ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Среди разнообразных видов вязких жидкостей по рео­логическим [3] свойствам в стационарном ламинарном по­токе выделяют два основных класса жидкостей: 1) нью­тоновские с величиной вязкости, не зависящей от дейст­вующих на них напряжений сдвига и градиента скоростей деформации; 2) структурированные дисперсные системы, для которых величина вязкости может изменяться в ши­роких пределах в зависимости от действующего напря­жения сдвига и градиента скоростей. Такими структури­рованными системами являются коагуляционные струк­туры.

Многие теплоизоляционные материалы в процессе их изготовления проходят стадию тестообразного или жид- котекучего (шликерного) состояния, т. е. на определен­ном технологическом переделе, чаще всего перед формо­ванием, они представляют собой технические концентри­рованные суспензии или так называемые вязкопластич - ные системы.

Такие суспензии, как правило, имеют коагуляционные структуры, которые возникают в них под действием ван - дер-ваальсовых сил сцепления коллоидных частиц, уча­ствующих в интенсивном броуновском движении, и более крупных частиц, находящихся в суспензии. В таких структурах минеральные частицы непосредственно не со­прикасаются друг с другом. Между ними обязательно остаются прослойки жидкой фазы, которые тем тоньше, чем концентрированнее суспензия. Эти прослойки значи­тельно понижают прочность сцепления между частица­ми твердой фазы, а с другой стороны, обеспечивают воз­можность восстановления контактов в броуновском дви­жении.

Прослойки жидкой фазы определяют также и отно­сительную подвижность отдельных элементов структуры, т. е. ее пластичность и ползучесть даже при самых малых напряжениях сдвига. При полном развитии адсорбцион­ных пленок и гидратных оболочек структура массы при­обретает определенные механические свойства, характе­ризующиеся структурной прочностью. Однако процесс обработки формовочных масс в ряде случаев протекает в условиях недостаточного количества воды, что опреде­ляет неполное развитие гидратных оболочек и отсутствие некоторой части иммобилизованной воды. Это обстоя­тельство приводит к значительному снижению подвижно­сти системы. В процессе же образования пено - и газо - масс. требуется повышенная текучесть массы.

С целью увеличения подвижности элементов структу­ры (уменьшения предельного напряжения сдвига, вяз­кости, структурной прочности) увеличивают водосодер - жаніїе масс и вводят добавки ПАВ. Известен и другой более эффективный способ увеличения подвижности структурированных дисперсных систем — механическое воздействие. В процессе механического воздействия про­исходит гиксотропное разрушение коагуляционной струк­туры. Благодаря тиксотропности такая структура после прекращения механического воздействия вновь самопро­извольно восстанавливается. Таким механическим воз­действием является, в частности, вибрация.

Снижение вязкости суспензии под действием вибра­ции в основном объясняется разрушением связей меж­ду частицами твердой фазы и жидкостью, что увеличива­ет долю свободной воды в системе. Суть этого механиз­ма состоит в том, что в наиболее устойчивом состоянии образуется тиксотропный гель, в котором вся вода нахо­дится в ориентированном и связанном состоянии. Виб­рация нарушает это равновесие, ломает структурную ре-

Шетку и превращай? систему в золь-жидкость (большая

Часть воды оказывается в свободном состоянии).

Кроме того, разрушая структурную решетку, вибра­ция способствует перераспределению частиц твердой фа­зы, более рациональной их укладке. Поэтому массы, под­вергнутые вибрационной обработке, характеризуются значительно большей структурной прочностью, чем мас­сы, структурирование которых протекало в статических условиях.

Таким образом, коагуляционные структуры, содержа­щие коллоидные частицы, к которым относится большин­ство формовочных масс, предназначенных для изготов­ления теплоизоляционных изделий (ячеистых бетонов, пено - и газокерамики, известковокремнеземистых, перли - то - и вермикулитокерамических изделий и т. п.), пред­ставляют собой вязкопластичные тела, имеющие предел текучести, а при весьма малых напряжениях сдвига про­являют свойства ползучести с постоянной наибольшей вязкостью (г]о). При повышении напряжения сдвига сте­пень разрушения структуры возрастает и может достичь наибольшей величины (при значениях напряжения сдви­га, предельных для данной системы), о чем будет свиде­тельствовать наименьшая вязкость (т]т), которой в дан­ном случае будет характеризоваться эта система. Наи­меньшая вязкость предельно разрушенной структуры уже не зависит от величины напряжения сдвига и градиента скоростей в условиях стационарного потока, т. е. при до­стижении наименьшей вязкости система будет вести се­бя подобно ньютоновской жидкости.

