粘土或坯料的可塑性測定

1、陶瓷實驗一陶瓷實驗一粘土或坯料的可塑性測定粘土或坯料的可塑性測定 拉坯成形法拉坯成形法 可塑性是粘土或坯料的主要工藝技術(shù)指標，是粘土能可塑性是粘土或坯料的主要工藝技術(shù)指標，是粘土能夠制成各種陶瓷制品的成型基礎(chǔ)。夠制成各種陶瓷制品的成型基礎(chǔ)。 可塑性：具有一定細度和分散度的粘土或坯料，加可塑性：具有一定細度和分散度的粘土或坯料，加適量水調(diào)和均勻，混練制成含水率一定的塑性泥料，適量水調(diào)和均勻，混練制成含水率一定的塑性泥料，在外力作用下能塑造成任意形狀，但不開裂，外力在外力作用下能塑造成任意形狀，但不開裂，外力解除后仍能保持其原有形狀不變。解除后仍能保持其原有形狀不變。 粘土達到可塑狀態(tài)時包含有固體

2、和液體兩種形態(tài)，粘土達到可塑狀態(tài)時包含有固體和液體兩種形態(tài)，屬于由固體分散相和液體分散介質(zhì)所組成的多相系屬于由固體分散相和液體分散介質(zhì)所組成的多相系統(tǒng)，因此粘土可塑性的大小主要決定于固相與液相統(tǒng)，因此粘土可塑性的大小主要決定于固相與液相的性質(zhì)和數(shù)量。的性質(zhì)和數(shù)量。 固相性質(zhì)主要指固體物料類型、顆粒形狀、顆粒大固相性質(zhì)主要指固體物料類型、顆粒形狀、顆粒大小及粒度分布、顆粒的離子交換能力等。液相性質(zhì)小及粒度分布、顆粒的離子交換能力等。液相性質(zhì)主要指液相對固相的浸潤能力和液相的粘度。主要指液相對固相的浸潤能力和液相的粘度。 固相與液相的相對數(shù)量對粘土的可塑性有很大影響固相與液相的相對數(shù)量對粘土的可塑

3、性有很大影響 測定粘土可塑性的方法很多，概括地講，一般測定粘土可塑性的方法很多，概括地講，一般分為直接法和間接法。分為直接法和間接法。 直接法直接法：以塑性泥料在壓力、張力、剪力、：以塑性泥料在壓力、張力、剪力、扭力作用下的變形程度來表示。例如可塑性扭力作用下的變形程度來表示。例如可塑性指標法，是測定塑性泥料對形態(tài)變化的抵抗指標法，是測定塑性泥料對形態(tài)變化的抵抗力，是應力應變的關(guān)系。力，是應力應變的關(guān)系。 間接法間接法：把飽水率、風干收縮率、粘度、吸：把飽水率、風干收縮率、粘度、吸濕水分與可塑性聯(lián)系起來表示。濕水分與可塑性聯(lián)系起來表示。 可見，粘土或坯料的可塑性是多種性質(zhì)的綜合可見，粘土或坯料

4、的可塑性是多種性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。要想用一個測定值把這么多性質(zhì)全部表體現(xiàn)。要想用一個測定值把這么多性質(zhì)全部表達出來，到目前為止還沒有找到更完善的測定達出來，到目前為止還沒有找到更完善的測定方法，只是通過測定個別性能，近似對可塑性方法，只是通過測定個別性能，近似對可塑性加以推斷和定量，實際上是有局限性的。加以推斷和定量，實際上是有局限性的。 目前我國常用的方法有可塑性指數(shù)法與可目前我國常用的方法有可塑性指數(shù)法與可塑性指標法兩種。塑性指標法兩種。 可塑性指標法可塑性指標法是利用一定大小的泥球，測是利用一定大小的泥球，測定其在受力情況下產(chǎn)生的應變，對粘土或定其在受力情況下產(chǎn)生的應變，對粘土或坯料的可塑性

