可塑性测试方法等.docx

1、可塑性测试方法等可塑性测试方法等粘土的可塑性测定实验可塑性是粘土物质的基本性能，它决定着陶瓷制品及粘土质耐火材抖的成型方法。通常可塑性大的粘土，需要的调和水也多，其粘合能力也强，但干燥收缩也大。结合能力强，大大有利于成型操作及提高生坯的强度。干燥收缩大却使产品在干燥时产生有害的应力，造成废品损失(变形、开裂等)。故可塑性太强的粘土，在陶瓷或耐火材料工业中多不单独使用，而掺入非可塑粘土(瘠性粘土)或其他瘠化物质(如粘土熟料等)，以减低有害应力的危害。粘土具有可塑性的主要条件是高岭石微粒的薄片形状，它们具有较大的表面积，相互间可以产生强大的附着力，微粒间很薄的水层同时帮助互相结合和相对滑动。粘土的

2、可塑性必须在一定的条件下才表现出来。干燥或水分很低的粘土不仅可塑性很低，并在变形力的作用下会分散、碎裂或形成裂缝。但水分过大会使粘土粒子分开，粒子间的粘结会显著地减弱，泥料变为粘的或成流动的状态。只有湿润到标准工作稠度时(不粘手易塑)，才显示出粘土的真实(最大)可塑性。因此，粘土的可塑性不仅决定于粘土的性质，而且也取决于调和水的数量。实践证明：天然粘土的可塑性常决定于下列几个主要因素：(1)粘土颗粒的分散，分散度愈大，则可塑性愈好；(2)非粘土矿物杂质(如石英、云母、长石等)的存在；(3)矿物粗成：粘土物与非粘土物的百分合量；、(4)粘土组成矿物的形式(如高岭石、微晶高岭石、水云母类粘土等)；

3、(5)可溶性杂质的存在。 因此，从粘土的可塑性也可判断某一矿区所产的粘土的质量是否稳定。表示粘土可塑性的方法最通行的有塑性指数及塑性指标2种。塑性指数表示粘土呈可塑状态时含水量的变化范围，代表粘上的可塑性的程度，其值等于液限与塑限之差。塑性指标是代表粘土的成型性能，测定的理论基础在于测定粘土在外力(如压力等)作用下的变形程度，为可塑性直接测定方法之一种，故同样适用于陶瓷坯泥之检定。以下就这二种方法的测定分别加以介绍。测定的方法一、可塑性指数法（一）方法要点塑性指数法包括了液限与塑限两个测定内容。液限是粘土呈可塑状态时的上限含水量；当土中含水量超过液限，即进入流动状态。塑限又是粘土呈可塑状态时的

4、下限含水量；当土中含水量低于塑限时，即进入半固体状态。液限与塑限之差即为塑性指数。由于此法只能表示粘土呈可塑状态时含水量的变化范围，故不能精确地显示出粘土的可塑性，且只能适用于粘土的检定，借以作为粘土分类的根据。对于陶瓷坯泥方面则无法适用。（二）实验目的和适用范围1、本实验的目的是联合测定土的液限和塑限，以便划分土类、计算天然稠度、塑性指数。2、本实验适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量5%的土。（三）仪器与设备CYS型光电式液塑限测定仪；见图9-1。天平,感量0.0l克；调泥皿、调泥刀小瓷皿、干燥器、干燥箱（105110，恒温）毛玻璃板；1.5毫米孔径筛，研钵及乳棒。 图9

5、-1 CYS型光电式液塑限测定仪主机示意图1、投影屏 2、零线 3、微调旋钮 4、下罩 5、光源灯泡 6、工作台7、升降旋钮 8、电器面板9、水准器 10、调节螺钉 11、后盖板电路板（四）试验步骤1、取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。如土中含有大于0.5mm的土粒或杂物时，应将风干土样用带头的研棒研碎或用木棒在橡皮上压碎，过0.5mm的筛(若试样较干时，可放入研钵中用乳棒研碎再过筛)。取0.5mm筛下的代表性土样200g，分开放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限（a点）、略大于塑限（c点）和二者的中间状态（b点）。用调泥刀调匀，盖上湿布，放置18h以上。测

