Пластичность глины зависит. Свойства глинистых материалов

Пластичность глины зависит. Свойства глинистых материалов

Важнейшими технологическими свойствами глинистых материалов являются пластичность, связующая способность, разжижаемость, зыбкость, спекаемость, воздушная, огневая усадка и др.

Пластичность - способность глинистых материалов в увлажненном состоянии (состоянии теста) принимать под воздействием внешних сил любую форму без разрывов и трещин и сохранять ее после прекращения внешнего воздействия.

Глинистые материалы становятся пластичными при замешивании их с водой, причем количество воды, необходимое для проявления пластических свойств, у различных по составу глинистых материалов колеблется в широких пределах. Мера - число пластичности — определяется как разность между влажностью, соответствующей нижней границе текучести (масса растекается), и влажностью предела раскатывания (масса крошится). У непластичных материалов предел раскатывания и предел растекаемости совпадают. Для высокопластичных глин число пластичности составляет свыше 25.

Рис. 2. Структура массы: 1 — глинистая частица, 2 — связанная вода, 3 — пора, 4 — инертный материал (кварц, полевой шпат и др.), 5 — свободная вода

Частицы глинообразующих материалов обладают значительной степенью дисперсности (малые размеры частиц) и несут на себе положительный заряд. При соединении сухой глины с водой глинистые частицы отдают ионы с поверхности и присоединяют молекулы воды, создавая вокруг себя водную оболочку (так называемую сольватную пленку), что вызывает набухание глины (рис. 2). Сольватная пленка воды прочно связана с глинистыми частицами и обеспечивает их скольжение при воздействии на глинистые материалы внешних сил (ручное формование из пластичных масс или формование с использованием шаблонов и формующих роликов). Добавление воды в глинистую пластичную массу приводит вначале к образованию вязкотекучей массы, а затем - жидкотекучей (суспензии).

На  пластичность  влияют  природа  минералов,  составляющих глинистое вещество, и соотношение их в массе, величина и форма частиц, количество воды и растворенные в ней вещества. Тонкодисперсные глины имеют более высокую пластичность (табл. 3), чем грубодисперсные каолины, и требуют больше воды для затворения (у тонких, мелких частиц глин увеличивается поверхность смачивания).

Увеличение пластичности глин достигается вылеживанием, вакуумированием, отмучиванием, введением высокопластичных глин и пластифицирующих добавок. При вылеживании на открытых площадках под воздействием атмосферных осадков (дождь, снег) глинистые материалы набухают, а при перепадах температур (минусовых и плюсовых) замораживаются и оттаивают, что приводит к их разрыхлению (вода, замерзая, увеличивается в объеме и разрушает крупные куски глин). Кроме того, в них образуются гидрооксиды алюминия и железа и кремниевая кислота, развиваются микроорганизмы, что также способствует повышению пластичности глинистых материалов. Отмучиванием, т. е. распусканием глин и каолинов в большом количестве воды, добиваются отделения их от крупных тяжелых включений (кварца, извести, остаточных горных пород, органических частиц и др.), которые оседают на дне емкостей. Для понижения пластичности в массу вводят отощающие непластичные материалы (кварцевой песок, шамот и др.).

Пластичность глины зависит от дисперсности частиц. . Пластичность и связующая способность глин

Глина, замешанная с определенным количеством воды, образует глиняное тесто, обладающее связностью и пластичностью. При смачивании сухой глины ощущается характерный запах увлажняемой земли и выделение тепла. Молекулы воды (диполи) втягиваются между чешуйчатыми частицами каолинита и расклинивают их (рис. 32), вызывая набухание глины.

Рис. 32. Схема расклинивающего действия адсорбируемой воды: 1 — слипшиеся глинистые частицы с отрицательными зарядами на концах; 2 — дипольная молекула воды (по М. И. Роговому)

Тонкие слои воды между пластинчатыми частицами глинистых минералов обусловливают характерные свойства глиняного теста. Это подтверждает следующий опыт. Расплющим между двумя чистыми стеклянными пластинками каплю воды и теперь почувствуем, как нелегко оторвать пластинки друг от друга (рис. 33).

Рис. 33. Схема опыта, показывающего особые свойства тонких слоев воды, находящихся между поверхностями твердых тел

Однако сопротивляясь отрыву, пластинки легко скользят при сдвиге, причем слой воды играет роль смазки, облегчающей скольжение, поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формующуюся пластичную массу.