Вязкость, которая может наблюдаться в зоне т]о> >Т1э>Т1т, носит название эффективной вязкости (Tie) или вязкости непредельно разрушенной структуры.

Вязкость массы, которой она характеризуется во вре­мя вибрации, называется вибрационной вязкостью (тів). Вибрационная вязкость, так же как и эффективная вяз­кость, наблюдается в зоне ті0>тів>тіт. Эффективность вибрационного воздействия на систему может быть оце­нена путем сравнения значений тів и цт. Изменяя пара­метры вибрации, можно регулировать вибрационную вязкость той или иной формовочной массы, что имеет большое практическое значение.

Изыскание новых и совершенствование старых спо­собов и технологических приемов, позволяющих управ­лять структурно-механическими свойствами формовочных

5—541 ] 129

Масс, т. е. Дающих возможность изменять эти свойства

В нужном направлении, является одной из наиболее ак­туальных задач в технологии строительных материалов, над решением которой работают многие исследователи.

Структурно-механические свойства вязкопластичных систем зависят от многих факторов, важнейшими из ко­торых являются следующие: химическая природа ве­ществ, составляющих данную массу, степень развития структуры, степень дисперсности твердых частиц, концен­трация суспензии (количество жидкой фазы), взаимо­действие диспергированного вещества с дисперсионной средой, температура смеси и т. д.

При производстве теплоизоляционных материалов мы встречаемся часто с такими смесями, в которых непре­рывно во времени происходят различные физико-химиче­ские процессы, влияющие на структурно-механические свойства этих смесей. Эти процессы протекают иногда относительно быстро (твердение цемента в ячеистом бе­тоне), а иногда медленно (сушка пенокерамических из­делий). Все это в значительной степени усложняет изу­чение структурно-механических свойств дисперсных вязкопластичных систем и, во всяком случае, должно приниматься во внимание при проведении опыта.

Для оценки структурно-механических свойств формо­вочных масс, находящихся в тестообразном или шликер - ном состоянии, существует ряд характеристик. Реологи­ческие свойства вязкопластичного тела могут быть оха­рактеризованы в достаточно полной степени двумя кри­териями: величиной предельного напряжения сдвига и вязкостью.

Определение реологических характеристик формовоч­ных масс производят с помощью ряда методов и при­боров, которые по принципу действия можно разделить на пять типов:

1; капиллярные вискозиметры, основанные на изме­рении объемной скорости истечения массы (зачастую под определенным давлением) через капилляр заданного диаметра (вискозиметр-воронка типа ВР-3, автоматиче­ский капиллярный вискозиметр АКВ-3 и др.);

2) приборы, основанные на измерении скорости всплы­тия или погружения шарика в исследуемой массе (ша­риковые вискозиметры системы Десова, Носкова и др.);

3) приборы, основанные на проникновении конуса с определенным углом при вершине под определенной на­
грузкой в исследуемую смесь.(конические пластометры различных конструкций);

4) приборы, основанные на измерении нагрузки при выдергивании из массы рифленых пластинок или цилинд­рических стержней (вискозиметры с продольно смещаю­щимся цилиндром или пластинкой конструкции Воларо - вича, Толстого, Симоняна и др.);

5) ротационные вискозиметры, основанные на изме­рении скорости вращения коаксиальных (соосных) ци­линдров в исследуемой массе под действием определен­ной нагрузки (вискозиметры Воларовича типов РВ-4, РВ-7 и др.).

Выбор того или иного прибора для определения рео­логических характеристик формовочных масс зависит, во - первых, от свойств этих масс и, во-вторых, от условий, при которых производится опыт.

Совершенно очевидно, что определение вязкости мас­сы во время вибрационной обработки удобнее произво­дить приборами первого и второго типов, а в состоянии покоя — приборами третьего, четвертого и пятого типов. Высококонцентрированные суспензии (керамическое тес­то) лучше исследовать приборами четвертого типа, а Массы, находящиеся в шликерном состоянии, — прибора­ми пятого и иногда второго типов.