6、定a点的锥入深度应为20（0.2）mm。测定c点的锥入深度应控制在5mm以下。对于砂类土，测定c点的锥入深度可大于5mm。2、将制备的土样充分搅拌均匀，分层装入盛土杯，用力压密，使空气逸出。对于较干的土样，应先充分搓揉，用调泥刀反复压实，试杯装满后，刮成与杯边齐平。3、当用游标式或百分表式液限塑限联合测定仪试验时，调平仪器，提起锥杆（此时游标或百分表读数为零），锥头上涂少许凡士林。4、将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，扭动锥下降旋钮，同时开动秒表，经5s时，松开旋钮，锥体停止下落，此时游标读数即为锥入深度h1。5、改变锥尖与土接触位置（

7、锥尖两次锥入位置距离不小于1cm，重复第三和第四步骤，得锥入深度h2。h1和h2允许误差为0.5mm，否则，应重作。取h1、h2平均值作为该点的锥入深度h。6、去掉锥尖入土的凡士林，取10g以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量（准确至0.01g），测定其含水量w1、w2（计算到0.1%）。计算含水量平均值w。7、重复第二到第六步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。8、用光电式或数码式液限塑限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，将仪器后部开关打开，仪器前部电源灯亮，按下“吸/放”键，使吸/放指示灯亮。放入圆锥仪，使用磁铁吸牢圆锥仪（此时投影屏上线条字迹应清晰，圆锥仪无晃

8、动，反之则末吸好，应重新吸好）。转动微调旋钮，使投影屏零线与微分尺零线重合。选择圆锥仪落下方式，若选择手动落下方式，则按下“手/自”键，使手/自指示灯灭，若选择自动落下则相反。在“手动”状态下，放入装好土样的试杯，转动平台升降旋钮，使试杯徐徐上升，当锥尖与土样表面刚好接触时，蜂鸣器发出一声讯响，此时，停止工作台上升，按下“吸/放”键，电磁线圈失电，此时圆锥仪下落，仪器自动计时，5s后发出讯响，此时立即在投影屏上读出圆锥仪入土深度。若“手/自”灯亮时，当土样与试锥一接触，电磁线圈失电，此时圆锥仪下落，并开始计时，5s后发出讯响，立即读数。转动平台升降旋钮，使试杯下降，取下圆锥仪与盛土杯。按下“吸

9、/放”键，使吸/放指示灯亮。（五）试验注意事项1、试验时不得在土样下垫绝缘物，各按键应轻按，以免损伤各键。2、周围不得有强磁场及强风。3、在“使用与操作”时出现异常情况，按一下“复位”键，使仪器程序恢复正常，然后继续操作。4、微分尺、光学元件如有污染，可用脱脂棉沾无水乙醇或乙醚擦拭。5、注意保护锥尖，不得随意改变圆锥仪平衡环形状。6、换光源灯泡时，可拆下下罩，换上的灯泡丝需与镜头平行。如不平行，则可轻转动灯座。7、由于各种土质不同，绝缘性能差别很大，“接触”灯有时不亮系正常。（六）试验结果整理 1、在二级双对数坐标纸上，以含水量w为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、b、c三点含水量的h-w图

10、，连此三点，应呈一条直线。如三点不在同一直线上，要通过a点与b、c两点连成两条直线，根据液限（a点含水量）在hp-wL图上查得hp，以此hp再在h-w图上的ab及ac两直线上求出相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，以该两点含水量的平均值与a点连成一直线。当两个含水量的差值大于2%时，应重做试验。2、在h-w图上，查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水量w，即为该土样的液限wL。3、根据上一步求出的液限，通过液限wL与塑限时入土深度hp的关系曲线（见图9-3），查得hp，再由图9-2求出入土深度hp时所对应的含水量，即为该土样的塑限wp。 图9-2 锥入深度与含水量（h-

