Способ определения пластичности глинистого сырья

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к исследованию свойств глинистого сырья, в частности к определению пластичности глинистого сырья. Техническим результатом изобретения является упрощение способа, сокращение времени определения, повышение достоверности определения пластичности глинистого сырья за счет исключения влияния человеческого фактора. Пробы глинистого сырья подготавливают для испытания по ГОСТ 21216.0. Определяют процентное содержание в пробе CO₂ (D) любым доступным способом и процентное содержание тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм (А), 0,001-0,005 мм (В) и 0,005-0,01 мм (С) по ГОСТ 21216.2. Абсолютные влажности нижней границы текучести (W_т) и границы раскатывания (W_p) рассчитывают по формулам:

W_т=[LN(A+5)]^2,65+(B+5)^0,78+[LN(C+3)]^0,85-(100-A-B-C)^0,52-0,36·D.

W_p=(А)^0,68+(B+5)^0,70+(С+5)^0,72-[Lg(100-A-B-C)]^1,60-0,38·D.

Пластичность глинистого сырья (П) рассчитывают по следующему уравнению: П=W_т-W_p. 1 табл.

 

Известен способ определения пластических свойств глинистых масс, включающий приготовление проб с различной влажностью, определение их удельного электросопротивления, отличающийся тем, что определяют электросопротивление каждой пробы, по совокупности которых строят графическую зависимость. Об абсолютной влажности, соответствующей консистенции "нормальное тесто" и "предел структурообразования", судят по двум моментам нарастания электросопротивления на полученной кривой [1].

Недостатком способа является сложность его аппаратурного оформления и недостаточная достоверность результатов для отдельных видов глин.

Известен способ определения пластичности глинистого сырья по содержанию в нем тонкодисперсной фракции, включающий подготовку пробы к испытанию, отбор из пробы тонкодисперсной фракции и определение процентного содержания в ней глинистых частиц с размером менее 0,01 мм. Пластичность глинистого сырья характеризуется числом пластичности, которое определяют по предварительно установленной графической зависимости числа пластичности от содержания в пробе частиц размером менее 0,01 мм [2].

Недостатком способа является ограниченная область глин для получения достоверных результатов, выпадают глины с высоким содержанием карбонатов или при повышенном содержании частиц размером 0,01-0,005 мм.

Наиболее близким является способ определения пластичности глинистого сырья, включающий подготовку пробы для испытания, определение нижней границы текучести на приборе Васильева, определение границы раскатывания путем раскатывания пробы вручную на стеклянной пластинке до образования жгута диаметром около 3 мм, определение абсолютных влажностей пробы на нижней границе текучести и границе раскатывания высушиванием в сушильном шкафу при температуре 105-110°С до постоянной массы, расчет пластичности по их разности [3].

Недостатком известного способа является его трудоемкость, зависимость результатов анализа от человеческого фактора, длительные сроки испытания.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение способа, сокращение времени определения, повышение достоверности определения пластичности глинистого сырья за счет исключения влияния человеческого фактора.

Технический результат достигается тем, что в способе определения пластичности глинистого сырья, включающем подготовку пробы для испытания, процентное содержание тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм, 0,001-0,005 мм и 0,005-0,01 мм, определение абсолютных влажностей нижней границы текучести и границы раскатывания и расчет пластичности по разности указанных влажностей, отличающийся тем, что определяют процентное содержание в пробе СО₂ любым доступным способом и процентное содержание тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм, 0,001-0,005 мм и 0,005-0,01 мм - по ГОСТ 21216.2, а абсолютные влажности нижней границы текучести (W_т) и границы раскатывания (W_p) рассчитывают по установленным формулам:

W_т=[LN(A+5)]^2,65+(B+5)^0,78+[LN(C+3)]^0,85-(100-A-B-C)^0,52-0,36×(D);

W_p=(А)^0,68+(B+5)^0,70+(С+5)^0,72-[Lg(100-A-B-C)]^1,60-0,38×D, где

А - содержание в глинистом сырье тонкодисперсной фракции с размером частиц менее 0,001 мм (1 мк), %. (Содержание фракции в пробах изменяется от 10 до 75%);

В - то же с размером частиц от 0,005 до 0,001 мм. (Содержание фракции в пробах от 3 до 45%);

С - то же с размером частиц от 0,01 до 0,005 мм. (Содержание фракции в пробах изменяется от 3 до 25%);

D - содержание в глинистом сырье CO₂, %. (Содержание СО₂ в пробах изменяется от 0,1 до 13%).

Способ осуществляли следующим образом.

Пробы глинистого сырья подготавливали для испытания по ГОСТ 21216.0. Определяли процентное содержание в пробе CO₂ по ГОСТ 22688 и процентное содержание тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм, 0,001-0,005 мм и 0,005-0,01 мм по ГОСТ 21216.2. Абсолютные влажности нижней границы текучести (W_т) и границы раскатывания (W_p) определяли по установленным формулам:

Пластичность глинистого сырья (П) рассчитывали по следующему уравнению:

Формулы 1 и 2 получены путем обработки на компьютере опытных данных определения абсолютных влажностей нижней границы текучести и границы раскатывания 350 месторождений глинистого сырья.

В качестве примера в таблице приведены результаты испытаний по прототипу и предлагаемому способу проб 20 месторождений (из испытанных 350 месторождений), отличающихся по гранулометрическому составу и содержанию СО₂.