5、進行初步評價，對陶瓷的成坯料的可塑性進行初步評價，對陶瓷的成型和干燥性能進行分析。型和干燥性能進行分析。 可塑性指數(shù)可塑性指數(shù)是表示泥料呈可塑性狀態(tài)時含是表示泥料呈可塑性狀態(tài)時含水量的變化范圍，它雖不是評定泥料可塑水量的變化范圍，它雖不是評定泥料可塑性的直接方法，但應用極廣。性的直接方法，但應用極廣。一、一、 目的和意義目的和意義1. 1. 了解粘土或坯料的可塑性指標和可塑性了解粘土或坯料的可塑性指標和可塑性指數(shù)對生產(chǎn)的指導意義。指數(shù)對生產(chǎn)的指導意義。2. 2. 熟悉影響粘土可塑性指標和可塑性指數(shù)熟悉影響粘土可塑性指標和可塑性指數(shù)的因素。的因素。3. 3. 掌握粘土或坯料的可塑性指標和可塑性掌

6、握粘土或坯料的可塑性指標和可塑性指數(shù)的測定原理及測定方法。指數(shù)的測定原理及測定方法。二、實驗原理二、實驗原理 原理：原理：粘土可塑性與調(diào)和水在顆粒周圍形成粘土可塑性與調(diào)和水在顆粒周圍形成的水膜厚度有一定的關(guān)系。的水膜厚度有一定的關(guān)系。一定厚度一定厚度的水化膜會的水化膜會使顆粒相互聯(lián)系，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，加大附著力。使顆粒相互聯(lián)系，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，加大附著力。水膜還能降低顆粒間的內(nèi)摩擦力，使質(zhì)點能沿著水膜還能降低顆粒間的內(nèi)摩擦力，使質(zhì)點能沿著表面相互滑動，從而產(chǎn)生可塑性而易于塑造各種表面相互滑動，從而產(chǎn)生可塑性而易于塑造各種形狀。形狀。 但但加入水量過多加入水量過多則會產(chǎn)生流動而失去可塑性。則會產(chǎn)生流

7、動而失去可塑性。而而加入水量過少加入水量過少則連續(xù)水膜破裂，內(nèi)摩擦增加，則連續(xù)水膜破裂，內(nèi)摩擦增加，質(zhì)點難于滑動，甚至不能滑動而失去可塑性。質(zhì)點難于滑動，甚至不能滑動而失去可塑性。 由此可見，液體和粘土礦物結(jié)構(gòu)是粘土具有由此可見，液體和粘土礦物結(jié)構(gòu)是粘土具有可塑性的必要條件，而適量的液體（水）則是另可塑性的必要條件，而適量的液體（水）則是另一個重要條件和充足條件。一個重要條件和充足條件。可塑性指標：可塑性指標：一定大小的泥球受壓力作用到出現(xiàn)一定大小的泥球受壓力作用到出現(xiàn)裂紋時所產(chǎn)生的變形大小與變形力的乘積。以裂紋時所產(chǎn)生的變形大小與變形力的乘積。以此表示粘土或坯料的可塑性。此表示粘土或坯料的可

8、塑性?？伤苄灾笖?shù)：可塑性指數(shù)：液限與塑限之差。液限是指泥料具液限與塑限之差。液限是指泥料具有可塑性時的最高含水量；塑限則是指泥料具有可塑性時的最高含水量；塑限則是指泥料具有可塑性時的最低含水量。有可塑性時的最低含水量。 可塑性指數(shù)表示粘土能形成可塑泥團的水可塑性指數(shù)表示粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍。指數(shù)大則成型水分范圍大，分變化范圍。指數(shù)大則成型水分范圍大，成型時不易受周圍環(huán)境濕度及模具的影響，成型時不易受周圍環(huán)境濕度及模具的影響，即成型性能好。但可塑性指數(shù)小的粘土調(diào)即成型性能好。但可塑性指數(shù)小的粘土調(diào)成的泥漿厚化度大、滲水性強，便于壓濾成的泥漿厚化度大、滲水性強，便于壓濾榨泥。榨泥。影響

