建筑陶瓷粘土原料干燥抗弯强度标准测试方法

建筑陶瓷黏土原料干燥抗弯强度标准测试方法

谢汝忠

（矽比科嘉窑新会矿业有限公司，广东江门529149）

摘要：干燥抗弯强度标准测试方法是黏土原料标准化的重要组成部分，本文根据作者多年黏土原料干燥抗弯强度测试经验，在黏土原料干燥抗弯强度标准测试方法的试验设备、坭浆制备、粉料制备、试条成形、断裂载荷测试、结果及数据处理、测试报告组成等方面作了探讨。由于抽取有代表性的综合样对黏土原料干燥抗弯强度影响较大，也作了相应规定。

关键词：建筑陶瓷；黏土原料；干燥抗弯强度；

黏土原料能保证建筑陶瓷坯体具有可塑性和干燥强度，满足坯体在成型、输送、施釉、装窑、烧成等工序的加工需要。因此需要制定黏土原料干燥抗弯强度标准测试方法，用来衡量和判定黏土原料的加工性能，这是黏土原料标准化的重要组成部分。

有关定义如下：

1、抽样量

从一批黏土中抽取黏土的数量。

2、样本量

用于每项性能试验的黏土的数量。

3、四分法

把样本均化，从中间划十字线把样本等分为四份，取出对角线的两份，合并后再均化。如此不断缩小样本量的大小，直到规定的样本量的大小。

4、黏土

以高岭石为主矿物，伴有适量石英、长石、云母、蒙脱石等多种天然矿物的混合体。

包括原生黏土、次生黏土等。

5、干燥抗弯强度极限

经110℃±5℃的烘箱烘干至恒重的试样，受静弯曲力作用到破坏时的最大应力，用试样破坏时所受弯曲力矩断裂处的断面模数之比来表示。

6、含水率

黏土中所含自由水的量。

7、砂子筛余量

筛分终止时筛上残留物去掉木榍和纤维物后的重量占干试样总重量的百分数。

有关试验设备如下：

1、抗弯强度试验机：

1.1两根圆柱形支撑棒：用金属制成，与试样接触部分用硬度为50I RHD±5IRHD的橡胶包裹，橡胶的硬度按GB/T 6031测定，一根能稍微摆动，另一根棒能绕其轴稍作旋转（相应尺寸见表1）。

1.2圆柱形中心棒：一根与支撑棒直径相同且用相同橡胶包裹的圆柱形中心棒，用来传递荷载F，此棒也可稍作摆动（相应尺寸见表1）。

1.3压力表：精确到1.0%。

表1 棒的直径、橡胶厚度和长度单位：毫米

2 游标卡尺：精度为0.02mm。

3 烘箱：能在110℃±5℃保温。

4 天平：感量为0.01g.

5 快速球磨机:

5.1球磨罐：氧化铝材质，容积1000ml；

5.2研磨介质：氧化铝球石，密度3.6-3.7g/cm3，重量450-451g，其中直径13-21mm 球石350-355g,其余为直径7-13mm球石。

6试验筛：符合GB/T 6003的规定。

7压力成形机

7.1 一次可压制1～4条长方体试条的模具，模具粉料腔长度100mm,宽度20mm,深度19mm.

7.2压强：每个试条在240±5kgf/cm2的压强下压制成形。

7.3压力表：精确到2.0%。

黏土原料干燥抗弯强度标准测试步骤包括以下几个方面：

一、抽取有代表性的综合样品

黏土是天然矿物，化学成份和各项物理性能波动较大，即使经过配料混合、淘洗等加工后，也只能将化学成份和各项物理性能控制在一定波动范围，因此，科学地抽取有代表性的综合样品显得非常重要，才能保证干燥抗弯强度和其它指标测试结果的准确性。

表2 不同包装方式及形状的原矿黏土抽样规定

注：*料堆高度大于50cm时，要清理开5～10cm表层,该层水份随天气变化大，代表性差。

样本量通过把抽样量用四分法缩分得到。

二、坭浆制备

1、测量试样的含水率W和砂子筛余量S；

2、球磨试样重量、加水重量计算：

G1=300÷(1-W) (1)

G2=500-G1 (2)

式中，G1-----球磨试样重量，g

W----试样的含水率，%

G2----球磨时加水重量，g

3、洗干净并经110℃±5℃的烘箱烘干至恒重的球磨罐，内装密度3.6-3.7g/cm3的氧化铝球石450-451g，其中直径13-21mm球石350-355g,其余为直径7-13mm球石；

4、称取G1克球磨试样,精确到0.01g,放进5.113准备好的球磨罐中，再加入1.80g 三聚磷酸钠，然后加入G2克蒸馏水，最后放进快速球磨机球磨10分钟。

5、球磨后的坭浆过网孔0.9mm的标准试验筛，用不锈钢圆碟装好放进110℃±5℃的烘箱烘干至恒重。

三、粉料制备

1、坭浆烘干至恒重变成坭块，用铁锤打碎至全过网孔4mm的标准试验筛，称取250g 料倒进洗干净并经110℃±5℃的烘箱烘干至恒重的球磨罐中，盖好，放进快速球磨机磨5分钟。

2、把粉和球石一起倒出，并用试管刷把球磨罐壁上黏附的粉刷下来，用网孔0.9mm 的标准试验筛把球石筛出，把粉置入大的不锈钢盘中。

3、根据试样筛余量的大小确定造粒时的加水量Q，按公式(3)计算：

G4=G3×(1-S) ×15.2%+ G3×S×5% (3)

式中：G4——造粒时加水量，g；

G3——干粉重量，g；

S——样品在网孔0.063mm标准试验筛的砂子筛余量，%。

4、用50ml量筒量取G4ml的水，加入干粉中，用铲刀搅拌后，再用直径32mm长220mm 的塑料管反复辗压，使水分充分混合均匀，用网孔0.9mm的标准试验筛过两遍，置于塑料密封袋中陈腐1小时。

四、试条成形

1、把陈腐过的粉料均匀倒入压力成形机的模腔中，用塑料板刮平。第一次轻压，每条试样所受的压强约130kgf/cm2，然后减压排气。第二次重压，每条试样所受的压强应为245±2kgf/cm2，并保压2－3秒。共压8条试条。

2、用裁纸刀适当修坯，如果试条有分层或开裂现象，应废弃。在完好的试条正面直角附近用裁纸刀编号1、2、

3、

4、

5、

6、

7、8。

3、把所有试条在110℃±5℃温度下干燥至恒重，然后放在干燥器中冷却到室温。