 1674 1927
3?' StuH R T., Johnson P, J. Res. Nat. Bur. Stand,' 25, № 6, 71],
194°38. Stull R T Johnson P V., Bull. Am. Ceram Soc, 20 4*3 1941
39. Тери а гиК, Основания механики грунтов, Геолразведиздат *
40 Bartell F E., J. Phys Chem., 15, 664, 1911. P Д Д ’ 9 ,2
4L Mu skat M., The flow of homogeneous fluids through porous media
Njevv York, 1937.
42.	Леибензон Л. С., Движение природных жидкостей и газов в ™
„истой среде. ОГИЗ. Гостехиздат, 1947.
43.	А н д р и а н о в П. И Труды Института мерзлотоведения имени
R А Обручева, т. III, изд. АН СССР, 1946.
44.	А п d г a d е Е. N., D о d d G., Nature, 143, 26, 1939.
45.	Prausnitz P. H, Glas-und keramische Filter, Leipzig, 1933.
46	H й 11 i g G. F., N e 11 e M., Z. Anal. Chem., 65, 385, 1925.
47.	Simon A., N e t h W., Z. Anorg. Chem., 168, 221, 1927.
48.	Bo gat у H., Carson F. T., J. Res., Nat. Bur. Stand, 33, 5 1944
49.	Witzma nil, Chem. Fabr., 29/30, 12, 1939.
50.	Ага джанов A. M., Гидрогеология и гидравлика подземных вод и
нефти, Гостоптехиздат, 1950.
51.	D'Arcy, Les fontaines de la ville de Dijon, 590, 1856.
52.	Smreker O., Z. VDI, 22, 117, 1878; J. Gasbeleuchtung
sorg 58, 452, 1915; Das Grundwasser, Leipzig—Berlin, 1914.
53.	Forschheimer, Z. VDI, 45, 1736, 1901.
54.	С 1 e w s F. H., G r e e n A. T., Trans. Ceram. Soc., 32, № 8,
55.	Махль P. T., Керам, сб., 5, 1939.
56.	Clews F. H., Mills E. O., Trans. Ceram Soc., 32, № 9,
57.	Евстроп ьев К- С., Торопов Н. А Химия кремния
химия силикатов, Промстройиздат, 1950.
Clews F. Н., Green А. Т., Trans. Ceram. Soc., 33, № 1, 1934.
Беркман А. С., Информ, бюллетень РосНИИМСа, 5, 1957.
Zunker F., Handbuch der Bodenlehre, 6, 1930.
D u p u i t J., Etudes theoretiques et practiques sur 1c mouvement des eaux.
В a г u s, Am. J. Sci., Ill, 48, 452, 1894.
Bechhold H., Z. Physik. Chem., 60, 264, 1907.
Bechhold H., Z. Physik. Chem., 64, 328, 1908.
Cantor, Ann. Physik., 47, 399, 1892.
Brit. Stand. 1969/1955 (Tests for performance characteristics of sintered
67.	Сазонов В. В., Отчет ГИКИ, 5216/Ш, 1937.
68.	К по И Z., Kolloid Z., 86, 1, 1939.
69.	Erbe F., Kolloid Z., 63, 177, 1933.	o inCA
70.	И ш к и н И. П., К а г а н е р М. Г., ЖФХ, т. XXIV, в. 8, 1950.
71.	Zagar L., Arch. Eisenhiittenw., 26, 9, 1955.
72.	Стрелов К- К., Заводск. лаб., 12, 1956.
73.	Агапов А. И., ЖТФ, 6, 9, 1936.
74.	Плотников Л. А., Заводск. лаб., 4, 1949.	пЫГокодис-
75.	К а м а к и н Н. М., сб. Методы исследования структуры вы ок Д
“ерсных и пористых тел, изд. АН СССР, стр. 47, 1953.	пыгпкодис-
п76- Дубинин М. М., сб. Методы исследования структурь
еРсных и пористых тел, изд. АН СССР, стр. 72, 1953.
782 iL?itter Н. L„ Drake L. С., Ind. Eng. Chem, Anal. ed. 17. № 12.
"ИЯ ctdvk/ кьян°вичВ. M„ Радушкевич Л- В/Л СсСР^стр.^ЛЭЗЗ-
7(РУКтУРы высокодисперсных и пористых тел, изд. АН 07’158 1945.
£• J"Нinеk М. Н„ F'апкuсhеn, J.. Ind. Eng. Chen.. 37.158.
ИИспепгР ° 9 а ш ИД Е. А., сб. Методы исследования РУ .
Р пых и пористых тел, изд. АН СССР, стр. 5, 1953.
u. Wasserver-
1933.
1933.
и физическая
58.
59.
60.
61.
1863.
62.
63.
64.
65.
66.

