РАБОТА №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ ГЛИНЫ


1. Цель работы — Определить пластичность различных сортов глины.

2. Теоретическая часть

Пластичность – это способность при затворении водой образовывать тесто, которое под воздействием внешних сил может принимать любую форму без появления трещин и разрывов и сохранять ее после прекращения действия этих сил. Пластичность глин зависит от их гранулометрического и минералогического составов: чем больше глинистой фракции и чем больше монтмориллонита в составе глины, тем она пластичнее, легче формуется и тем большую усадку при сушке имеет.

Пластичность глин обеспечивается содержанием в них глинистых частиц пластинчатой формы размером 0,005 мм и менее. Наличие между этими частицами тонких слоев воды за счет действия молекулярных и капиллярных сил обеспечивает связность частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности.

По пластичности глины подразделяются на следующие группы: высокопластичные, среднепластичные, умереннопластичные и малопластичные.

Количеств воды, которое необходимо добавить для получения пластичной массы, для различных глин различно. Сухая глина крошится в руках, при добавке же к ней некоторого, определенного для каждой глины количества воды масса легко обрабатывается руками, не прилипая к коже. Это так называемое состояние рабочего, или нормального, теста является наиболее важным в производстве. Если продолжать добавлять воду сверх этого количества, глина делается липкой, а при еще большем количестве воды глина приобретает текучесть. Высокопластичные глины характеризуются большим интервалом между, границами липкости и полутвердым состоянием, при котором глина с трудом формуется. У малопластичных глин этот интервал невелик, а у непластичных материалов доходит до нуля. Как правило, к пластичным (жирным) глинам требуется добавлять гораздо больше воды для получения рабочего теста, чем к глинам тощим, малопластичным.

Существует целый ряд способов определения пластичности, однако ни один из них не дает абсолютных значений пластичности, а только позволяет сравнивать пластичность различных глин.

Простейший способ определения пластичности заключается в том, что из испытуемой глины изготовляют жгутики диаметром 15–20 мм и длиной 20–25 см и сгибают их в дугу. Чем пластичнее глина, тем больше можно согнуть жгутик без разрывов и трещин, тогда как жгутики из малопластичных глин ломаются уже при небольшом сгибе.

Одним из основных положительных свойств глин является их пластичность. Это свойство проявляется, а глине после замешивания ее с водой. При этом образуется вязкое тесто, которому можно придать любую устойчивую форму.

Обычно глина в естественном состоянии представляет собой рыхлую и мягкую массу, легко затворяющуюся водой, но в природе известны также плотные и твердые глинистые породы, такие, как аргиллиты и им подобные. Они не размокают и не распускаются в воде, проявляя пластичность только после тонкого измельчения.

Как было сказано выше, пластичность глин зависит в основном от минералогического состава, от наличия в них частиц, состоящих из глинистых минералов, имеющих размер меньше 0,005 мм. Чем больше таких частиц, тем выше их пластичность. По пластичности глины классифицируют (ГОСТ 9169-59) в зависимости от показателя числа пластичности. Число пластичности определяется стандартным методом по ГОСТ 5499-59 (ГОСТ 21216.1-93 Сырье глинистое. Метод определения пластичности).

Природную пластичность глины можно увеличить искусственно, подвергая ее предельному измельчению механической обработкой, растиранию, проминке, вылеживанию в атмосферных условиях, добавляя к ней небольшие количества растворов электролитов (работы Г. В. Куколева и др.).но можно и уменьшить, если ввести в нее непластичные материалы - кварцевый песок, молотую обожженную глину, малопластичные глины и другие добавки, снижающие содержание глинистых частиц на единицу объема приготовляемой керамической массы.

Свойство глины сохранять пластичность при смешении с непластичными материалами характеризует ее связующую способность. Связующая способность определяется количеством нормального (Вольского) песка (ГОСТ 6139-2003), при добавлении которого образуется масса с числом пластичности (определяемым с помощью прибора Васильева) не менее 7. В зависимости от количества добавляемого песка (в процентах от веса глины) глины делят на следующие виды:

Хорошо связующие (жирные) - более 50%

Пластичные - 20-50%

Тощие - до 20%

Связующая способность глин может быть повышена введением небольших добавок (0,25-0,5%) некоторых видов поверхностно-активных веществ, например сульфитно-спиртовой барды и др. При выдерживании или вылеживании глинистой массы разной степени влажности, но без потери ею влаги происходит нарастание механической прочности массы под влиянием тиксотропии - способности системы обратно восстанавливать принудительно нарушенную сплошность.

Одной из характеристик механических свойств глин в пластично-вязком состоянии является предельное напряжение сдвига. Исследование явления сдвига в глинах имеет большое практическое значение. В таких связанных массах, как глина, явление сдвига усложняется тем, что к сопротивлению трения добавляется сопротивление сцепления, обусловливаемое наличием адсорбированных пленок воды, коллоидов, цементирующих веществ, структурности и ряда других факторов. Предельное напряжение сдвига также может регулироваться поверхностно-активными добавками, в частности той же сульфитно-спиртовой бардой.