11、W）关系图 图9-3 wL-hp关系曲线(4)若锥体经15秒钟自由落入，试样之深度小于2O毫米 (在锥上记号之上)，则表示土中含水量低于液限。此时需加入少量的水于试样中，重新拌和，然后重复试验其落入深度。如果锥体沉入深度大于20毫米，则表示试样中水分过多，此时须将试样置于调土皿中，多多拌和，或用手捏练使水分减少再试验之。 (5)当锥体沉入试样的深度恰为20毫米肘，即表示到达液限。(6)同一杯中的试样，应该试验数点的结果是否一致。当锥体下沉深度均为20毫米时，从杯中取出的510g湿土，测定其含水量，即得粘土的液性限度 (WT。)。二、塑限法(搓条法)1、取拌和均匀的试样，用于搓捏成圆球或椭圆形使

12、到达塑性状态。然后放在玻璃板上用手掌(不准用手指)轻压，滚搓成直径为3毫米的圆条。此时如果泥条尚未断裂，则用手将泥条混成一团 (以减少含水量)，再依上法搓滚之。如此反复搓滚，直至土条搓成直径3毫米时出现分段(每段为810毫米)断裂(先产生裂缝再行断裂)为止。 2、迅速收集的5一10克的断裂土条装入皿内，称其重量放入烘箱中烘干，冷却称量，计算泥条的含水量，即得粘土的塑性限度(Wp)。 陶瓷烧成实验一、实验目的要求1、学会陶瓷组成设计及原料配比计算。 2、了解陶瓷泥料成型设备，学会陶瓷坯料的制备方法； 3、观察烧结温度、保温时间和添加剂含量对烧结制度的影响，根据试验结果修订配合料组成。4、根据实验

13、结果分析陶瓷成分及烧结制度是否合理。二、实验仪器与设备1、天平；2、真空练泥机；3、泥条机；4、带照相装置的影像式烧结点仪等。测定烧结温度和烧结温度范围的方法有多种，传统试验法是根据在不同温度时试样的吸水率（或气孔率），以及线收缩（或体积收缩）的惰况来确定的。高温显微镜法是以测定在加热过程中试样轮廓投影尺寸与形状变化来确定的（高温显微镜法）。影像式烧结点仪简介：陶瓷的坯和釉在烧成过程中发生了一系列的物理、化学变化，如膨胀、收缩、气体逸出，晶相与液相的形成等等。高温显微镜是观察试样在加热过程中轮廓的形状与寸的变化来清楚地揭示这一系列复杂热变化宏观规律的重要手段，并由此可确定陶瓷制品的烧成温度。高

14、温显微镜法所测烧结温度范围是指试样开始收缩达最大值时温度至试样开始二次膨胀时的温度间隔。（1）影像式烧结点仪技术参数：最高使用温度：不低于1600；加热温度：最高可达1700；加热速度：加热3.5h可达1700，也可根据需要调节；影像放大倍率：89倍；最大功率：2kw；试样最大尺寸：8mm8mm。（2）仪器的组成及简单原理本仪器是由光源、高温炉、投影装置。电气控制柜、制样器五部分组成。图14-1 釉的熔融温度范围测定仪示意图1-投影装置；2-投影屏；3-棱镜；4-平面反射镜；5-镜头；6-钼丝炉；7-聚光镜片；8-光源灯泡；9-毫伏温度计；10-热电偶；11-试样图14-2氩气连接线路图1-氩

15、气瓶；2-调节器；3-转子流量计；4-电炉；5-水缸 光源采用l2v、30W光源灯经聚光镜片聚光，整个部分装置在三角形导轨上根据需耍可前后移动，聚光筒上下左右亦可进行调整。加热采用铂丝为发热元件的管式电囹炉，用氩气保护发热元件不过快氧化。最高炉温可达1700，升温速度可手动调节，炉膛试验区温度梯度士15。投影部分：来自聚光镜的平行光线，通过炉膛，将炉膛内试样投影到投影部分的放大镜头上，经棱镜折射到平面镜上来，再由平面镜反射到乳白毛玻璃的镜屏上，试验人员从而可清晰地看到炉内试样随温度变化而产生的收缩、膨胀、钝化及完全球化的投影像。三、实验步骤1、陶瓷的成分设计：根据自己所学基本理论与专业知识并查

