Определение верхнего предела пластичности при помощи балансирного конуса

Рисунок 3 - Балансирный конус Васильева

1 – конус; 2 – металлические шары; 3 – ручка; 4 – деревянная подставка; 5 – металлический или пластмассовый стаканчик

Прибор состоит из небольшого металлического конуса с углом 30°, общей высотой 25 мм. Поверхность конуса отшлифована и зеркально отполирована. На расстоянии 10 мм от острия на конусе нанесена (врезана) тонкая круговая метка. Для того чтобы конус погружался строго вертикально, он имеет коромысло с балансирным приспособлением.

Для определения верхнего предела пластичности из пробы глины готовят тесто с несколько большей влажностью, чем нормальная формовочная. Тесто накладывают в круглую цилиндрическую форму диаметром 4 см и высотой не менее 2 см. Поверхность массы заглаживают шпателем вровень с краями. После этого форму устанавливают на подставку. Конус, предварительно слегка смазанный вазелином, подносят к поверхности теста, и он под влиянием собственной массы погружается в него. Если конус погрузится в течение 5 секунд на глубину менее 10 мм, что видно по метке, то консистенция глиняного теста не достигла искомой величины. В этом случае к массе добавляют немного воды, тщательно перемешивают и опыт снова повторяют. Когда консистенция массы достигнет искомой границы, обычным путем определяют влажность ф₁ (%), соответствующую пределу текучести данной глины.

Определение нижнего предела пластичности по значению максимальной молекулярной влагоемкости (метод акад. Лебедева)

Данный метод основан на свойстве связанной воды прочно удерживаться на поверхности частиц даже при давлениях, развиваемых мощной центрифугой. Такая вода называется молекулярной. Максимальная молекулярная влагоемкость отражает свойство связанной воды, является достаточно постоянной характеристикой глин и зависит от их агрегированности.

Для определения максимальной молекулярной влагоемкости берут оставшуюся глиняную массу после определения верхнего предела пластичности методом, балансирного конуса. Форма для изготовления образцов при определении влагоемкости представляет собой металлическую пластинку - шаблон толщиной 2 мм с отверстием в центре диаметром 50 мм. Форму укладывают на кусочек ткани (батиста), отверстие шаблона наполняют глиняной массой, избыток которой удаляют ножом или шпателем. После этого снимают шаблон, а образец покрывают вторым кусочком ткани и помещают между листами фильтровальной бумаги (синяя лента) диаметром 9 см (по 20 листов сверху и снизу). В таком виде образец устанавливают под гидравлический пресс и подвергают сжатию до значений удельного давления Р=6,5...7,0 МПа. Можно одновременно испытывать несколько образцов, положив между ними металлические прокладки.

Образец на прессе выдерживают под давлением в течение 10 мин. При этом необходимо следить, чтобы давление пресса в процессе уплотнения оставалось постоянным. По окончании испытания проверяют качество отжатой лепешки. Хрупкость лепешки указывает на завершение процесса водоотдачи. Мягкость лепешки, напротив, говорит о незаконченной водоотдаче. В этом случае испытание повторяют вновь, причем увеличивают длительность пребывания образца под давлением до 30 мин и более, пока не наступит полная водоотдача. После этого определяют влажность ф₂ (%). Число пластичности вычисляют по формуле, приведенной на стр. 15 и результаты записывают по форме табл. 5. По полученным данным берут значение числа пластичности как среднее из двух определений.

В зависимости от величины числа пластичности глины классифицируют на группы (см. таблицу 6).

Таблица 6. Классификация глин по числу пластичности (ГОСТ 9169-75)

Наименование группы глинистого сырья	Число пластичности	Наименование группы глинистого сырья	Число пластичности
Высокопластичные	Свыше 25	Малопластичные	Свыше 3 до 7
Среднепластичные	Свыше 15 до 25	Непластичные	Не дают пластичного теста
Низкопластичные	Свыше 7 до 15

Работами А.М. Васильева показана тесная связь максимальной молекулярной влагоемкости с рядом других физических и даже физико-химических свойств глинистых пород. По данным экспериментальных работ А.Ф.Лебедева и С.А.Слуцкой установлена близость значений максимальной молекулярной влагоемкости и числа пластичности. Это дает возможность во всех сомнительных случаях осуществлять контроль числа пластичности по величине максимальной молекулярной влагоемкости. Кроме того по величине максимальной молекулярной влагоемкости в результате ряда экспериментальных работ проведена самостоятельная классификация глинистого сырья (табл.7).

Таблица 7 - Классификация сырья по максимальной молекулярной влагоемкости

Наименование групп глинистого сырья	Максимальная молекулярная влагоемкость, % по массе	Наименование групп глинистого сырья	Максимальная молекулярная влагоемкость, % по массе
Легкая супесь	9	Тяжелый суглинок	20 ...23
Средняя супесь	10... 11	Переходный вид от суглинков к глинам	24
Тяжелая супесь	12... 13
Переходный вид от супесей к суглинкам	14	Легкая глина	25 ...28
		Средняя глина	29... 30
		Тяжелая глина	31 ...33
Легкий суглинок	15... 16	Жирная глина	34... 35
Средний суглинок	17... 19