ГИКИ 2410, 1939
67, 19а"
Отчет
81.
82.
83.	L о J s у
84.	Г и е •?
85.	П л а ч с н о в
, см. .'’"'пчы нес
изд АН СССР, стр '
'Т' г V р о в
87 Фиг у р о в с к и и
103.	D t e t z е
104.	’ 1
105.	-----
1 < »6. Беркман A
107 К о a e л ь м а н Г. А
10t К е л с р “
109. '
. cci 7, 115, 1921.
WTshburn t w a. B4>
Washburn '	8, 589, 1944.	L № 2, 39, 1949.
-v R, Bull Soc c,’rolt:0m Tf’’"°0BeB. А., БелоцеркоВск
« r. -«'» A A  йй#	4
.....
90. S' « И С .ИД-J4'S ’обработка результатов измерь,
стаТГяков^®^м‘^50.	1ЙЯ металлов и обработка опьП1ад
ГоС nVAVjH Ti'P- ''1ет0 )95о VK ’	л1у 13, 214, 1945.
панны'.	О.; УЧСНЫС Тчсслсдовавйя структуры высотку.
Я Q3 Бойченко •	С6. Методы иСС‘ .. ^53
94 Жданов с П - \'л СССР. ^PSclcH'37, 699. 1935.
ны\ и пор исты хт . j ^П1 СЬеГП- з 1166, 1949
95 Me Ba,nM j Phys Coll. Che	1944
96 KatJSi H J Am Chem ^\ЬЬф13Ньа нефтяного пласта. Гостов-
97 Cohan L. J цпНСкпи И- К
qs. Оркни К- •	657 195б.
"“gM п «;1“ 	5“ ага”“
г|,кн-№ ’"
. ‘	Шуты» Г. В. ит1И
Э к ’ ОгнеуйорыK bj- И’’7ики, изд НТУ ВСНХ, М. вып
Ш а м о т н ы • массы, Тр\А >
НО. Brass W 3 ) ^я^Ь.51!’ 1954
И1 D е t а . 1 Н . Silicates.Ind 1
112 Pbiliph, Chem FabrМ-1	• >37
113 К олюн Н. Е., Отч т 1 иг и, .
1)4 Вяхирева I , Керам с , .
115. Мах ль Р Т. Керамика и стекло. 8	», 19
1 ю Р ы б и и к о в В \ Огнее поры 4 -о. U
117 Келер Э К, Огнеупоры, 9. 1937
5,КЙГ.,.Й.:;.МА «"•»«..;о и-.тг»ви0
122 Беркман А С.» Отчет ТИКИ, 809, UoO
123 Беркман А С, Мельникова И
РосНИИМСа, 7. 1954.
124	Беркман А С.» Юрчак И. Я , С^гчет
125.	Беркман А С, Отчет 1 ИЬ И, 923, 1952.
126.	БеркманАС.Глл шанковаЗ И, Отчет
127.	Б е р к м а н А С.. Отчет ГИКИ, 853. 1950
128 Ь< р> м аи А С Отч< т 1 ИКИ, 870, 1951
129 Беркман А Сч Отчет ГИКИ, 647 1947
ite