9、粘土可塑性的因素：影響粘土可塑性的因素： 1.粘土顆粒的分散度；粘土顆粒的分散度； 2.粘土礦物雜質(zhì)（如石英、云母、長石等）粘土礦物雜質(zhì)（如石英、云母、長石等）的含量；的含量； 3.粘土礦物的組成形式（如高嶺石、偉晶高粘土礦物的組成形式（如高嶺石、偉晶高嶺石、水云母質(zhì)粘土等）；嶺石、水云母質(zhì)粘土等）； 4.可溶性雜質(zhì)的存在等是影響天然粘土可塑可溶性雜質(zhì)的存在等是影響天然粘土可塑性的主要因素。性的主要因素。 從影響粘土可塑性的因素可知增塑或減塑從影響粘土可塑性的因素可知增塑或減塑的措施是什么，從粘土的可塑性可判斷同一的措施是什么，從粘土的可塑性可判斷同一礦區(qū)所產(chǎn)生粘土的質(zhì)量是否穩(wěn)定。礦區(qū)所產(chǎn)生粘

10、土的質(zhì)量是否穩(wěn)定。三、儀器設備三、儀器設備 華式平衡錐華式平衡錐（包括流變性限度儀全套附（包括流變性限度儀全套附件）；件）；可塑性測定儀可塑性測定儀及印制泥球試樣的雙及印制泥球試樣的雙和模；天平，感量和模；天平，感量0.010.01克；調(diào)泥皿、調(diào)泥克；調(diào)泥皿、調(diào)泥刀、保濕器、小瓷皿、干燥器、烘箱刀、保濕器、小瓷皿、干燥器、烘箱（105105110110，恒溫）；毛玻璃板等。，恒溫）；毛玻璃板等。圖圖1-1 1-1 華氏平衡錐裝圖華氏平衡錐裝圖( (流限儀流限儀) )1-1-圓錐儀圓錐儀( (呈呈3030尖尖) 2-) 2-螺絲螺絲 3-3-半圓形鋼絲半圓形鋼絲 4-4-金屬圓柱金屬圓柱 5-5

11、-土樣杯土樣杯 6-6-玻璃板玻璃板 7-7-木質(zhì)木質(zhì)臺臺圖圖2-4 2-4 可塑性指標測定儀可塑性指標測定儀1-1-水平調(diào)節(jié)螺釘水平調(diào)節(jié)螺釘 2-2-游快游快 3-3-電電磁鐵磁鐵 4-4-支架支架 5-5-滑板架滑板架 6-6-機機座座 7-7-鏡子鏡子 8-8-座板座板 9-9-泥團泥團 10-10-下壓板下壓板 11-11-框架框架 12-12-擰緊擰緊螺釘螺釘 13-13-中心軸中心軸 14-14-上壓板上壓板 15-15-盛砂杯盛砂杯圖圖1-1 華華氏氏平平衡衡錐錐裝裝圖圖 (流流限限儀儀)四、實驗步驟四、實驗步驟1 1、可塑性指標法可塑性指標法 將將500500克通過克通過0.5

12、0.5mmmm孔徑篩的粘土（也可直接取用生孔徑篩的粘土（也可直接取用生產(chǎn)上使用的坯料），加入適量水充分調(diào)和捏練使其產(chǎn)上使用的坯料），加入適量水充分調(diào)和捏練使其達到具有正常工作稠度的致密泥團（這種泥團極易達到具有正常工作稠度的致密泥團（這種泥團極易塑造成型而又不粘手）。將泥團鋪于玻璃板上，壓塑造成型而又不粘手）。將泥團鋪于玻璃板上，壓延成厚約延成厚約3030mmmm的泥餅，用直徑的泥餅，用直徑4545mmmm的鐵環(huán)切取的鐵環(huán)切取5 5塊，塊，保存于恒溫器中備用。保存于恒溫器中備用。將泥團用手搓成圓球，球面要求光滑無裂紋，球的將泥團用手搓成圓球，球面要求光滑無裂紋，球的直徑直徑45451 1mmm

