CN108931456A - 一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，采用液塑限联合测试仪进行测试，测试方法包括：待测土烘干、过筛、加水拌和、陈化等处理，液塑限联合测试仪器调整，待测土装填、测试，锥体入土深度读取和泥料含水率测试，最佳成型含水率计算。本发明本方法选择土壤液塑限联合测试仪作为主体设备，仅有一次成型、两次测试过程，操作简单，试验误差小，测试结果精确，可重复性强。

Description

一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其是涉及一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法。
背景技术
烧结砖坯体成型过程直接决定了产品的质量与性能。成型是通过将原料与水混合，使原料具备一定塑性，进而在外力的作用下形成固定形状的过程。在实际生产过程中，手工成型、压力成型、挤压成型等各种成型方法都会施加一定的外力来改变泥料的形状，但同时也要求泥料不产生裂纹，去掉外力时不会恢复原状。因此，坯体的成型过程对泥料的塑性有很高的要求，也是控制成型过程的重要参数。泥料的塑性不仅取决于其本身性质，如化学元素组成、物相组成、颗粒粒度分布相关，更与泥料中水含量存在极大的关联。
泥料由粘土质原料与水拌和而成，是粘土颗粒分散在水介质中所形成的一种特殊体系，其塑性与加水量直接相关。当加水量适量时，粘土颗粒吸附周围的水，产生具有一定厚度的水化膜，水化膜连接粘土颗粒且具备弹性，使粘土颗粒凝聚为整体，并且水化膜可降低颗粒间的内摩擦力，使在一定外力下粘土能沿着表面相互滑动，从而产生可塑性而易于塑造各种形状。加入水量过多，粘土颗粒之间主要被自由水所占据，颗粒与颗粒连接极弱，失去抵抗外力的能力，不能维持一定的形状，泥料会产生流动而失去可塑性；当含水率太小时，无法形成连续水膜，粘土颗粒难以滑动，甚至不能滑动而失去可塑性。由此可见，适当的含水率是泥料具备良好塑性和砖体成型的重要条件。
成型含水率除影响坯体的成型工艺，也对坯体的干燥能耗、干燥收缩等存在较大影响。低成型含水率泥料无法满足坯体成型所需的塑性，而高成型含水率给坯体干燥带来困难，使干燥时间延长，增加干燥能耗，造成能源浪费。并且高含水率必然伴随高坯体干燥收缩率，导致坯体干燥前后尺寸出现较大偏差或者在干燥过程出现变形，降低烧结砖产品质量，因此确定最佳成型含水率对于烧结砖实际生产也具有重要意义。
现阶段，烧结砖成型所需含水率一般是通过普氏成型水分试验确认。采用普氏成型方法仍有一些局限：一方面普氏成型实验依赖于普氏塑性仪，但在中国市场普氏塑性仪并未普及甚至没有购买渠道，给从事烧结砖生产研究的企业和科研院所带来难题；另一方面，普氏成型含水率测试，需要对泥料进行取样、成型、脱模、切割等众多操作，试验环节复杂、精度要求较高，可重复性不佳。此外，普氏成型法需要不断调试泥料含水量，最终使普氏变形比达到2，这个过程需要多次实验，操作十分繁琐。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，该方法操作简单、结果精确、测试流程易于实现、可重复性高，对烧结砖瓦相关企业和实验室成型含水率的确定有直接借鉴意义。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，采用液塑限联合测试仪进行测试，具体包括以下步骤：
(1)将待测土样加水制成坯泥，室温下陈化；
(2)将陈化后的坯泥填入土样杯中，压平使泥料密实，并使泥料与土样杯齐平；
