Гранулометрический состав глинистого сырья.

Глинистые породы состоят из отдельных составных частей различной величины, формы и состава. Основная задача анализа – определить количественное содержание частиц различных размеров в проценту массы исследуемой пробы, что характеризует гранулометрический (зерновой состав глинистой породы, от которого зависят такие важные характеристик свойств сырья, как пластичность, сопротивление сдвигу, усадка, набухание т.д.

Вещественный состав, глинистого, сырья представлен собственно глинистой частью (каолинитом, монтмориллонитом, гидрослюдами и др.) и примесями (кварцем, полевым; шпатом карбонатами, гипсом, пиритом, растворимыми солями, органическими включениями и пр.). При взаимодействии с водой способны набухать только минералы глинистой части. Физический смысл набухания, заключается в следующем: кристаллическая решетка глинистых минералов относится к типу слоистых, причем некоторые минералы (типа каолинита) имеют асимметричное строение пакета, т.е. на одной стороне пакета расположены ионы водорода, на другой - ионы кислорода: Примыкая разными слоями, такие пакеты связываются друг с другом достаточно прочно, поэтому вода очень слабо проникает между слоями монокристалла каолинита, не увеличивая межплоскостные расстояния, и в основном адсорбируется на поверхности слоев. Другие минералы (типа монтмориллонита) имеют симметричное строение пакета, т.е. на обеих поверхностях его расположены ионы кислорода, поэтому между пакетами имеется очень, слабая связь, и вода, проникая туда, расширяет кристаллическую решетку минерала. Поэтому наибольшая величина набухания характерна для монмориллонитовых глин, наименьшая - для каолинитовых.

Существует несколько методов определения гранулометрического состава глин, из которых в настоящих методических указаниях приводится наиболее простой и часто применяемый в исследованиях глинистого сырья «метод Рутковского». Он основан на способности глинистых частиц набухать в воде и на различной скорости падения частиц в воде в зависимости от их размеров (седиментометрии или скорости осаждения).

С помощью метода Рутковского можно выделить три основные фракции: глинистую - с размером частиц менее 5 мкм (0,005 мм); пылеватую - 5 - 50 мкм (0,005 - 0,05 мм); песчаную - 50 - 2000 мкм (0,05 - 2 мм).

Содержание глинистых частиц.

Проба воздушно-сухой глины (около 100 г) дробится и просеивается через сито с диаметром отверстий 2 мм: Затем часть пробы насыпается в мерный цилиндр емкостью 100 см³ в таком количестве, чтобы после уплотнения постукиванием 15-16 раз о мягкое основание (ладонь) в цилиндре получился постоянный объем пробы V₀ = 10 см³. Проба в цилиндре разрыхляется, доливается водой до метки 50-60 см³ и перемешивается стеклянной палочкой с резиновым наконечником до тех пор, пока на стенках цилиндра не исчезнут мазки глины. Прибавляют к полученной суспензии 2,5-3 см³ раствора 5% СаС1₂ (5 г на 100 см³ воды) в качестве коагулятора. Суспензию размешивают, затем доливают воду до 100 см³ и оставляют на одни - двое суток до полного отстаивания. Затем, замеряется объем осадка в цилиндре и вычисляется приращение (К) объёма пробы на 1 см³ первоначального объема по формуле:

К = (V-V₀)/V₀ (см³/см³),

где: V₀- первоначальный объем глины в цилиндре (V₀ =10 см³);

V - объем набухшего грунта после отстаивания, см³.

Содержание глинистых частиц А_гл вычисляется по эмпирической формуле:

А_гл = 22,7×К (%),

где: К - приращение объема на 1 см³ первоначального объема, см³

Одновременно производят не менее трех параллельных определений гранулометрического состава пробы и принимают среднее арифметическое значение всех определений. Результаты исследований и расчетов заносят в таблицу 3.

Таблица 3 - Гранулометрический состав глинистого сырья

Начальный объем, см3	Объем глины после набухания, см3	Приращение объема, см3	Количество глинистых частиц, %	Объем песчаных частиц, %	Количество песчаных частиц, %	Количество пылевидных частиц, %