谈建筑陶瓷黏土原料干燥抗弯强度的标准测试方法

【摘要】2.1抽样量 从一批黏土中抽取黏土的数量。 2.2样本量 用于每项性能试验的黏土的数量。 2.3四分法 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...

摘 要：本文介绍了建筑陶瓷粘土原料干燥抗弯强度标准测试的有关定义、试验设备及测试步骤，给出了测试结果及数据处理的方法，并对测试报告的内容进行了归纳概括。

关键词：粘土原料；干燥抗弯强度；标准；测试方法

1 前言

黏土原料能保证建筑陶瓷坯体具有可塑性和干燥强度，满足坯体在成形、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。

2 有关定义

2.1抽样量

从一批黏土中抽取黏土的数量。

2.2样本量

用于每项性能试验的黏土的数量。

2.3四分法

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。

2.4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。2.5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，以试样破坏时所受弯曲力矩断裂处的断面模数之比来表示。

2.6含水率

黏土中所含自由水的量。

2.7砂子筛余量

即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。

3 有关试验设备

3.1抗弯强度试验机

（1） 两根圆柱形支撑棒：该棒为金属制成，与试样接触部分用硬度为50IRHD±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。

（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。

（3） 压力表：精确到1.0%。

3.2游标卡尺

精度为0.02mm。

3.3烘箱

能在110℃±5℃保温。

3.4天平

感量为0.01g。

3.5快速球磨机

（1） 球磨罐：氧化铝材质，容积1000ml；

（2） 研磨介质：氧化铝球石，密度3.6~3.7g/cm3，重量450~451g，其中直径为13~21mm的球石350~355g,其余为直径7~13mm的球石。

3.6试验筛

符合GB/T 6003的规定。

3.7压力成形机

（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。

（2） 压强：每个试条在240±5kgf/cm2的压强下压制成形。

（3） 压力表：精确到2.0%。

4 黏土原料干燥抗弯强度标准测试步骤

4.1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的波动范围，因此，科学地抽取有代表性的综合样品显得非常重要，只有这样才能保证干燥抗弯强度和其它指标测试结果的准确性。

样本量通过把抽样量用四分法缩分得到。

4.2泥浆制备

（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的球石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10min。

（5） 球磨后的泥浆过网孔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。

4.3粉料制备

（1） 泥浆烘干至恒重变成泥块，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5min。

（2） 把粉和球石一起倒出，并用试管刷把球磨罐壁上粘附的粉刷下来，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G4 ml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1h。

4.4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2~3s。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。

4.5断裂载荷测试

（1） 调整抗弯强度试验机支撑刀口间距为50mm±1mm,两个支撑刀口必须在同一平面上并且互相平行，使加荷刀口位于两支撑刀口的正中，将试条放于支撑刀口上，使支撑刀口以外的试样长度为25mm±2mm。

（2） 开启抗弯强度试验机，注意加荷刀口接触试条时不得冲击，以平均10～50N/s的速度等速加荷（抗弯强度较小的试样，请选择较低的加荷速度），直至破坏。记录试条破坏时的最大载荷F。

用游标卡尺测量试条断裂处的宽度和厚度，精确到0.02mm。

5 结果及数据处理

5.1干燥抗弯强度按公式（4）计算

M=（4）

式中：M―干燥强度，N/mm2或MPa；

F―破坏荷载，N；

L―两根支撑棒间距，mm；

b―试条断口处的宽度，mm；

h―试条断口处的厚度，mm；

5.2数据处理

（1）只有在宽度与中心棒直径相等的中间部位断裂的试条，其结果可以作为有效结果，用来计算平均干燥强度，计算平均值最少需要6个有效结果。

如果有效结果少于6个，应制备加倍数量的试条再做第二组试验，此时至少需要12个有效结果来计算平均值。

（2）用有效试条的算术平均值作为该试样的干燥抗弯强度值，数据修约到0.1MPa。

6 测试报告

（1） 送样单位、试样名称、试样编号；

（2） 试样外观照片、试样重量；

（3） 试样跨距、加荷速度、断面厚度、断面宽度；

（4） 数据舍弃情况、干燥抗弯强度值；

（5） 试验日期、试验人员、试验单位。