(3)调整液塑限联合测试仪，将土样杯放在液塑限联合测试仪的升降座上，调节升降座使锥体接触泥料表面，启动测试仪，使锥体自由下沉，5秒后读取锥体陷入泥料中深度，多次重复测量，得到锥体锥入深度的平均值h1；
(4)测试后的泥料，分别称取其干燥前、干燥后的质量，得到泥料的含水率w1％；
(5)清理土样杯和锥体，在泥料中加水，将泥料拌匀，重复步骤(3)和(4)，得到加水后泥料的锥入深度h2和含水率w2％；
(6)计算确定泥料最佳含水率为：
本发明经反复多次探索实验发现在此套测试程序下，当液塑限联合测试仪的锥体锥入深度为6mm时，泥料成型性质好，并且含水率低，可作为泥料成型最佳含水率。泥料含水率w和锥体入土深度h，在二级双对数坐标轴上满足一次函数关系，根据测试结果，该一次函数为：
本方法将锥体入土深度为6mm时含水率设为成型含水率，将h＝6带入该式，推导计算得到坯体最佳成型含水率为：
进一步地，步骤(1)所述待测土样烘干，使其含水率低于5％，并过2mm筛，去除土中砾石。
进一步地，步骤(1)所述待测土样加水量为干燥待测土样质量的15-20％，使待测土样由松散的粉体转为具有塑性的软泥，且未达到坯体成型塑性要求，将坯泥表面覆盖一层湿布，室温下陈化24h。
进一步地，步骤(2)具体方法为，将陈化后的坯泥充分拌匀，然后用刮土刀分三层将泥料填入土样杯中，每一层压平使泥料密实，去除泥料中孔隙，最后用刮刀去除高出土样杯杯口部分的泥料。
进一步地，步骤(3)具体方法为，取出液塑限联合测试仪放置于平台上，调节底座找平仪器，将锥体安装于仪器上，锥体的锥尖涂上凡士林。
进一步地，步骤(3)多次测量时，锥体沉落点之间距离、以及与杯口的距离均大于0.5cm，测试结果对平均值偏差控制在10％以内，否则重新测试。
进一步地，步骤(4)泥料放于烘箱中烘干至恒重，得到绝干后泥料质量，泥料的含水率＝(泥料干燥前质量-泥料干燥后质量)/泥料干燥后质量。
进一步地，步骤(5)在泥料中加入超过泥料工作稠度的加水量，使泥料充分满足塑性变形。
本发明结合一种土壤性质测试仪器——土壤液塑限联合测试仪，在大量试验研究和理论推演的基础上，通过一套测试程序，确定烧结砖成型含水率。该方法具有易操作、快捷、精确、易普及，为烧结砖成型含水率提供了新的测定方式，该发明的推广应用也必将会产生经济价值。
与现有方法相比，本方法的有益效果如下：
1、本方法选择主体设备为土壤液塑限联合测试仪，是在土力学中广泛用于测试土壤液塑限性质的设备，其价格低廉，易于操作，无需购置难以在国内市场找到的普氏塑性仪，测试结果可靠，重复性高；
2、本方法仅有一次成型过程，且将泥料分三层密实填入，保证每次测试时，填入土样杯的泥料均为密实且一致的状态，没有普氏成型水分测试实验中繁琐的成型、脱模、切割等步骤，操作简单，测试结果精确，且可重复性强；
3、本方法仅需得到两次测试的含水率和锥体入土深度，即可推算出坯体成型含水率，相对普氏成型水分测试，着次加水，多次进行成型、脱模、切割、测试等繁琐步骤，寻找普氏变形比为2时坯体含水率，本方法更为迅速快捷；
4、本方法适用于测定用粘土质作原料的烧结砖最佳成型含水率，采用此成型含水率的泥料，其塑性满足烧结砖的成型需求且含水率较低，不仅有利于坯体成型、干燥过程的质量控制，也有利于干燥能耗的降低，从而节约能源，也有利于企业降低成本，提高经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1
S1：将粘土烘干，使其含水率低于5％；
S2：将烘干的土样过2mm筛，去除砾石；
S3：取过筛后300g粘土粉，加水拌和后使坯泥由松散的粉体转为有一定塑性的软泥，但又未达到坯体成型塑性要求的状态，将坯泥表面覆盖一层湿布，在室温陈化24h；
