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原砂性能实验 （2学时） 一、实验内容： 1、用冲洗沉降法测定原砂的含泥量。 2、用振动筛分法测定原砂的粒度。 3、用放大镜或双目立体显微镜观察原砂的颗粒形状。 二、目的要求： 1、要有严格的科学实验作风，严格地按照科学方法测定造型材料的原生性能。 2、比较熟练的掌握原砂含泥量、粒度的测定方法，并善于用各种不同测定表示原砂性能和粒度。 3、善于观察原砂的颗粒形状和测定膨润土的胶质价。 4、根据实验结果，会对原砂的使用性能作出综合分析。 三、原砂含泥量测定： 1、测定原理： 根据斯托克斯定律，要使固体微粒在液体介质中产生V的移动速度，需要给予固体微粒的动力为6πRηv。 在利用重力使固体颗粒在液体介质中沉降的条件下，该动力就是重力，其值为：。因此，6πRηv=。 V=。 式中 V—固体颗粒沉降速度 厘米/秒。 d—固体颗粒的直径 厘米。 R—固体颗粒的半径 厘米。 ρ—固体颗粒的密度 克/厘米3 ρ1—液体介质的密度 克/厘米3 η—液体介质粘度 克/厘米2·秒。 g—重力加速度 981厘米/秒。 上述公式的定性解释为：固体颗粒在液体介质中的沉降速度与固体颗粒的直径成正比，与固体颗粒和液体介质的密度差成正比，与液体介质的粘度成反比。 在我们的实验中，液体介质用水，固体颗粒是原砂，室温时，水是密度取1.00克/厘米3，水的粘度取0.01克/厘米2·秒，砂的密度取2.６５克／厘米3，代入上式得：Ｖ＝ d2 如d＝２２微米，则Ｖ≈２５毫米／分 又因砂粒沉降高度Ｈ＝Ｖt（其中t为沉降时间）。若取Ｈ＝１２５毫米，Ｖ≈２５毫米／分 则 分 因此，将原砂与水充分搅拌，静置５分钟则砂粒全部沉降到距离水表面１２５毫米以下，而１２５毫米以上的水中悬浮物都是泥分，用虹吸管吸走（见图１），经过多次这样的操作，就能达到去除泥分，保留砂粒，砂粒经过烘干、称重，即可求出含泥量。 图1 虹吸管在洗砂杯中位置 ２、测定步骤： 测定含泥量的方法有标准法和快速法两种： （１）标准法　 标准法是在洗砂机上进行，洗砂机结构见图２。其测定步骤如下： 图2 洗砂机 1——机体 2——电源开关 3——托盘升降立柱 4——托盘锁紧搬手 5——洗砂杯托盘 6——洗砂杯 7——阻流棒 8——搅拌轴 9——电动机 ①称取在１０５±５℃下烘干的原砂式样５０±０.０１克，置于洗砂杯中，然后加入２８５毫升水和１５毫升浓度为１％的氢氧化钠溶液。（或加入１０毫升浓度为５％焦磷酸钠溶液亦可） ②将洗砂杯装在洗砂机托盘上，升高托盘，使搅拌轴完全伸入洗砂杯中，并固紧托盘。托盘一定要固定牢，否则，托盘下降，洗砂杯打破，影响试验进行。 ③开动马达，搅拌１０分钟，关闭电源，取下洗砂杯，并仔细冲洗粘在搅拌轴叶片上的砂粒。 ④加入清水至规定高度（１５０毫升）的刻度处，并用玻璃棒搅拌。 ⑤静置８分钟，用虹吸管吸走上部１２５毫米高度的浑浊水。（但不要把杯底的砂粒吸走）。 ⑥重复进行④、⑤操作，直至杯中水透明为止。但每次静止时间为５分钟。 ⑦最后一次吸去杯中清水后，将剩下的砂粒和清水进行过滤，过滤时砂粒一定要冲洗干净，不要掉在滤纸外边。 ⑧过滤后，将湿砂和滤纸一起放在玻璃表面皿或小搪瓷盘上，送至１０５～２００℃的烘箱内或红外线快速干燥器内进行烘干。 ⑨烘干、冷却后，在精度为０.０１克的天平上称砂粒重量。 ⑩按下式计算含泥量：X= 式中： X——含泥量 % Q0—— 冲洗前试样重量 克 Q1——冲洗烘干后试样重量 克 （2）快速法 ①称取烘干的原砂试样50±0.1克，置于烧杯中，然后加入250毫升开水和浓度为1%的氢氧化钠溶液（或浓度为5%的焦磷酸钠溶液）10毫升。 ②将盛砂烧杯放在电炉上煮沸3分钟，取下烧杯，将砂粒倒入洗砂杯中，加入浓度为1%的氢氧化钠溶液（或浓度为5%的焦磷酸钠溶液）10毫升，不断搅拌，再加入15～20℃的水，至规定高度，即水面离杯底高度为150毫升。 ③静置10分钟，用虹吸管吸去125毫升高度的浑浊水。 ④再往洗砂杯中加入清水至规定高度，并用玻璃棒搅拌，静置5分钟，再用虹吸管将浑浊水排除。 ⑤按步骤④反复进行，直至杯中水透明为止。 ⑥以下步骤与标准法⑦——⑩相同。 四、原砂粒度测定： 测定原理： 原砂粒度组成测定是采用筛分法进行。即将冲洗掉泥分的原砂放在一套标准筛（见图3）上进行筛分，而后称量残留在每个筛上砂粒的重量，并计算其百分比。标准筛的规格见表1。 图3 标准筛和筛砂机 标准筛规格 表1 筛号 6 12 20 30 40 50 70 100 140