16、阅相关资料，设计陶瓷的化学成分。根据陶瓷材料的化学成分选择适当的原料并进行配合比计算。2、配合料制备：将原料或配合料研磨至万孔筛余0.05以下，制浆，干燥至适当含水率（或加入适量水），真空练泥，拉成泥条后切割成泥段。3、试样烧结点的测定：取具有代表性的均匀试样至少20g（干基），干燥后再加适量水润湿用压样器压制成直径与高相等的圆柱体（具体尺寸3mm3mm或8mm8mm，压力3MPa）。要求在仪器上观察到的试样投影图像为正方形。 实验开始时，首先接通电源，打开白炽灯，将制备好的试样放在有铂金垫片的氧化铝托板上，把托板小心、准确地放到试样架的观定位置上。使试样与热电偶端点在同一位置，再将试样架推到

17、炉膛中央，合上炉膛关闭装置。调节白炽灯聚光，使光的焦点在试样上，调节目镜，使试样轮廓清晰，然后在800前用每分钟10，800后每分钟5的升温速度加热（无特殊需要，试样均在空气中加热），记录以下各温度：试样膨胀最大时的温度t2；试样开始收缩时的温度t3；试样开始收缩达最大值时的温度t4；试样开始二次膨胀时的温度t5。在以下各温度时照相：试样加热的起始温度t1试样膨胀最高时的温度t2；试样收缩至起始高度时的温度t3试样收缩达最大值时的温度t4试样二次膨胀后的温度t5。1）实验结果：利用照片或其他方法按下式计算出试样在测定中高度变化的百分率：h=(hth0)/h0100%以变化百分率为纵轴相关温度为

18、横轴绘制烧成曲线。2）试验记录将试验获得数据记入表中烧结试验测试结果试样名称外观特征t1（）t2（）t3（）t4（）t5（）烧结温度范围（）需要时附各温度的试样照片。3）烧结点的测定注意事项及说明：制备试样用的泥料不允许有气孔等缺陷；从电炉中取出试样必须保证不炸裂；本测试方法同样也适用测定粘土的烧结温度范围。（4）将步骤（2）泥料干燥后，按步骤（3）获得的烧成制度，烧结陶瓷制品，观察陶瓷的外观性能，测定陶瓷的物理力学性能，调整陶瓷配方和工艺制度。四、思考题1、试述影响烧成制度的因素？2、试述添加剂对烧成工艺和材料性能的影响？单一原料物理性能的测定一、 原料的试烧 陶瓷用原料大部份为自然界的矿物

19、。由于地质条件，形成环境不同，外观上往往具有不同的颜色，如果在一定温度下煅烧，外观随之发生一定的变化，我们根据其变化，可以初步鉴定原料的优劣。所以，我们对新进厂的原料往往是首先进行煅烧，以鉴别原料的优劣，并为精选原料提供依据。首先在原料堆上取各种具有代表性的原料试样，将其每块分成两块（1/2），标上记号（同块标同一记号），将其中一块放入生产窑炉或电炉中煅烧（注意隔烟），煅烧温度一般以生产窑炉温度为准。将煅烧后的试样与原矿进行比较，记录好煅烧前后的原料外观呈色、结构和烧结程度等。并将原料试样保存，以备精选原料时提供参考。 二、 原料试样的选取和制备（一）概述测定物理性能用的原料试样，应具有一定的

20、代表性，这样才能充分反映原料的性质。（二）平均试样的选取对一些颗粒大小不匀、成份混杂不齐、组成极不均匀的试样如矿石、粘土等，为了能选取具有代表性的均匀试样，就应该按照一定的程序，将物料的各个不同部位，分别取出一定数量和大小不同的颗粒，经破碎、过筛、混匀、缩分等步骤，来制备可供测定物理性能和分析化验之用的具有代表性的均匀试样。（三）试样的制备制备试样是采取和生产相同的方法，即将试样于小球磨中加水磨细，并用万孔筛检查，其筛余物在11.5%之间。将料浆倒入铺有一层白布（纱布）的石膏模内，吸去部份水分，到泥料可以混合成团，即可从石膏模中取出，置于搪瓷盘中，用湿毛巾覆盖，以备各项试验之用。也可将软泥烘干

