Определение коэффициента чувствительности глин к сушке по методике З.А. Носовой

При исследовании глин производят определение чувствительности их к сушке. Этот показатель для глин является очень важным, т.к из технологической практики хорошо известно, что глины трудно сушить. Это связано с тем, что глины - это весьма тонкодисперсные вещества, которые при сушке дают значительную усадку. Усадка глин при сушке зависит от влажности образца, химико – минерального состава глин, условий сушки. Именно потому что глины при сушке дают большую усадку, к ним вводят добавки - отощители: кварцевый песок, шамот и др. добавки - -отощители можно не вводить, если глины содержат в своем составе значительное количество кварцевого песка.

Наиболее трудно выдерживают процесс сушки глины монтмориллонитового минералогического состава.

Чувствительность глин к сушке понимают как способность или склонность их давать трещины при сушке. Причиной возникновения трещин является неодинаковая величина усадки по сечению и по поверхности изделия. Усадка не может происходить равномерно для всего изделия, т.к. влажность в поверхностных и центральных зонах его в процессе сушки изменяется неодинаково.

Неравномерность усадки вызывает внутренние местные напряжения в материале, которые могут превысить его механическую прочность и вызвать деформацию сырца и образование трещин. Именно неравномерность усадки и обусловленные усадкой внутренние местные напряжения служат причиной образования трещин и брака при сушке. Чтобы уменьшить внутренние местные напряжения, в начальный период сушки влагу следует удалять медленно. При быстрой сушке могут возникнуть наружные и внутренние трещины. В те периоды сушки, когда частицы уже сблизились и усадка изделий прекратилась, сушку можно вести интенсивно, т.к. условий для образования трещин при этом нет.

«Отощение» глин непластичными материалами приводит к уменьшению рабочей влажности и снижению воздушной усадки.

Хорошо сохнут глины, которые отличаются низким отношением усадочной воды к воде пор. Это коэффициент чувствительности глин к сушке К_ч. Этот показатель предложен З.А.Носовой (НИИСтройкерамика). По физическому смыслу К_ч выражает отношение объема воздушной усадки глинистого образца к объему пор в высушенном образце:

Где К_ч - коэффициент чувствительности глин к сушке;

V_ус-объемная усадка образца при сушке;

V_пор-объем пор в высушенном образце.

Коэффициент чувствительности глин к сушке определяют по следующему соотношению:

Где V₀-объем образца после формования, см³;

V-объем высушенного образца, см³;

-масс образца сразу после формования, г;

-масса высушенного образца, г.

По величине К_ч З.А.Носова подразделила на 3 класса:

К_ч<1- глины малочувствительны к сушке;

К_ч=1-2-глины средней чувствительности к сушке;

К_ч>2-высокочувствительные к сушке глины.

 

Проведение испытания

Для определения К_ч берем 500г сухой глины, помещаем ее в чистую емкость, добавляем воду для получения глиняного теста влажностью 10%.

Для того, чтобы при смешивании глины с водой получить однородное тесто, помещаем его в плотную ткань и пробиваем деревянным молотком. Из пласта глиняного теста в металлической форме формуем образцы в виде плиток размером 10×50×10 мм в количестве 9 штук. При этом металлическую форму смазываем машинным маслом, от пласта глиняного теста ножом отрезаем однородный кусок глиняной массы, распределяем этот кусок равномерно по отверстию формы. Накрываем тканью и тщательно пробиваем деревянным молотком. Излишки массы на поверхности формы срезаем ножом, смоченным водою. Вынимаем образец из формы.

Сразу после формования на каждом образце ставим усадочные метки в двух взаимно перпендикулярных направлениях (по диагонали, расстояние между метками -50мм).

Путем взвешивания на аналитических весах - определяем массу каждого из образцов-g ₀.

Затем образцы помещаем в сосуд с керосином, выдерживаем в нем 20мин и определяем массу этих образцов в керосине g₁.

Объем глиняного образца после формования определяем по соотношению:

Где V₀-объем образца после формования, см³;

-масс свежесформованного образца на воздухе, г;

₁ -масса свежесформованного образца в керосине, г.

Свежесформованные образцы сушим в условиях лаборатории до постоянной массы, после чего определяем массу сухого образца-g на воздухе.

Высушенные образцы помещаем в сосуд с керосином, насыщаем их керосином по вакуумом и определяем массу этих образцов, насыщенных керосином, на воздухе-

Объем глиняного образца после сушки определяем по соотношению:

(5)

Где V-объем образца после сушки, см³;

g ́₁-масса образца, насыщенного керосином, на воздцхе,см³;

ǵ ₂-масса образца, насыщенного керосином, в керосине, см³;

ρ_кер-истинная плотность керосина; ρ_кер=0,8 г/см³.

Ниже приведена таблица результатов всех испытаний для записи всех результатов для вычисления величины К_ч, линейной и воздушной усадки и воды затворения глинистых образцов. Пользуясь этими данными вычисляем величину коэффициента чувствительности глин к сушке (таблица).

Для определения линейной воздушной усадки воспользуемся соотношением:

 

Вода затворения глиняного теста:

Где –масса (сырого) свежесформованного образца;

– масса сухого образца.

Чувствительность глин к сушке и их линейная воздушная усадка связаны следующим образом:

Качество сушки	Воздушная усадка, %
Хорошо сохнущие глины	4-6
Средне сохнущие глины	7-8
Плохо сохнущие глины	9-11

 

 

Таблица 4. Таблица записи результатов для определения величины К_ч Оренбургской глины

п/п	l 0,мм	l,мм	Увозд,%	g 0,г	g 1,г	V0,см3	g, г	g`1,г	g` 2, г	Vсух, см3			Кч
		47,4	5,2	60,70	37,20	29,38	51,57	53,25	34,70	23,19	15,04	17,70	1,66
		46,6	6,8	60,86	37,25	29,51	51,74	53,65	35,30	22,94	14,99	17,63	2,00
		46,35	7,3	60,50	37,20	29,13	51,41	52,96	34,60	22,95	15,02	17,68	1,67
		46,80	6,4	60,57	37,20	29,21	51,48	52,18	34,70	23,1	15,01	17,66	1,62
		47,13	5,7	62,64	38,33	30,39	53,24	55,47	36,60	23,59	15,01	17,66	2,03
среднее			6,3										1,80

 

 

Исходя из опытных данных можно сделать выводы:

· Глина средне чувствительна к сушке;

· Глина средне сохнущая.

Таблица 5. Таблица записи результатов для определения величины К_ч Оренбургской глины сдобавлением 20 % Нижне-Увельской глины

п/п	l 0,мм	l,мм	Увозд,%	g 0,г	g 1,г	V0,см3	g, г	g`1,г	g` 2, г	Vсух, см3			Кч
		46,1	7,8	57,80	33,90	29,88	45,80	47,55	30,20	21,69	20,76	26,20	1,52
		46,1	7,8	57,43	33,70	29,66	45,40	47,25	30,10	21,44	20,95	26,50	1,56
		46,3	7,4	56,77	33,30	29,34	44,80	46,65	29,80	21,06	21,09	26,72	1,61
		45,9	8,2	57,63	33,70	29,91	45,50	47,25	30,10	21,44	21,04	26,66	1,66
		46,2	7,6	56,74	33,20	29,43	44,80	46,50	29,70	21,00	21,04	26,65	1,71
среднее			7,8										1,61

 

 

Исходя из опытных данных можно сделать выводы, что добавление Нижне-Увельской глины приводит к ухудшению качества сушки (значение воздушной усадки увеличивается), но немного снижает чувствительность глины к сушке.