Определение сопротивления глинистых масс сдвигу методом вдавливания штампа коническим пластометром Ребиндера производится в консистометре, в котором штампом служит конус, установленный основанием кверху. С помощью этого прибора определяется глубина предельного погружения конуса в исследуемую массу под действием постоянной нагрузки. Такой метод испытания основан на том, что при погружении конуса в глину или керамическую массу происходит сдвиг слоя массы вдоль боковой поверхности конуса.

При испытании глинистых масс на сдвиг одновременно могут быть определены коэффициент внутреннего трения и величина сцепления (связность). Обе характеристики (коэффициент внутреннего трения и сцепления) являются составной частью сопротивления массы сдвигу. При этом следует иметь в виду, что полученные величины внутреннего трения и сцепления не являются истинными значениями и носят лишь сравнительный и в известной мере условный характер.

Между этими показателями имеется зависимость, которая выражается линейным уравнением Кулона ? = f0+ C. На основании этого уравнения можно графически определить коэффициент внутреннего трения f и сцепление С. Основные параметры сдвига: коэффициент внутреннего трения и сцепление, так же как и предельное напряжение обычно устанавливаются при требуемой влажности.

Глины являются основным сырьем в производстве изделий строительной керамики, поэтому оценке их свойств и качества уделяется большое внимание. Оценку качества глины и заключение о ее пригодности для керамического производства дают на основании лабораторных, а также полузаводских испытаний.

Испытание глин начинается с отбора проб. Это очень ответственная операция, от выполнения которой зависят результаты последующих исследований. Испытание глин проводится в связи с выполнением геологоразведочных работ, при выборе площадки для вновь строящегося завода или освоения нового участка карьера и в связи с необходимостью систематически проверять качество сырья, поступающего на действующий завод.

Если результаты лабораторных исследований положительны, то установленные на основе их оптимальные составы масс и технологические параметры проверяются на образцах натуральных размеров в полузаводских условиях. Для полузаводских испытаний геологоразведочной партией отбираются и доставляются на место испытания представительные валовые пробы из шурфов или расчисток в количестве 16-30 т.

Рекомендуется приготовлять пробу весом не менее 20 т, а при испытании глины для кирпича полусухого прессования не менее 25-30 т. Проба сопровождается данными о сырье, лабораторных испытаниях сырья и заданием на полузаводское испытание.

Пробы, поступившие на предприятия для полузаводских испытаний, должны быть характерными для данного месторождения. Состав шихт и их количество для полузаводских испытаний определяются на основе лабораторных данных. После подготовки и переработки глины в такой степени, в которой это соответствует выбранному способу изготовления изделий, из нее формуют сырец, сушат его при различных режимах и сроках с целью установления оптимальных условий сушки и оптимального состава шихты, обеспечивающего наименьшее количество брака в сушке.

Обжиг опытных партий изделий проводится в заводских печах. После того как будут установлены оптимальный состав шихт, режим сушки и температура обжига, изготовляют опытную партию кирпича, например, в количестве 200 шт., по которой оценивают качество продукции.

Отчет заканчивается заключением о пригодности или непригодности сырья, указанием основных параметров производства и особенностей технологии изготовления изделия.

3. Методика проведения работы

Реактивы и принадлежности: сухая глина различных сортов (не менее двух), чашки Петри, предметные стекла, сушильный шкаф, химические стаканы, линейка.

 

Ход работы

1.  Определение пластичности глины по методу проф. П. А. 3емятченского.

Небольшой кусок исследуемого материала замешивают до густоты "теста", не прилипающего к рукам. Скатывают шарик, диаметром 5 см. Затем его сдавливают двумя чашками Петри до тех пор, пока в нем не образуются трещины. У высокопластичных глин трещины появляются при степени сжатия шарика до половины диаметра, у глин средней пластичости — до 1/3, у "тощих" — при незначительном сжатии.

2. Определение пластичности по методу проф. А. М. Соколова.

Метод основан на свойстве отощающих материалов, содержащихся в глине или добавленных к ней, ускорять размываемость глин водой. Мерой пластичности служит время, необходимое для распадения в воде пирамидок размерами 1,5·2·6 см из теста испытуемой глины нормальной густоты. Приготовленные пирамидки до проведения опыта необходимо хорошо высушить в сушильном шкафу при 110° до постоянного веса. Высушенные образцы ставят в сухой стакан,  наполняют его водой и наблюдают время распадения пирамидки. Пирамидки из жирных, пластичных глин разрушаются в воде через 20–40 мин и больше, пирамидки из глин средней пластичности разрушаются через 10–15 мин.,а пирамидки из тощих, непластичных глин — через 2— 3 мин. К этому следует добавить, что распадение пирамидок из жирных глин и но своему характеру отличается от распадения пирамидок тощих глин. Пирамидки из жирных пластичных глин распадаются постепенно сверху крупными лепестками, а пирамидки из тощих глин распадаются на мельчайшие частицы.

Данные занести в таблицу

№ образца

Тип глины определенный в результате исследования

по методу проф. П. А. 3емятченского

по методу проф. А. М. Соколова

 

 

 

 

 

 

3. Сделать вывод о пластичности исследованных глин.

Контрольные вопросы

1. Пластичность глин и влияние пластичности на продукты керамического производства.

2. Влияние различных факторов на пластичность (минералогический состав, размер частиц, примеси и др.).

3. Способы определения пластичности.