Tại sao gạch xanh bị nứt trong quá trình sấy?
Hai lý do chính dẫn đến nứt vỡ trong thân gốm trong quá trình sấy do tốc độ sấy quá nhanh là: một mặt, có sự thay đổi đột ngột trong chế độ sấy trong quá trình sấy, với sự biến động đột ngột và đáng kể về đường cong nhiệt độ và độ ẩm; mặt khác, tốc độ sấy của thân gốm quá nhanh trước khi đi qua điểm tới hạn.
Chúng ta biết rằng nhiệt độ của môi trường sấy là một trong những chỉ số đại diện cho khả năng loại bỏ độ ẩm của nó. Nhiệt độ môi trường càng cao, khả năng loại bỏ độ ẩm càng mạnh, và tốc độ khử nước của thân gốm xanh càng nhanh. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, nó sẽ khiến độ ẩm bề mặt của thân gốm xanh bay hơi quá nhanh, trong khi tốc độ di chuyển độ ẩm bên trong chậm hơn tốc độ bay hơi bề mặt. Bề mặt thân gốm xanh co lại nhiều hơn, trong khi sự co lại bên trong nhỏ hơn, dẫn đến ứng suất bên trong chống lại bề mặt. Khi cường độ bề mặt nhỏ hơn giá trị ứng suất này, các vết nứt sẽ xuất hiện trên bề mặt thân gốm xanh. Trong quá trình sấy, nếu nhiệt độ môi trường tăng đột ngột, tốc độ khử nước bề mặt tăng mạnh vào thời điểm này, bề mặt co lại quá nhanh, và sự co lại bên trong không theo kịp tốc độ co lại bề mặt. Ứng suất bên trong sinh ra chống lại bề mặt vượt quá cường độ bề mặt, gây nứt vỡ thân gốm xanh.
Độ ẩm của môi trường có tác động đáng kể đến quá trình sấy của thân gốm xanh. Nếu độ ẩm quá cao, tốc độ khử nước của thân gốm xanh sẽ chậm, và nếu xử lý không đúng cách, có thể xảy ra hiện tượng ngưng tụ, làm cho thân gốm xanh bị ẩm lại. Nếu độ ẩm của môi trường quá thấp, khả năng khử nước của nó rất mạnh, điều này có thể dễ dàng dẫn đến bề mặt thân gốm xanh khô nhanh. Sự chênh lệch ứng suất lớn giữa bề mặt và bên trong sau đó sẽ làm cho thân gốm xanh bị nứt. Nếu độ ẩm của môi trường trong quá trình sấy trở nên quá thấp hoặc quá cao, hiện tượng ẩm lại hoặc nứt vỡ sẽ xảy ra.
Điểm tới hạn là một điểm quá trình rất quan trọng, nơi sự co ngót do sấy của thân gốm xanh dừng lại. Trước điểm tới hạn, khi quá trình sấy tiến triển, thân gốm xanh sẽ tiếp tục co ngót về thể tích. Nếu sấy quá nhanh ở giai đoạn này, thân gốm xanh dễ bị nứt. Sau điểm tới hạn, vì thân gốm xanh đã ngừng co ngót, ngay cả khi tốc độ sấy rất nhanh và loại bỏ nhiều độ ẩm hơn, nó chỉ làm tăng độ xốp của thân gốm xanh và không tạo ra ứng suất bên trong, do đó không ảnh hưởng đến việc thân gốm xanh có bị nứt hay không. Do đó, khi người ta nói rằng tốc độ sấy quá nhanh, họ thường đề cập đến tốc độ sấy trước điểm tới hạn quá nhanh, dẫn đến nứt vỡ thân gốm xanh.
Do đó, trong quá trình sấy của thân gốm xanh, miễn là nhiệt độ và độ ẩm của môi trường và tốc độ sấy trước điểm tới hạn được kiểm soát tốt, nó có thể ngăn ngừa nứt vỡ thân gốm xanh do tốc độ sấy quá nhanh.
Trong quá trình sấy, sự bay hơi độ ẩm từ bề mặt viên gạch tạo ra một gradient độ ẩm theo hướng vuông góc với bề mặt sấy, điều này tất yếu gây ra sự khuếch tán độ ẩm bên trong ra ngoài. Khi tốc độ khuếch tán và bay hơi độ ẩm của viên gạch ở bề mặt bằng tốc độ khuếch tán bên trong, tức là trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi, quá trình sấy diễn ra mạnh mẽ nhất. Tuy nhiên, khi độ ẩm bề mặt bay hơi mạnh, lớp ngoài co lại, làm giảm đường kính của các mao quản, do đó làm giảm đáng kể tốc độ khuếch tán bên trong. Ngoài ra, khi mực nước trong các kênh mao quản giảm xuống dưới các lỗ mở bề mặt, mặt trận bay hơi hạ xuống sâu bên trong viên gạch, dẫn đến bề mặt rất khô trong khi bên trong vẫn ẩm, và tốc độ sấy giảm đáng kể.
Kết quả của tốc độ khuếch tán bên trong của viên gạch thấp hơn tốc độ khuếch tán bên ngoài là thứ nhất là giảm tốc độ sấy của viên gạch, và thứ hai là hình thành một gradient độ ẩm đáng kể bên trong viên gạch. Khi hiện tượng gradient độ ẩm nghiêm trọng, trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi, phần của viên gạch gần bề mặt sấy co lại nhiều hơn trong cùng một khoảng thời gian, trong khi phần cách xa bề mặt sấy co lại ít hơn. Kết quả là, các vết nứt hoặc biến dạng thân gạch xảy ra trên bề mặt viên gạch.
Ngoài các điều kiện sấy không hợp lý, nguyên nhân gây nứt vỡ còn liên quan nhiều đến độ dẻo và độ nhạy cảm với sấy của thân gạch. Khi nguyên liệu có độ nhạy cảm với sấy cao, các vết nứt do sấy có thể xảy ra ngay cả ở nhiệt độ phòng bình thường.