S4：取出塑限液联合测试仪(GYS-2(LP-1000)型，南京宁曦土壤仪器有限公司)，放置于平台上，调节底座找平仪器，将锥体安装于仪器上，锥尖涂上少量凡士林；
S5：将陈化后的泥料充分拌匀，然后用刮土刀分三层将泥料填入液塑限联合测试仪土样杯中，每一层压平使泥料密实，去除泥料中孔隙，最后用刮刀去除高出土样杯杯口部分的泥料，使杯中泥料与土样杯齐平；
S6：立即将土样杯放在联合测试仪升降座上，调节升降座使锥尖刚刚接触土样杯的中泥料表面后，启动装置，使锥体自由下沉，5秒后读取锥体陷入泥料中深度。清理附着在锥头上的泥料，改变土样杯在升降座位置，将锥体围绕土样杯中心在其他两个不同位置自由沉落，分别读取数据，然后取这三个锥入深度的平均值5.2mm；
S7：取两个测试后的土样杯中泥料，置于称量天平得到湿泥料的质量，放于烘箱，在105℃下烘干至恒重，得到绝干后泥料质量，通过计算得到测试时两个泥团的含水率，取平均值，得到含水率19％；
S8：清理土样杯和锥体，在泥料中继续逐渐加水，使泥料状态达到可充分满足塑性变形，但含水率偏高的状态，将泥料拌匀，重复S5、S6步骤，得到此时泥料锥入深度8.3mm和含水率26％；
S9：成型含水率可通过h1，h2，w1，w2计算，经推导，成型含水率为：
则该粘土成型含水率为20.91％。
实施例2
S1：将待测页岩粉烘干，使其含水率低于5％；
S2：将烘干的土样过2mm筛，去除土中砾石；
S3：取过筛后300g页岩粉，加水拌和后使坯泥由松散的粉体转为有一定塑性的软泥，但又未达到坯体成型塑性要求的状态，将坯泥表面覆盖一层湿布，在室温陈化24h；
S4：取出塑限液联合测试仪(GYS-2(LP-1000)型，南京宁曦土壤仪器有限公司)，放置于平台上，调节底座找平仪器，将锥体安装于仪器上，锥尖涂上少量凡士林；
S5：将陈化后的泥料充分拌匀，然后用刮土刀分三层将泥料填入液塑限联合测试仪土样杯中，每一层压平使泥料密实，去除泥料中孔隙，最后用刮刀去除高出土样杯杯口部分的泥料，使杯中泥料与土样杯齐平；
S6：立即将土样杯放在联合测试仪升降座上，调节升降座使锥尖刚刚接触土样杯的中泥料表面后，启动装置，使锥体自由下沉，5秒后读取锥体陷入泥料中深度。清理附着在锥头上的泥料，改变土样杯在升降座位置，将锥体在其他两个不同位置自由沉落，分别读取数据，然后取这三个锥入深度的平均值4.9mm；
S7：取两个测试后的土样杯中泥料，置于称量天平得到湿泥料的质量，放于烘箱，在105℃下烘干至恒重，得到绝干后泥料质量，通过计算得到测试时两个泥团的含水率，取平均值，得到含水率16％；
S8：清理土样杯和锥体，在泥料中继续逐渐加水，使泥料状态达到可充分满足塑性变形，但含水率偏高的状态，将泥料拌匀，重复S5、S6步骤，得到此时泥料锥入深度7.5mm和含水率24％；
S9：成型含水率可通过h1，h2，w1，w2计算，经推导，成型含水率为：
则该页岩成型含水率为19.40％。
实施例3
S1：将待测粘土粉和污泥粉烘干，使其含水率低于5％；
S2：将烘干的土样过2mm筛，去除土中砾石；
S3：取过筛后60g污泥粉和240g粘土粉混合，加水拌和后使坯泥由松散的粉体转为有一定塑性的软泥，但又未达到坯体成型塑性要求的状态，将坯泥表面覆盖一层湿布，在室温陈化24h；
S4：取出塑限液联合测试仪(GYS-2(LP-1000)型，南京宁曦土壤仪器有限公司)，放置于平台上，调节底座找平仪器，将锥体安装于仪器上，锥尖涂上少量凡士林；
S5：将陈化后的泥料充分拌匀，然后用刮土刀分三层将泥料填入液塑限联合测试仪土样杯中，每一层压平使泥料密实，去除泥料中孔隙，最后用刮刀去除高出土样杯杯口部分的泥料，使杯中泥料与土样杯齐平；
