Механизм возникновения усадочных деформаций в процессе сушки кирпича-сырца. 
Деформации изделий при сушке: искривления и трещины

Сушка сырца — процесс понижения влажности в отформованном изделии до 6−8%. При такой влажности сырец приобретает необходимую механическую прочность для погрузки на обжиговые вагонетки или для многорядной садки на поду в печи, а также допускает быстрый подъем температуры при обжиге.

Процесс сушки делят на три стадии:

• а) на первой стадии сушки происходит удаление воды в объеме, равном величине изменения объема сырца, за счет чего происходит его интенсивная усадка. Такая вода называется усадочной. Поры на этой стадии пока еще не образуются, т. е. вода из них не удаляется;
• б) на второй стадии объем удаляющейся воды превышает величину объема, на которую уменьшается сырец. Это происходит вследствие того, что наряду с усадочной водой начала удаляться и вода из пор — поровая вода;
• в) на третьей стадии объем удаляющейся воды соответствует объему образующихся пор, т. е. происходит удаление только поровой воды, а объем сырца при этом остается практически постоянным. Завершается только сокращение объемов глинистых частиц после их набухания. Этой стадии соответствует состояние критической влажности массы и окончание воздушной усадки, которая характеризуется также падением скорости влаговыделения.

В дальнейшем уже нет опасности появления трещин вследствие неравномерной усадки, и поэтому сушка может идти при более высоких температурах и при пониженной относительной влажности теплоносителя.

Деформация изделий при сушке возникает вследствие неравномерной напряженности двух противоположных поверхностей изделия за счет различной их влажности. При этом поверхность, имеющая большую влажность и температуру, дает большую усадку, в связи с чем она коробится в сторону поверхности с большей влажностью и температурой. Для устранения деформации керамических изделий необходимо, чтобы интенсивность сушки была одинаковой с двух сторон.

Процесс сушки делится на три периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки.

В период нагрева тепло, подводимое к материалу, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя. Влажность изделий в этот период уменьшается незначительно.

В период постоянной скорости сушки влага, поступающая из внутренних слоев изделия, испаряется с поверхности изделий. Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться. Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени, т. е. количества влаги, испаряемой поверхности изделия.

В период замедленной скорости сушки постепенно уменьшается влажность изделия до минимального остаточного количества.

Этот период характеризуется непрерывным снижением скорости сушки и сопровождается снижением величины усадки изделий, которая обычно прекращается до окончания этого периода. Влажность, которую имеет изделие в момент прекращения усадки, называется критической. Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т. е. влажностью, при которой прекращает уменьшаться масса изделия и скорость сушки равна нулю.

При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим, т. е. режим, при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки и при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии.

Причины возникновения дефектов является неравномерная усадка по толщине изделия, объемное сокращение влажного сырца, объемное расширение и снижение прочности сырца при прогревании его в условиях, исключающих испарение влаги, очень быстрое нагревание и др. В связи с этим в сырце появляется ряд характерных трещин и других дефектов, к числу которых относятся следующие:

Искривление сырца, вмятины и притупленность углов — образуются от неаккуратной укладки сырца на рамки, от искривления и перекоса рамок, от задевания сырцом стенок сушила;

Рамочные вмятины и трещины — образуются от чрезмерного увлажнения массы, вследствие чего сырец не имеет надлежащей жесткости, что ведет к образованию вмятин, препятствующих скольжению сырца во время укладки; от сотрясения при транспортировании к месту сушки, вследствие неисправности путей;

Структурные трещины — образуются из-за конструктивных недостатков пресса, неудовлетворительно подобранного состава массы;

Сушильные трещины — образуется от несоответствия режима сушки свойствам сырья; сначала они появляются на верхних узких гранях, а затем переходят на широкие — постель. Сушильные трещины могут возникать и при нормальном режиме сушки, если колеблется состав массы;

Трещины от включений — образуется вследствие недостаточной переработки массы;

Мелкие трещины — могут образовываться от конденсации влаги на сырце вследствие его более низкой температуры по сравнению с теплоносителем, а также высокой влажности теплоносителя;

Трещины на сырце в верхних рядах садки — образуются от расслоения потока газов по сечению туннеля.

По этой же причине сырец неравномерно сохнет по высоте вагонетки, что может усугубляться также неправильной садкой сырца, наличием значительных зазоров между сырцом и поверхностями сушила.