Юрчак И. Я., Бюлл.
Всесоюзн хим. о-ва имени Менделеева, 2,
ГИКИ, 677, 1947.
ГИКИ, 687, 1948
БеркманА С., Отчет
Беркман А. С., Отчет
Дудеров Г. Н., Стек и керам пром , 9, 1944.
• %’ " 3 "  „„.Im
131.	Смирнова К. А, Керамика и стекло 11 1954
132.	Колюн И Е„ Вихирева Л А, Юрчак Р м п
Сводный отчет ГИКИ по темам 515b, 5214, 5216 193R	’ П'' ВиР° С Э.
CBOi33. О Г а р к о в А Ф , М а м ы к и н Н. С., Огнеупоры 8
134 ГОСТ 5499-50 «Глиняное сырье для керамической’промыв,п₽
Методы испытании».	и промышленности.
135 Келер К-, Труды ГИКИ, 16, 224, 1929
136 Искюль В, Труды ГИКИ, 16, 211, 1929
137 Земятченский П., Труды ГИКИ, 16 36 1929
138	Беркман А. С„ Шейнина М Е, Керам’сб 22 юао
139	Гл ас сон В., Отчет ГИКИ, 730, 1948	’	’ У49'
140	Ав густи ник А. И., Труды Техн, ин-та промкоопеоян™ т къи
K5.№Cip ₽ и  р'би”ерп *
142.	Проект стандарта на огланлинский бентонит ГИКИ
143	Беркман А. С, Труды ГИКИ, 24, 1951.
144.	А в г у с т и н и к А. И. Керамика, Промстройиздат 1957
145.	Беркман А. С, Отчет ГИКИ, 872, 1951
146.	’
1942.
147.
148.
149.
150.	Шлыков А. В., Указания по производству пористо-дыочатого кио-
пича, изд. БТИ МПСМ РСФСР, 1950.	Р
151.	Шапиро Д Г., Беренштейн П И, Применение выгорающих
добавок при производстве кирпича методом сухого прессования, Промстрой-
издат, 1952.
152	Полякова Т. И, Мельникова И. Г,сб. Трудов РосНИИМСа,
5, 1953.
153	Потемкин П. И.,
изд лит. по строит, и архитектуре, 1953
154.	"
8, 1954.
155
1954.
156
157.
1932.
158.
1938.
159.
160.
ского института на Кавказских Минеральных водах, 1949.
161.	Юрчак Р. М., Керам, сб., 9, 1940.
162	Беркман А. С., Юрчак И. Я-, Керам, сб., 16, 1941.
163.	Беркман А. С., Стек, и керам пром , 3, 1945.
164	Вихирева Л. А Отчет ГИКИ, 5426, 1939.
165	БеркманА. С., Отчет ГИКИ, 625, 1947.	с
166	П ф л е й д е р е р Г., Электролиз воды, перевод с нем. под р
дер В. в., Химтеопрт П
вен Ал л м ан дА Основы прикладной электрохимии, перевод с англ, под
А 1й>ер£акова Г » Химтеорет, Л. 1934	Химтеооет Л. 1939.
ten Федотьев П. П., Электролиз в металлургии, X Г0н’ти 1939.
17л 5аймаков Ю- В ’ Электролиз в металлургии, ’ щелочей,
Хим Стендер В. В, Электролитическое производство Р
сб Эффективная строительная керамика, Гос.
Беркман А. С., Мельникова И. Г., сб. Трудов РосНИИМСа,
Пискунов М. А., Дубницкая М. А, Бюлл. строит, техники, 12,
Rosentahl W., Handbuch der mikrobiologischen Techmk, 1924.
Квашенинников Ю, Левенштеин М, Отчет ГИКИ, 254,
Каталог бактериальных фильтров ГИКИ, изд. Союзмедоборудование,
Попова В. Т, Егоренкова Л. И., Отчет ГИКИ, 5216/IV, 1937.
Кочкарев И. О., Лащилина 3. В., Отчет Гос. бальнеологиче
1,69