Таблица
№ пп	Наименование месторождений	Республика, область, край	Содержание в пробе, %	Граница текучести, %	Граница раскатывания, %	Пластичность
0,005-0,01 мм	0,001-0,005 мм	менее 0,001 мм	CO2	По прототипу (ГОСТ21216.1-93)	По предлагаемому способу	По прототипу (ГОСТ21216.1-93)	По предлагаемому способу	По прототипу (ГОСТ21216.1-93)	По предлагаемому способу
1	Мукельское	Нижнеангарск	17,0	25,9	11,4	13,2	20,3	21,1	16,6	17,1	3,7	4,0
2	Октябрьское	Томская	25,1	46,4	10,5	0,2	33,8	34,8	28,8	28,8	5,0	6,1
3	Юдовское	Курская	6,5	11,0	18,1	2,9	19,8	22,2	13,9	15,5	5,9	6,6
4	Вовалонское	Алтайский край	3,0	3,3	21,5	0,2	20,1	21,0	14,0	13,4	6,1	7,7
5	Курганка	Якутия	10,7	11,5	23,0	2,0	27,4	27,3	18,5	18,3	8,9	9,1
6	Борщевское	Калужская	9,1	6,1	25,8	0,5	27,5	26,9	18,3	17,0	9,2	9,9
7	Родионовское	Томская	7,7	10,0	26,4	0,6	29,9	29,1	19,1	18,3	10,8	10,8
8	Казначеевское	Орловская	10,5	14,1	33,6	0,4	30,2	30,2	18,8	18,8	11,4	11,4
9	Нестеровское	Ингушетия	10,2	19,3	28,2	5,2	32,0	33,7	19,9	20,8	12,1	12,9
10	Алагирское	Осетия	9,8	33,9	26,2	0,1	41,1	40,7	27,2	26,8	13,9	13,9
11	Еловское	Томская	8,7	9,4	34,1	0,2	34,5	34,4	20,1	20,2	14,4	14,2
12	Павлоградское	Омская	11,4	17,2	36,0	2,3	39,6	39,3	23,9	23,2	15,7	16,1
13	Кировоградское	Свердловская	5,9	19,3	35,5	2,0	37,9	39,0	22,0	22,1	15,9	16,4
15	Убжигойское	Читинская	17,4	37,7	31,1	0,3	47,9	47,5	30,8	30,5	17,1	17,0
16	Никольское	Ленинградская	15,4	30,9	34,0	0,2	46,6	46,0	28,9	28,8	17,7	17,2
17	Алебастровское	Казахстан	17,1	14,2	42,3	2,0	43,9	42,9	25,2	24,8	18,7	18,1
18	Михайловское	Курская	12,3	13,8	48,9	2,0	46,0	45,9	25,5	24,9	20,5	21,0
19	Прокопьевское	Бурятия	11,5	24,4	48,9	4,0	52,9	50,4	28,5	27,5	24,4	22,9
20	Берлинское	Свердловская	5,8	7,7	72,5	0,3	55,6	54,8	26,0	25,9	29,6	28,9

При определении пластичности глинистого сырья по прототипу существенное влияние на точность и повторяемость результатов оказывает качество аппаратуры, а также квалификация и опыт исполнителя, а именно разные исполнители одну и ту же пробу глинистого сырья раскатывают при различной влажности за счет разного усилия раскатки, разной температуры и влажности руки, разной остроты зрения и прочее. Кроме того, часто пробу не сразу помещают в сушильный шкаф и не всегда производят сушку пробы до постоянной массы.

Предлагаемый способ лишен этих недостатков, и использование его позволит снизить трудоемкость, а также быстрее и достовернее проводить определение пластичности глинистого сырья, что особенно важно при осуществлении текущего контроля за поступающим в технологический процесс глинистым сырьем и своевременной корректировке параметров формования и сушки сырца изделий.

Предлагаемый способ применим в лабораторных и промышленных условиях и может быть использован без каких-либо условий и ограничений.

Источники информации

1. Заявка RU №98101831-03, G 01 N 33/38, 27.11.1999 г.

2. Кондратенко В.А. Взаимосвязь между пластичностью и грансоставом глинистых материалов. Сб. трудов "ВНИИСТРОМ", М., 1990.

3. Сырье глинистое. Методы анализа. ГОСТ 21216.0-93-21216.10-93. М.: Издательство стандартов, 1993 г.

Способ определения пластичности глинистого сырья, включающий подготовку пробы для испытания, определение процентного содержания тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм, 0,001-0,005 мм и 0,005-0,01 мм, определение абсолютных влажностей нижней границы текучести и границы раскатывания, расчет пластичности по разности указанных влажностей, отличающийся тем, что определяют процентное содержание в пробе СО₂ и процентное содержание тонкодисперсных фракций с размерами менее 0,001 мм, 0,001-0,005 мм и 0,005-0,01 мм, а абсолютные влажности нижней границы текучести (W_т) и границы раскатывания (W_p) рассчитывают по установленным формулам:

W_т=[LN(A+5)]^2,65+(B+5)^0,78+[LN(C+3)]^0,85-(100-A-B-C)^0,52-0,36·D;

W_p=(А)^0,68+(B+5)^0,70+(С+5)^0,72-[Lg(100-A-B-C)]^1,60-0,38·D, где

A - содержание в глинистом сырье тонкодисперсной фракции с размером частиц менее 0,001 мм (1 мк), %;

В - то же с размером частиц от 0,005 до 0,001 мм;

С - то же с размером частиц от 0,01 до 0,005 мм;

D - содержание в глинистом сырье СО₂, %.