Пластичностью глины называют ее свойство во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов и трещин сохранять полученную форму при последующих сушке и обжиге. Поскольку глиняное тесто представляет собой пластично-вязкую систему, к нему применимо уравнение Бингама — Шведова. Исходя из этого уравнения предложено характеризовать пластичность физическим показателем пластичности Ф(с-1), который представляет отношение предельного напряжения сдвига То к пластической вязкости:

Тело не будет пластичным, если Ф = 0. Это возможно в двух случаях: 1) когда система текучая и То = 0 или 2) когда тело хрупкое и ц — "оо. Кривые зависимости показателя Ф от влажности глины позволяют установить оптимальную влажность, при которой проявляется наибольшая пластичность.

Техническим показателем пластичности является число пластичности

Рис. 34. Изменение деформативных свойств глины в зависимости от ее влажности (по М. И. Роговому): область состояния: А — хрупкого; Б — пластического; В — вязкотекучего

Для производства строительных керамических изделий обычно применяют умеренно пластичные глины с числом пластичности Пл-7 — 15. Малопластичные глины с Пл15 растрескиваются при сушке и требуют отощения.

Связующая способность глины проявляется в возможности связывания зерен непластичных материалов (песка, шамота и др.), а также в образовании при высыхании достаточно прочного изделия — сырца. Связующую способность глиняных строительных растворов используют при кладке печей, труб.

Пластичность глины зависит от водопотребности глины. Пластичность глины



Если глину замесить с водой, то получается глиняное тесто, которому можно легко придать желаемую форму. Эта форма сохраняется при сушке глиняной массы и окончательно закрепляется при ее обжиге, т. е. нагреве до высокой температуры. Под действием высокой температуры глиняная масса, как указано выше, превращается в прочный черепок.

Способность глины, замешанной с водой, легко изменять свою форму под действием внешних усилий и сохранять ее при сушке и обжиге, называется пластичностью. Благодаря своей пластичности глина и используется для выработки разнообразных обожженных глиняных, так называемых керамических, изделий.

Пластичность различных глин не одинакова. По степени пластичности различают:

1. глины большой пластичности, или жирные;
2. глины средней пластичности;
3. глины малой пластичности, или тощие.

К глинам этих трех групп для получения рабочего теста, т. е. такого теста, из которого можно было бы формовать изделия, приходится прибавлять неодинаковые количества воды: к жирным глинам гораздо больше воды, чем к глинам средней пластичности, и, тем более, к тощим.

Вода, которую необходимо прибавить в глине, чтобы получить рабочей тесто, называется водой затворения. Количество воды затворения выражают в процентах и весу сухой глины. Если, например, к 800г сухой глины для получения рабочего теста нужно прибавить 160 г воды, то количество воды затворения составляет: 160*100/800=20%.

Примерно, такое количество воды требуется для затворения тощих глин. Жирная же глина, затворенная 20% воды, превращается в столь густую .массу, что формовать из нее изделия невозможно.

Слишком жирные и слишком тощие глины для производства гончарных изделий непригодны. Тощие глины плохо формуются, а изделия, сформованные из жирных глин, слишком медленно сохнут и при сушке трескаются. Поэтому у слишком жирных глин пластичность приходится искусственным путем понижать, а у слишком тощих, наоборот, повышать.

Степень пластичности глины можно определить следующим простым способом. К глине добавляют воды до превращения ее в тесто, пригодное для формовки. Из этого теста формуют цилиндрики диаметром 3 см и длиной 7 см. Концы цилиндрика на длине в 1 см зажимают пальцами и медленно разрывают его.

О степени пластичности судят по форме, которую цилиндрик принимает в месте разрыва, и по его удлинению. У цилиндрика из пластичной глины в месте разрыва образуется длинная и тонкая шейка, у цилиндрика из тощей глины — короткая и толстая шейка.

Степень пластичности глины можно определить и другим способом. Из рабочего глиняного теста скатывают цилиндрические жгутики диаметром 1,5-2 см, длиной 20-25 см. Каждый жгутик изгибают в полукруг и в крендель. Если при изгибании в полукруг появляются трещины, то глина тощая. Если трещины появляются только при изгибании в крендель, то глина обладают средней пластичностью, если же трещины не появляются и при изгибании в крендель, то глина жирная.