В Я 1.	мектровим .одних р1с„
[72. Стен дер В. о , Д	*4
Госхнмиздат, 1948.	Reitstoettc г., Elcktroosmose, Elektrophore,
und	^„ologie. 1927.
'175. Г InVш а н о к 3 ИеКегРикИ^’538,’ 1941.
176 ckVaVb И С Пневматические транспортные желоба, ВНИИПТ.
МАШ, книга 10. Машгиз, 1950_ аш{.нинников М. М.. Кроткое А П
178 гРи"е® *\с„ ’ в цементной промышленности, Промстройиздат
Пневматически» транспорт » и	дат,
1951
179. Беркман
180. Беркман
Беркман
Смирнов
Беркман
Визир В° А'.'Труды Киевск техн, ин-та силикатов, т II, 1949..
Добровольский И. С., Смирнова К. А., Стекло и керамика,
Воронков М г., Шоро хов Н. В, Применение растворов алкил
А С Мельникова И Г., Цемент, 3, 1954.
А С Мел ьн ико в а И. Г, сб. Трудов РосНИИМСа 7
А С Отчет ГИКИ, 1332, 1950.
НИ По люта С. Е., ЖПХ, 32, 611, 1949.
А. С., Отчет ГИКИ, 776, 1948^
к и й И. С., П и н д р и к Б. Е., Стекло и керамика, 9, 1951
193.
194.
тельные
195.
деления
196.
вып 9, 10, 1935.
1954
181.
182
183.
184.
185.
186
8, 1950.
187	.
силиконатов натрия для повышения водостойкости строительных материалов
Инф. техн листок Лен. дома научно-техн пропаганды Всесоюзн о-ва по рас-
простр полит и научных знаний, 2, 1956.
188	. ГОСТ 530-54 «Кирпич глиняный обыкновенный».
189	. Беркман А С, Мельникова И Г, Морозостойкость красного
строительного кирпича, изд. НТО промстройматериалов, Л. 1956.
190	3 а в р и е в Д. X., Труды Тбил. ин-та инж. жел.-дор, транспорта, 4,
1938
191	Назаров А., Труды Тбил. ин-та инж. жел.-дор. транспорта, 4, 1938
192	Брил и и г Р. Е., сб. Исследования по строительной физике, 4, Строй-
издат, 1951.
Т о m s о n J , Phil. Trans Edinb , 16, 1945.
С к р а м т а е в Б. Г., Мал юков Н. П , Н е к р а с о в В К., Строи
материалы, Стройиздат, 1945.
ГОСТ 7025-54 «Материалы стеновые и облицовочные. Методы опре
водопоглошения и морозостойкости».
Раковский А., Тарасенков Д,
197. Б о р о в и к-Р оманова, ЖРФХО, ч. физич , т IV, вып 1, 1924
198 Будников П. П, Блох Г. С., Строительные материалы, изделия
и конструкции, 3, 1956
рудников П. П., Б л ох Г С, Труды НИИСтройкерамики, 9, J954.
7	4 а л ь м а н г Г., Физические и химические основы керамики, 193э
909 д а М 0 в а Ю. С., сб. Трутов НИИСтройкерамики, 1, 1949 .
J-- Мушель Л. Е„ Труды ЦНИИСМ Укр. ССР, вып. 1, Киев, 19’3
о/т л уег Н’’ Dle Ziegelmdustrie, 11, 433, 1955.
2f^ к еев/>Б ’£б°Рник ТРУК* РосНИИМСа, 12, J956
1ия и конструкции"?,4'!^Л е н 6 4 а н И М- Строительные материалы, и
19542 Catkins С, Butterworth В., Trans Brit. Ceram. Soc., 33, 4^-
выЛ1; Г^КР°ВСКИИ Г И’ Си не.т Ьщ и ков С. И, ЖТФ. т. VIII.
РосНИИАСа \з 1чг.А С- Мельникова И. Г., Отчет Лен. фи-1иа'1а
Командин Н., ЖОХ,

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие .......................................
Введение ............................................  '	’ '	£
Часть I
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ КЕРАМИКИ
Глава 1. Проницаемость пористой керамики	7
§ 1.	Коэффициент проницаемости............м	„	__
§ 2.	Методика определения проницаемости...................... 13
§ 3.	Некоторые особенности процесса фильтрации жидкостей ....	19
§ 4.	Влияние перепада давления на скорость фильтрации........ 26
§ 5.	Влияние поверхностной корки и толщины образца на коэффициент
проницаемости................................................. 29
§ 6.	Проницаемость керамики при высоких температурах......... 34
§ 7.	Проницаемость многослойной керамики..................... 36
Глава II. Структура пористой керамики.......................  38
§ 1.	Определение размеров максимальных пор................... 39
§ 2.	Средний эффективный (гидравлический) диаметр и количество пор 45
§ 3.	Распределение пор по размерам ... я..................... 48
§ 4	Статистические средние диаметры пор...................... ^5
& а ^испеРсия распределения размеров пор..................... °*
| Форма пор, извилистость и направление поровых каналов ... оз
s 7. Некоторые дополнительные характеристики структуры пор . . •
Часть II
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА
ПОРИСТОЙ керамики
Гл а а Ш» Влияние гранулометрического состава наполнителя на
свойства пористой керамики.......................
| 1’ рЦенка гранулометрического состава наполнителя.........
§ 3 тпИНИСТ0'шам°тные массы.....................*	*	106
Имамотно’бентонитовые массы......................* "	109
* Массы типа фаянсовых......................................
Лава IV. Влияние природы и количества связки на свойства пор
$	стой керамики...................................... __
влияние природы и количества глины............
171