Определение пластично-вязких характеристик формо­вочных масс вискозиметром с продольно смещающимся цилиндром. Вискозиметр с продольно смещающимся ци­линдром конструкции М. П. Воларовича (рис. 43) прост в обращении, дает относительно небольшую ошибку при определении величин предельного напряжения сдвига и вязкости (в пределах 3—5%) и может применяться при исследовании большого количества различных смесей. Особенно хорошие результаты этот прибор дает при ис­следовании высококонцентрированных технических сус­пензий, характеризующихся значительными величинами вязкости (не менее 5 Н-с/м2).

Методика проведения опытов по определению значе­ний предельного напряжения сдвига и вязкости исследу­емых масс с помощью данного прибора заключается в следующем.

5*

131

Исследуемую массу помещают в цилиндр 8, который Устанавливают и закрепляют в строго вертикальном по­ложении. При этом следят за тем, чтобы в исследуемой массе, находящейся в цилиндре, не было воздушных пус­
тот. После закрепления цилиндра в зажиме 9 в смесь вводят стержень (смещающийся цилиндр) 7, подвешен­ный на нити 3, которая перекинута через блок 4. На дру­гом конце нити закреплена площадка для груза 5. Для того чтобы цилиндр 7 входил в исследуемую массу стро­го вертикально, к штативу прибора крепится направля­ющее кольцо 6. Погружение цилиндра в массу произво­дят всегда на одинаковую глубину, в данном случае на 100 мм (рис. 44).

Н

Ш

Ш

Шштшш ~~ш§т

Щ

Рис. 43. Вискозиметр с продольно смещающимся цилиндром

Ww;

Рис. 44. Основные части ви­скозиметра:

А)

Ч0/1М

1

А — цилиндрический сосуд (2) с вывинчивающимся дном (7); б — цилиндрический стержень (3) со стрелкой-указателем (4)

После выполнения указанных операций специальны­ми грузами производят нагружение системы и следят за смещением стрелки-указателя 1, прикрепленной к верх­нему концу цилиндра 7 (рис. 43), производят отсчет по шкале 2, цена делений которой должна быть не более 0,5 мм.

Для повышения точности измерений нагружение сис­темы лучше производить водой, равномерно вливаемой в сосуд, подвешенный к нити, а за смещением стрелки: указателя следить, используя тубус.

Для предотвращения скольжения цилиндра в массе та часть его поверхности, которая погружается в массу, должна иметь мелкую винтовую нарезку.

На рис. 44 показаны размеры и конструкции цилинд­рического сосуда и продольно смещающегося цилиндра.

Определение предельного напряжения сдвига формо­вочной смеси. После подготовки прибора к испытаниям измеряют температуру исследуемой массы и заполняют ею цилиндрический сосуд прибора, который затем за­крепляют на подставке прибора зажимом. После вве­дения в массу цилиндрического стержня измеряют высо­ту части стержня, оставшейся над поверхностью массы, и определяют глубину погружения. Затем с помощью грузов или воды начинают постепенное нагружение сис­темы. Одновременно с этим следят за стрелкой-указате - лем. По грузу массой Р0, при котором началось равно­мерное смещение стрелки-указателя вверх, определяют. величину предельного напряжения сдвига данной мас­сы ©. Эта величина представляет собой минимальное напряжение (тангенциальную силу на единицу площади, Па), при котором начинается течение системы по наи­меньшей из возможных площадей сдвига (в данном слу­чае по поверхности, прилегающей к поверхности цилинд­рического стержня):

2Nrxh 1 0

Где Ро — масса груза, вызвавшего течение системы, кг; G — ускорение силы тяжести, м/с2; H — глубина погружег ния цилиндра в массу, м; л—радиус продольного сме­щения цилиндра, м; С{—постоянная 'прибора (Ci = =G/2Nr1H).

При определении выдергивающего усилия необходи­мо учитывать трение, возникающее при вращении блока прибора, а также величину груза, уравновешивающего продольно смещающийся цилиндр.