21、压碎后，用0.5毫米孔么径的筛子过筛，备用（0.5毫米孔径筛为35目筛）。 三、 粘土可塑性能的测定（一）概述可塑性是陶瓷原料的重要工艺性能。它是指粘土或坯料用适量的水调和后，在外力作用下能获得任意形状而不发生裂纹和破裂，以及在外力作用停止后，仍能保持该形状的性能。可塑性决定着陶瓷制品的成型方法。通常可塑性大的粘土需要的调和水也多，其结合能力也强，但干燥收缩也大。结合能力强，大大有利于成型操作及提高生坯强度。干燥收缩大却使制品在干燥时产生有害的压力，造成废品损失（变形、开裂等）。所以，可塑性太强的粘土在建筑陶瓷工业中多不单独使用，而掺入非可塑性粘土（瘠性粘土）或其它瘠性物质（如粘土熟料、瓷粉料

22、），以减低有害应力的危害。粘土具有可塑性的主要条件，是粘土矿物微粒的片状结构，它们具有较大的比表面积，相互之间产生较大的附着力。微粒间很薄的水膜同时帮助相互结合，相互滑动。粘土的可塑性必须在一定的条件下才表现出来。干燥的或水份很低的粘土不仅可塑性很低，而且在变形力的作用下会分散、碎裂或形成裂纹。但水份过大会使粘土粒子分开，粒子间的联络会显著减弱，泥料变为粘的或流动状态，只有湿润到标准工作稠度时（不粘手易塑）才显示出粘土的真实（最大）可塑性。因此，粘土的可塑性不仅取决于粘土的性质，而且也取决于调和水的数量。实践证明，天然粘土的可塑性常取决于下列几个主要因素： 1粘土颗粒的分散度。分散度越大，则可

23、塑性越好； 2非粘土矿物杂质的存在（如石英、微晶高岭石、水云母类粘土等）； 3矿物组成和粘物与非粘土物的百分含量； 4组成粘土的矿物形式（如高岭石、微晶高岭石、水云母类粘土等）； 5可溶性杂质的存在。表示粘土可塑性的方法有两种，即：塑性指标法与塑性指数法。塑性指标：代表粘土的成型性能。测定的理论基础出于粘土在外力（如压力等）作用下的变形程度。这是可塑性测定方法中较常用的一种。塑性指数：表示粘土呈可塑状态时，含水量的变化范围，代表粘土可塑性的程度。其值等于液限与塑限之差。（二）可塑性指数的测定 1方法要点：塑性指数测定包括液限与塑限二个指定内容。液限是粘土呈可塑状态时的上限含水量，当粘土中含水量

24、超过液限，即进入流动状态。塑限是粘土呈可塑状态时的下限含水量，当粘土中含水量低于塑限时，即进入半固体状态。液限与塑限之差，即为塑性指数值。由于此法只能表示粘土呈可塑状态时的含水量的变化范围，故不能精确地显示出粘土的可塑性。 2液限测定（1）所需设备 A华氏平衡锥（包括全套附件）； B天平（1/100） C调泥皿； D调泥刀； E烘箱（200，可恒温）。（2）测试步骤 A取制备好的粘土原料或坯料200300克左右，在105下烘干。 B将烘干好的试样加适量水（一般加水量3050%之间），仔细拌和均匀，制成适当大小的圆柱泥团，置于掌心，即用平衡锥检验其稠度大致情况（以平衡锥下降深度为准），如下落深度

25、超过刻度线，则需进一步捏练，减少其水分含量，反之，需加水。 C将泥料用调泥刀分层装入试样杯中，在装料过程中，注意勿使泥料内聚集空气，并不停地予以轻敲，以除去杯内气泡，然后，用调泥刀将多余的泥料刮去。至于杯口齐平为止，将试样杯放在底座上。 D将平衡锥用布擦净，并用极少量的凡士林涂于锥身及尖端。 E借电磁装置将洁净的平衡锥吸在泥坯上面，尖端刚好与泥坯接触，断去电流，平衡锥即垂直落下。 F若锥体经15秒自由落入试样之深度小于10毫米（在锥体上刻度处），则表示试样中含水量低于液限，此时，应加入少量的水于试样中，重新拌和，然后，重复测定其落入深度。如果锥体落入深度大于10毫米，则表示试样中水分过多，此时