S6：立即将土样杯放在联合测试仪升降座上，调节升降座使锥尖刚刚接触土样杯的中泥料表面后，启动装置，使锥体自由下沉，5秒后读取锥体陷入泥料中深度。清理附着在锥头上的泥料，改变土样杯在升降座位置，将锥体在其他两个不同位置自由沉落，分别读取数据，然后取这三个锥入深度的平均值4.6mm；
S7：取两个测试后的土样杯中泥料，置于称量天平得到湿泥料的质量，放于烘箱，在105℃下烘干至恒重，得到绝干后泥料质量，通过计算得到测试时两个泥团的含水率，取平均值，得到含水率21％；
S8：清理土样杯和锥体，在泥料中继续逐渐加水，使泥料状态达到可充分满足塑性变形，但含水率偏高的状态，重复S5、S6步骤，得到此时泥料锥入深度6.7mm和含水率31％；
S9：成型含水率可通过h1，h2，w1，w2计算，经推导，成型含水率为：
则该页岩成型含水率为27.7％。

Claims (8)

1.一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，采用液塑限联合测试仪进行测试，具体包括以下步骤：
(1)将待测土样加水制成坯泥，室温下陈化；
(2)将陈化后的坯泥填入土样杯中，压平使泥料密实，并使泥料与土样杯齐平；
(3)调整液塑限联合测试仪，将土样杯放在液塑限联合测试仪的升降座上，调节升降座使锥体接触泥料表面，启动测试仪，使锥体自由下沉，5秒后读取锥体陷入泥料中深度，多次重复测量，得到锥体锥入深度的平均值h1；
(4)测试后的泥料，分别称取其干燥前、干燥后的质量，得到泥料的含水率w1％；
(5)清理土样杯和锥体，在泥料中加水，将泥料拌匀，重复步骤(3)和(4)，得到加水后泥料的锥入深度h2和含水率w2％；
(6)计算确定泥料最佳含水率为：
2.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(1)所述待测土样烘干，使其含水率低于5％，并过2mm筛，去除土中砾石。
3.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(1)所述待测土样加水量为干燥待测土样质量的15-20％，使待测土样由松散的粉体转为具有塑性的软泥，且未达到坯体成型塑性要求，将坯泥表面覆盖一层湿布，室温下陈化24h。
4.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(2)具体方法为，将陈化后的坯泥充分拌匀，然后用刮土刀分三层将泥料填入土样杯中，每一层压平使泥料密实，去除泥料中孔隙，最后用刮刀去除高出土样杯杯口部分的泥料。
5.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(3)具体方法为，取出液塑限联合测试仪放置于平台上，调节底座找平仪器，将锥体安装于仪器上，锥体的锥尖涂上凡士林。
6.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(3)多次测量时，锥体沉落点之间距离、以及与杯口的距离均大于0.5cm，测试结果对平均值偏差控制在10％以内，否则重新测试。
7.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(4)泥料放于烘箱中烘干至恒重，得到绝干后泥料质量，泥料的含水率＝(泥料干燥前质量-泥料干燥后质量)/泥料干燥后质量。
8.根据权利要求1所述的一种烧结砖最佳成型含水率的测定方法，其特征在于，步骤(5)在泥料中加入超过泥料工作稠度的加水量，使泥料充分满足塑性变形。
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