13、m，為了使手掌不致在搓泥時消耗泥料水為了使手掌不致在搓泥時消耗泥料水分和玷污泥球表面，搓泥球前先用濕毛巾擦手或戴分和玷污泥球表面，搓泥球前先用濕毛巾擦手或戴上薄膜塑料手套。最好用雙合金屬模印制泥球，這上薄膜塑料手套。最好用雙合金屬模印制泥球，這樣單重和尺寸一致。樣單重和尺寸一致。按先后順序把圓球放在壓球式塑性儀座板的中心，按先后順序把圓球放在壓球式塑性儀座板的中心，右手旋開框架上指緊螺釘，讓中心軸慢慢放下，右手旋開框架上指緊螺釘，讓中心軸慢慢放下，至下壓板剛接觸泥球為止，從中心軸標尺上讀取至下壓板剛接觸泥球為止，從中心軸標尺上讀取泥球直徑數(shù)。泥球直徑數(shù)。把盛砂杯放在中心軸壓板上，用左手握住壓桿

14、，把盛砂杯放在中心軸壓板上，用左手握住壓桿，右手旋開制動螺絲，讓中心軸慢慢下降，直至不右手旋開制動螺絲，讓中心軸慢慢下降，直至不再下降為止。再下降為止。打開盛鉛丸漏洞開關(guān)（滑架板），讓鉛丸勻速落打開盛鉛丸漏洞開關(guān)（滑架板），讓鉛丸勻速落入鉛丸容器中，逐漸加壓到泥球上，注意觀察泥入鉛丸容器中，逐漸加壓到泥球上，注意觀察泥球的變形情況，可以從正面和鏡中觀察。隨著鉛球的變形情況，可以從正面和鏡中觀察。隨著鉛丸重量的增加，泥球逐漸變形至一定程度后將出丸重量的增加，泥球逐漸變形至一定程度后將出現(xiàn)裂紋時，立即按動按鈕開關(guān)，利用電磁鐵迅速現(xiàn)裂紋時，立即按動按鈕開關(guān)，利用電磁鐵迅速關(guān)閉鉛丸漏斗開關(guān)，鎖緊指緊螺

15、釘，讀取泥球的關(guān)閉鉛丸漏斗開關(guān)，鎖緊指緊螺釘，讀取泥球的高度數(shù)值，稱取鉛丸重量（加上壓桿、盛鉛丸容高度數(shù)值，稱取鉛丸重量（加上壓桿、盛鉛丸容器等重量為器等重量為800800克）?？耍?。將試樣取下置于預先稱量恒重并編好號的稱量瓶將試樣取下置于預先稱量恒重并編好號的稱量瓶中，迅速稱重，然后放入烘箱中，在中，迅速稱重，然后放入烘箱中，在105105110110下烘干至恒重，在干燥器中冷卻后稱重。下烘干至恒重，在干燥器中冷卻后稱重。 2 2、可塑性指數(shù)法、可塑性指數(shù)法液限的測定方法液限的測定方法 將將200200克通過克通過0.50.5mmmm孔徑篩的天然粘土（也可直接孔徑篩的天然粘土（也可直接稱取用

16、生產(chǎn)用坯料），在調(diào)泥皿內(nèi)逐漸加水調(diào)成稱取用生產(chǎn)用坯料），在調(diào)泥皿內(nèi)逐漸加水調(diào)成較正常工作稠度稀一些的均勻泥料，不同粘土加較正常工作稠度稀一些的均勻泥料，不同粘土加水量一般在水量一般在30305050，陳腐，陳腐2424小時備用，若直接小時備用，若直接稱取自真空練泥機的坯料，可不陳腐。稱取自真空練泥機的坯料，可不陳腐。實驗前，將制備好的泥料再仔細拌勻，用刮刀分實驗前，將制備好的泥料再仔細拌勻，用刮刀分層將其裝入試樣杯中，每裝一層輕輕敲擊一次，層將其裝入試樣杯中，每裝一層輕輕敲擊一次，以除去泥料中氣泡，最后用刮刀刮去多余的泥料，以除去泥料中氣泡，最后用刮刀刮去多余的泥料，使泥料與試樣杯平，置于試樣