26、，可用较干的布捏练之，以减去水分，再重复测定几次。 G当锥体落入试样之深度恰为10毫米时，即表示达到液限。 H同一杯中的试样应测定几点，检测其结果是否一致。当锥体下沉深度均为10毫米时，从杯中取出1030克试样料，测定其含水量，即可得液限值（W1）C液限含水量计算（干基）W1 式中：W1液限（%）A1皿与湿试样重（克）；A2皿与干试样重（克）；A0皿重（克）。 3塑限测定 4测定塑限的方法有两种。一种搓条法，此法系人工操作，所得结果很不稳定，必须具有一定的经验才可掌握。另一种方法是最大分子吸水量测定法。此法是由于粘土颗粒的吸引而稠固地保持在粘土中，它与塑限很接近可以来代替塑限。本法比搓条法人为

27、误差较小。下面分别介绍：（1）搓条法A测定步骤 a.取拌合均匀的试样，用手捏练成圆球或椭圆球体，使达到塑性状态，然后，放在玻璃板上用手掌（不准用手指）轻压，滚搓成直径3毫米的圆条，此时，如果泥条尚未断裂，则用手交泥条混成一团（以减少含水量），再依上法搓滚之。如此反复搓滚，直至泥条搓成3毫米直径时出现分段（每段为8毫米10毫米）断裂（先产生裂缝再行断裂）为止。 b.迅速收集约510克断裂泥条装入称量瓶中，称其重量，放入105烘箱中烘干，冷却称重，计算其含水量，即得粘土或坯料的塑限值（W2）。B注意事项 a.玻璃板上搓条时要用手掌（不准用手指）轻压。 b.两次测试误差不准超过2%。（2）最大分子吸

28、水量测定法 A所需设备 a.5吨压力机； b.金属模板（厚2毫米、内径50毫米的圆板）； c.调泥刀； d.表面皿； e.滤纸（直径6070毫米）40张； f.秒表； g.烘箱（200、可恒温）； h.天平（1/100）； I.丝布（直径100毫米）2块；B测试步骤 a.试样制备，是取做液限后的泥料。 b.取20张滤纸，在滤纸上置一块丝布，将模板放在丝布上，以制备好的泥料填入模板之中，用刀将多余的泥料刮去。 c.将模板中之泥饼堆在丝布上，拿开模板。 d.泥饼上再盖一块丝布，丝布上加盖20张滤纸。 e.将滤纸和泥饼夹在两块传压板中间，放在压力机上，施加压力，至压力达到130公斤后维持10分钟。

29、f.取下泥饼上、下滤纸及丝布，测定泥饼的含水量，即为最大分子吸水量值（W2）。W2值计算与W1值计算相同，不详述。C注意事项 a.两次平等测定结果的误差不准超过2%。 b.滤纸可以连续用多次，但每次应烘干再用。丝布亦洗净烘干再用。 c.在加压过程中，压力应不变。4塑性指数计算塑性指数液限（W1）塑限（W2）（三）可塑性指标的测定（1）方法要点塑性指标测定是采用一定直径的泥球，在外力作用下发生变形并开始产生裂纹。以应力（变形力）与应变（变形的程度）的乘积来表示其可塑性程度。（2）所需设备 A塑性指标仪（附弹丸）； B天平（1/10）； C烘箱（200、可恒温）； D干燥器； E直径4.5cm、高4.5cm的空心金属筒。（3）测定步骤 A将制备好的泥料充分捏练，使其达到标准工作状态之水分（一般以下粘手为准）。 B用金属空心筒将泥料切成直径4.5cm、高4.5cm的圆柱体。切割好的试样用湿布盖好，这样就可防止水份蒸发。然后将试样用手心搓成圆球体（在未搓球前需用水打湿手心），搓球应力求迅速，以免失去水份。一般圆球的直径为4.5cm0.1cm。搓好后应即用湿布盖好，并且尽快进行测定。若是搓几个试样，应注意要由同一个人搓，球的表面要力求光滑无气孔、无皱纹和任何微小的夹杂物，以免影响测定结果 C将试样放在机座平盘中央。 D将金属杆降下，使其下端的平