§ 2. Влияние добавки каолина ........................ ,
§ 3. Массы на бентонитовой связке.......................... ’	• .
Глава V. Влияние выгорающих добавок на свойства пористой
мики....................................................... КеРа
*	*	а
Часть III
ПОРИСТЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗД1 У ИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Глава VI. Керамические фильтры ..........................
§ 1. Бактериальные фильтры .	...................
§ 2 Фильтры для механической очистки газов и жидкостей
Глава VII. Диафрагмы для электролиза водных растворов
Глава VIII. Пористая керамика для аэрирования порошкообразных
материалов и диспергирования газов в жидкую среду
Глава IX. Строительная керамика ......................
§ I Процессы, происходящие при замерзании воды в порах кирпича и
требования к его структуре ....	...............
§ 2. Структура и морозостойкость кирпича в зависимости от техно о-
гических факторов ...	...................
Литература . .........................
Микрофотографии........................................ ’	* ’
135
140
141
147
156
159
166
173



Рис. 11. Микрофотографии пористой
керамики (увеличение 30)
Дано в масштабе 7/8

1
с. Микрофотографии обожженных фаянсовых mbcv Л* '. < • '
в отраженном снеге (увеличение >))
Денч • wecinva^w т,

№ 1. ‘ " 8 ‘ "Р"'
Рис. 34. Микрофотографии обожженных фаянсовых масс
ходящем свеге (увеличение z J
Дано в масштабе 7/в

МЛ-20/1	М-1-30/1
МЛ-40/1
Рис. 36. Микрофотографии глинисто-шамотной 'I
с латнинской глиной (увсличс
Дано в масштабе 7/н

МН-2011	МП-ЗОЦ
МИ-toil
Рис. 37. Микрофотографии глинисто-шамотной керамики с новошвей-
царской глиной (увеличение 30)
Дано в масштабе 7/н

Ис- 20- МикрСф01€|р,|(|,
. иг ига'юга
Ckoi coc iai?a (увеличение 30):
.. .	,, удельная поверхность 5 = 83.9
” [, II, III. IV, удельная поверхность 5 = 107,8 си2?:
। уле !ьная поверхность 5 — 174,1 езг’/г; г — смесь
поврпу.. попеР-хность 5 = 212,3 га1/;; Л—монофракционный та-
поверхнос-гь 5=221,9 гн3/.'*, t —смесь фракций IV, V, VI, \ И,
Удельная поверхность 5 = 339,6 ел.2 с
Дано в масштабе */.
ри минного гранулометриче-

24. Микрофотографии^^1.
Н, обожженных. при 3())
Рис.
серии
туре 1300° (увеличен!
и-ц

3	'
Рис. 3*. Мпкрофитсн p.i ]нч( rinHtiCTn-ni.iMn ны.х масс < ъ
банкой каолина и ко.игкчтш
/ — 10%: J? — 20"’;,: 3“ ло*’,;	'	(ynet.r «mi* '
Дано в

б)
Г ис 39 -Микрофотографии пористой керамики с различным коли ю
выюрающих добавок (увеличение 30)
Дано в масштабе 4/6

ж)
Рис. 40. Микрофотографии
добавкой при шамоте
пористой керамики с выгораюшей
различной крупности (увеличение 30)
Дано в масштабе 7/й

Масса IV
Масса I
Масса II
Масса III
I \0
Рис. 46. Микрофотографии материала шамотно-бентонитовых плит и
него шамота (увеличение 15)
а — шамоты; б — плиты. Дапо в масштабе 3/d

Стр.
Строка
ОПЕЧАТКИ
Напечатано
Следует читать
3
42
137
152
16 сверху
12 сверху
15 снизу
4 снизу
Рис. 46, надписи под микро-
фотографиями
коэффициента и
проницаемости,
опор.
21 отв/см2
образам,
Масса 1\
Масса I
Масса II
Масса 111
коэффициента
проницаемости,
пор.
25 отв/см’
обра $цам,
Масса I
Масса II
Масса III
Масса IV
Зак. Н'ЛЗ