Определение нижнего предела пластичности (влажности на границе раскатывания)
Для определения нижнего предела пластичности по границе раскатывания массу, которая осталась после определения верхнего предела пластичности, переносят на плоское стекло или глянцевый лист бумаги и вручную раскатывают жгуты диаметром около 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет пластичность, его собирают в комок, и вновь раскатывают. Раскатывание ведут до тех пор, пока жгут, диаметром около 3 мм начнет делиться поперечными трещинами на кусочки длиной 3-10 мм. Образовавшиеся при этом комочки глины собирают в бюкс для определения ее влажности (в процентах) в состоянии нижнего предела пластичности φ2:
г
де
m3
- масса
влажной пробы, г;
m4 - масса пробы, высушенной при температуре 105-110 ºС, г.
4.2.3. Оценка связующей способности глин Общие сведения
Пластичные глины способны связывать отощающие материалы, образуя при этом достаточно пластичное, хорошо формующееся тесто и прочный сырец после сушки.
Связующую способность оценивают различными характеристиками смеси пластичной глины и отощителя, а также высушенных образцов из этих масс.
В качестве отощающего материала обычно применяют вольский кварцевый песок или речные пески, при этом контролируют, зерновой состав, чтобы не нарушать постоянства условий опыта.
Для испытаний составляют серию смесей с разным содержанием отощителя: от 0 до 80 %. При испытании малопластичных глин варианты с высоким содержанием песка обычно опускают.
Для оценки связующей способности глины определяют:
1) число пластичности смесей. В этом случае связующая способность характеризуется максимальным количеством песка, при котором образуется тесто с числом пластичности не менее 7. Нередко определяют другие характеристики пластичной массы -пластическую прочность, упругопластические вязкие свойства при сдвиге;
2) изменение механической прочности при статическом изгибе, сжатии или растяжении высушенных при 100-110 ºС образцов, отформованных из масс с разным содержанием, отощающего материала;
3) формовочные свойства масс с разным содержанием отощающих материалов.
Связующая способность имеет существенное значение для определения прочности сырца, необходимой при садке изделий на печные вагонетки и транспортировке в печь.
Определение связующей способности глин
Из глины, предварительно высушенной и размолотой до полного прохода через сито с диаметром отверстий 1,25 мм, и сухого песка определенного зернового состава готовят смеси:
Таблица 2 Номер состава
-
1
2
3
4
5
Глина
100
80
60
40
20
песок
0
20
40
60
80
Смеси тщательно перемешивают и определяют число пластичности. Оставшиеся смеси глины и песка затворяют.
4.3. Исследование сушильных свойств
Глиняная масса представляет собой систему из частиц минералов глин, воды и воздуха. Общее количество влаги в массе с формовочной влажностью зависит в основном от количества, вида и дисперсности содержащихся в глине глинистых минералов.
Перемещение влаги в материале может происходить под влиянием градиента влажности от слоев более влажных к менее влажным и градиента температур от слоев более нагретых к менее нагретым. Таким образом, если направления градиента влажности и .температуры совпадают, то весь поток влаги в материале направлен к поверхности изделия (например, при пароувлажнении массы). Если на пушку поступает холодный сырец, то поток влаги, вызываемый градиентом влажности, будет тормозиться потоком, вызываемым градиентом температур.
Процесс удаления влаги при сушке керамических материалов сопровождается движением частиц в результате действия капиллярных и осмотических сил, т, е. происходит усадка. Влага, заполняя поры образца из глиняного теста, образует на границе "изделие - воздух" вогнутые мениски. По мере испарения влаги поверхностное натяжение в капиллярах увеличивается и сжимает изделие.
Важную роль в усадке играет также уменьшение собственного объема частиц глинистых минералов, содержащих межплоскостную воду. Это относится к монтмориллонитовым глинам.
На первом этапе сушки уменьшение объема изделий соответствует количеству испаренной влаги: усадка пропорциональна влагоотдаче. Поэтому воду, выделяющуюся в первый период сушки часто, называют усадочной. Усадка изделий происходит определенного предела - пока частицы не придут во взаимное соприкосновение, которое сопровождается трением между ними. Когда трение достигнет такой величины, которая превосходит силы поверхностного натяжения влаги, дальнейшее уменьшение размеров изделия прекращается, хотя в глине удерживается определенное количество воды (вода пор), условно соответствующее критической влажности материала. Критическая влажность зависит от количества и природы глинистых минералов, режима сушки и размеров изделия (обычно Wk = 8-13 %). После достижения Wk, частицы глины вошли в плотное соприкосновение, и выделение влаги не сопровождается усадкой, а приводит к образованию пор. Если объем усадки меньше объема пор высушенного изделия, то имеется достаточный резерв свободного пространства для сушки и для продвижения влаги по капиллярам в процессе сушки. У некоторых глин объем пор недостаточен, что затрудняет движение влаги при сушке, создавая напряжение, которое может вызвать появление деформаций и трещин, за счет повышенного перепада влажности между внутренними и поверхностными слоями изделия.
Чем больше в массе глинистых минералов и больше они набухают и чем дисперснее материал, тем большую усадку дает масса. Отощающие добавки уменьшают воздушную усадку изделий, повышают капиллярность массы и ускоряют сушку.
Исследования сушильных свойств глинистого сырья включают определение воздушной усадки и чувствительности глины к сушке, т. е. способность сырца, отформованного из глины, противостоять без трещин и деформаций внутренним напряжениям, развивающимся в результате удаления усадочной воды. Эта способность численно выражается величиной коэффициента чувствительности.