17、杯底座上。使泥料與試樣杯平，置于試樣杯底座上。 取出華式平衡錐，用布擦凈錐尖，并涂以少量取出華式平衡錐，用布擦凈錐尖，并涂以少量凡士林，借電磁鐵裝置將平衡錐吸住，旋轉(zhuǎn)螺桿凡士林，借電磁鐵裝置將平衡錐吸住，旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)試樣杯的高度，使平衡錐尖剛與泥料面接觸。調(diào)節(jié)試樣杯的高度，使平衡錐尖剛與泥料面接觸。然后，切斷電磁裝置電源，使平衡錐垂直下沉，然后，切斷電磁裝置電源，使平衡錐垂直下沉，也可用手拿住平衡錐手柄輕輕地放在泥料面上，也可用手拿住平衡錐手柄輕輕地放在泥料面上，讓其自由下沉（用手防止歪斜），待讓其自由下沉（用手防止歪斜），待1515秒秒后讀數(shù)。后讀數(shù)。每個試樣應檢驗每個試樣應檢驗5 5次次（

18、其中一次在中心，其余四次（其中一次在中心，其余四次在離試樣中心不小于在離試樣中心不小于5 5mmmm的四周），每次檢驗落入的四周），每次檢驗落入的深度應一致。的深度應一致。若錐體下沉的深度均為若錐體下沉的深度均為1010mmmm時，即表示達到了液時，即表示達到了液限，則可測定其含水率。限，則可測定其含水率。 若下沉的深度小于若下沉的深度小于10mm則表示含水率低于則表示含水率低于液限，可將試樣取出置于調(diào)泥皿中，加入少量水液限，可將試樣取出置于調(diào)泥皿中，加入少量水重新拌和，或?qū)⒃嚇又糜跐癫忌嫌脻癫寄缶?。待重新拌和，或?qū)⒃嚇又糜跐癫忌嫌脻癫寄缶?。待水分合適后再進行測定。水分合適后再進行測定。 若下

19、沉的深度大于若下沉的深度大于10mm則表示含水率高于則表示含水率高于液限，可將試樣取出置于干布上用干布捏練。待液限，可將試樣取出置于干布上用干布捏練。待水分合適后再進行測定。水分合適后再進行測定。取測定水分的試樣前，先刮去表面一層（約取測定水分的試樣前，先刮去表面一層（約23mm），），再用刮刀從中心部位挖取約再用刮刀從中心部位挖取約15克，置于克，置于預先稱量恒重并編號的稱量瓶中，稱重后在預先稱量恒重并編號的稱量瓶中，稱重后在105110下烘至恒重，在干燥器中冷卻至室下烘至恒重，在干燥器中冷卻至室溫稱重（準確至溫稱重（準確至0.01克），每個試樣應平行測定克），每個試樣應平行測定五個。五個。

20、 塑限的測定方法塑限的測定方法稱稱100100克通過克通過0.50.5mmmm孔徑篩的粘土或生產(chǎn)用坯泥，加孔徑篩的粘土或生產(chǎn)用坯泥，加入略低于正常工作稠度的水量拌和均勻，陳腐入略低于正常工作稠度的水量拌和均勻，陳腐2424小時備用，或直接取用經(jīng)真空練泥機的坯泥和塑小時備用，或直接取用經(jīng)真空練泥機的坯泥和塑性指標法測定剩余的軟泥，取小塊泥料在毛玻璃性指標法測定剩余的軟泥，取小塊泥料在毛玻璃板上，用板上，用手掌手掌輕輕地滾搓成直徑輕輕地滾搓成直徑3 3mmmm的泥條，若泥的泥條，若泥條沒有斷裂現(xiàn)象，可用手將泥條搓成一團反復揉條沒有斷裂現(xiàn)象，可用手將泥條搓成一團反復揉捏，以減少含水量，然后再按上法滾

