Определение пластической прочности массы коническим пластометром.

Пластическая прочность или механическая прочность структуры представляет собой предельное напряжение сдвига, которое может выдержать пластичная масса при статическом нагружении.

Пластическая прочность характеризует прочностные и деформативные свойства глиняной массы и используется для определения формовочной влажности и качества переработки сырья в технологической линии производства.

Предельное напряжение сдвига, как одно из важнейших реологических характеристик материала, служащих для оценки прочности его структуры, находится при помощи конического пластометра.

Степень предварительной переработки определяется коническим пластометром и оценивается по коэффициенту вариации Vp пластической прочности.

Подготовку пробы проводят по ГОСТ 32026: пробу глинистого сырья высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±5) °С или при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния.

Метод основан на определении кинетики погружения конуса в исследуемую глиномассу под действием постоянной нагрузки F, что дает условную реологическую характеристику – кривую течения, выражающую зависимость скорости погружения от напряжений сдвига Р, непрерывно изменяющихся по мере погружения вследствие увеличения площади контакта конуса с глиняной массой.

Соответственно уменьшается и скорость погружения, пока она не станет практически равной нулю при наибольшем нагружении конуса.

Величина пластической прочности Рm вычисляется по предельному погружению конуса h, вызываемому данной нагрузкой F, и представляет собой отношение F к площади соприкосновения конуса с исследуемой глиняной массой:

где Kα – константа конуса, зависящая только от величины угла при его вершине (в осевом сечении).

Коэффициент Kα зависит только от угла при вершине α и равен для конуса 30о – 1,108, для конуса 45о – 0,656, для конуса 60о – 0,413

Например, для угла 60° формула имеет вид:

Для определения формовочной влажности от подготовленной пробы глинистого сырья отбирают навеску массой 2 кг, измельчают и просеивают до полного прохождения через сито с сеткой 0,25 мм.

Далее отбирают 8-10 навесок массой 200 г каждая, засыпают в отдельные полиэтиленовые пакеты, добавляют расчетное количество воды (определяемое по таблице 2.8) и тщательно перемешивают в течение 20-30 мин. Среднее (центральное) значение влажности Wотн для 8-10 образцов глиномассы принимают численно равным числу пластичности сырья Wпл.

Приготовленные образцы должны отличаться между собой по величине относительной влажности на 1%.

Расчетное количество воды для приготовления образца с заданной влажностью определяют по формуле:

где m – масса сухой навески, г; Wотн – относительная влажность образца, определяемая по таблице 2.8, %.

Приготовленную массу плотно укладывают в лабораторную чашку 8 конического пластометра . Излишки массы срезают металлической линейкой вровень с краями и чашку устанавливают на опорное кольцо прибора.

Затем острие конуса приводят в соприкосновение с поверхностью массы и закрепляют с помощью винта 7. После этого на шкале прибора фиксируют начальное положение стрелки и освобождают стопорный винт. С целью уменьшения погрешности от сил инерции рекомендуется плавно опускать рычаг в первый момент падения, придерживая его рукой.

После того, как стопорный винт освобожден, конус начинает погружаться в массу с постепенным уменьшением скорости. Прибор снабжен рабочими грузами с массой в 0,25; 0,5 и 1 кг. При определении пластической прочности Рm рабочий груз выбирают пробным путем из расчета возможности выполнения пяти последовательных погружений конуса в данной точке образца с возрастающей нагрузкой в 2, 3, 4, 5 раз.

Продолжительность погружения конуса 10 с. По истечении этого времени отмечают показания стрелки. Глубину погружения конуса для каждой ступени погружения определяют по разности (Ан – Ак) с точностью до 0,05 мм.

После первой ступени погружения и закрепления в данном положении конуса винтом 7 рабочий груз перемещают вправо, увеличивая нагрузку, и снова освобождают шток 2.

Испытания повторяют не менее 5 раз с возрастающим грузом в данной точке образца. Показания стрелки фиксируют за каждой ступенью погружения.