21、搓，直至泥捏，以減少含水量，然后再按上法滾搓，直至泥條搓成直徑為條搓成直徑為3 3mmmm左右而左右而自然斷裂自然斷裂成長度為成長度為1010mmmm左左右時則表示達到塑限水分。右時則表示達到塑限水分。迅速將迅速將5 51010克搓斷泥條裝入預先稱量恒重的稱量克搓斷泥條裝入預先稱量恒重的稱量瓶中，稱重后放入烘箱內(nèi)于瓶中，稱重后放入烘箱內(nèi)于105105110110下烘干至下烘干至恒重，冷卻至室溫后再稱重（準確至恒重，冷卻至室溫后再稱重（準確至0.010.01克）?？耍?。 為了檢查滾搓至直徑為了檢查滾搓至直徑3 3mmmm斷裂成長度為斷裂成長度為1010mmmm左右左右的泥條是否達到塑性限度，可將

22、斷裂的泥條進行的泥條是否達到塑性限度，可將斷裂的泥條進行捏練，此時應不能再捏成泥團，而是呈松散狀。捏練，此時應不能再捏成泥團，而是呈松散狀。 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理1. 可塑性指標法的數(shù)據(jù)處理可塑性指標法的數(shù)據(jù)處理 記錄表：見教材記錄表：見教材P72 計算公式計算公式S=(D-H)P 式中式中S-可塑性指標，可塑性指標，cmkg； D-試樣直徑，試樣直徑，cm； H-試樣變形出現(xiàn)裂紋后高度，試樣變形出現(xiàn)裂紋后高度，cm； P-破壞負荷（包括壓桿重量），破壞負荷（包括壓桿重量），kgW干干= 100%W濕濕= 100%式中式中W干干-干基含水率，；干基含水率，； W濕濕-濕基含水率，；濕基含水

23、率，； G0-稱量瓶重，稱量瓶重，g； G1-稱量瓶濕樣重，稱量瓶濕樣重，g； G2-稱量瓶干樣重（稱量瓶干樣重（g）。）。0221GGGG0121GGGG 全面表征可塑性指標的數(shù)據(jù)，應包括全面表征可塑性指標的數(shù)據(jù)，應包括指標、應力、應變和相應含水率，數(shù)據(jù)應指標、應力、應變和相應含水率，數(shù)據(jù)應精確到小數(shù)點后一位。精確到小數(shù)點后一位。 每個實驗需平行測定五個試樣，用于每個實驗需平行測定五個試樣，用于計算可塑性指標的數(shù)據(jù)，其誤差不應大于計算可塑性指標的數(shù)據(jù)，其誤差不應大于 0.5。 高可塑性粘土的可塑性指標大于高可塑性粘土的可塑性指標大于3.6；中可塑性粘土的可塑性指標為中可塑性粘土的可塑性指標為

24、2.53.6；低；低可塑性粘土的可塑性指標低于可塑性粘土的可塑性指標低于2.4 。 2 2、可塑性指數(shù)法數(shù)據(jù)處理、可塑性指數(shù)法數(shù)據(jù)處理記錄表記錄表：見教材：見教材P73P73計算公式計算公式 式中式中: : P P液液液限含水率，液限含水率， P P塑塑塑限含水率，塑限含水率， G G0 0 稱量瓶重，稱量瓶重，g g； G G1 1稱量瓶重濕試樣重，稱量瓶重濕試樣重，g g； G G2 2稱量瓶重干試樣重，稱量瓶重干試樣重，g g。 %1000221GGGGP 液%1000221GGGGP 塑 濕試樣重分別指液限試樣和塑限試樣的重量，即華濕試樣重分別指液限試樣和塑限試樣的重量，即華式平衡錐下沉式平衡錐下沉10mm符合液限測試要求的濕試樣和泥條符合液限測試要求的濕試樣和泥條搓成直徑為搓成直徑為3mm左右而自然斷裂成長度為左右而自然斷裂成長度為10mm左右的左右的濕試樣重。濕試樣重。 液限和塑限含水率的數(shù)據(jù)應精確到小數(shù)點后一位；液限和塑限含水率的數(shù)據(jù)應精確到小數(shù)點后一位；平行測定的五個試樣平均值，其誤差，液限不大于平行測定的五個試樣平均值，其誤差，液限不大于 0.5，塑限不大于，塑限不大于 1，其中三個以上超過上述誤差，其中三個以上超過上述誤差范圍（液限）時應重新測定，二個以上超過上述范圍范圍（液限）時應