Так как структурно-механические характеристики формовочных масс зависят от их температуры, влажно - . сти, качества смешивания, времени, прошедшего с мо­мента затворения их водой, то при повторных опытах, которые проводят для получения более достоверных ре­зультатов и определения средней величины предельного напряжения сдвига, необходимо стремиться к возможно полному воссозданию всех этих параметров. В против-

133

Ном случае хорошей сходимости результатов получить не удается. Определение величины вязкости производят по скорости смещения цилиндра под действием какого - либо груза с массой Р, превышающей Р0. При этом преж­де всего необходимо установить, распространяется ли при данной нагрузке сдвиг до стенки цилиндрического со­суда. Обычно распространение сдвига до поверхности цилиндрического сосуда происходит только при очень больших скоростях смещения цилиндрического стержня, т. е. при грузе, масса которого (Р') значительно превы­шает массу Ро-

Эту критическую массу можно вычислить по формуле (кг)

Р,__ 2ЯГ1ЙЄ

Где г2 — расстояние от поверхности продольно смещаю­щегося цилиндра до поверхности цилиндрического сосу­да, м.

При грузах, масса которых меньше критической (Р<Р'), величину вязкости формовочных масс опреде­ляют (Па-с)

V Р0 Р0 ^ Ро

Если же сдвиг распространяется до поверхности ци­линдрического сосуда, т. е. если Р>Р', то величину вяз­кости испытываемой смеси надо определять (Па-с)

Pg InЛ 4=-=^ —(г,-г»).

hv V

Однако надо учитывать, что большинство формовоч­ных смесей обладают тиксотропией, т. е. они изменяют свои структурно-механические свойства при приложении к ним внешних усилий. Структура их при этом разруша­ется тем более, чем большее усилие к ним приложено, поэтому создание высоких скоростей цилиндрического стержня при его выдергивании из массы нежелательно, так как при этом происходит локальное разрушение структуры массы и получаемые значения вязкости могут быть в значительной степени искажены.

Учитывая это обстоятельство, лучше пользоваться гру­зами, масса которых не превышает критическую вели­чину Р'.

Обычно в расчетах не принимают во внимание изме­нение поверхности цилиндрического стержня, которое имеет место при его выдергивании из массы. Однако, что­бы избежать значительной ошибки, необходимо произво­дить измерение скорости движения цилиндра на неболь­шом отрезке его пути, равном примерно 2—4 мм. В этом случае ошибка составит всего 1—2%. На таком сравни­тельно небольшом отрезке пути скорость с достаточной точностью удается измерить при небольших грузах и медленном движении цилиндра (со скоростью не более 0,0025 м/с).

Определение величины вязкости формовочных масс с помощью рассматриваемого прибора производят сле­дующим образом.

Подготовленные сырьевые материалы затворяют во - Дой и производят смешивание компонентов до достиже­ния однородного состояния массы, пользуясь лаборатор­ной мешалкой. Замечают время затворения массы водой и фиксируют его в рабочем журнале. Затем ртутным термометром определяют температуру смеси и заполня­ют этой смесью цилиндрический сосуд прибора. Количе­ство приготавливаемой для опыта смеси зависит от ем­кости цилиндрического сосуда, который должен запол­няться смесью до краев. Металлической линейкой или шпателем выравнивают поверхность массы и закрепля­ют цилиндрический сосуд на подставке прибора. Затем строго вертикально вводят в испытуемую массу цилинд­рический стержень на глубину 10 см. В строго опреде­ленное время, считая от момента затворения смеси во­дой, производят нагружение системы с помощью воды или специальных грузов. При этом масса груза (Р) дол­жна быть несколько больше массы Ро, при которой начи­нается течение системы, но не превышать массу Р' кри­тического груза. При этом величину Р' рассчитывают сразу же после определения величины предельного на­пряжения сдвига данной смеси.

Наблюдая за движением стрелки-указателя, с помо­щью секундомера засекают время, за которое стрелка пройдет отрезок пути, равный 3—4 мм. Зная величину пути и время, определяют скорость движения цилиндра
6 испытуемой смеси (м/с) под действием груза, масса которого составляет величину Р:

V-—Sjt.


Ч

І

С)

В

V

Af/t

8-Ю-*

7-Ю'" Г4 5-10-*

^10-*

| J-ЯГ* І27Г* " /-Г* О

Рис. 45. График зависимости ско­рости смещения цилиндра от мас­сы груза Р

Ом 0,0It Q06 Р, кг

Опыт проводят на 4— 5 замесах, изменяя массу груза (несколько увели­чивая ее). По полученным результатам строят кри­вую зависимости скорос-j ти движения цилиндра о: прилагаемого груза. На1 построенной кривой про­извольно выбирают 3—4 точки, графически опре­деляют для этих точек значения V и Р (рис. 45) и для каждой точки про­изводят вычисление вели^ чины вязкости

Г - р0 Р0 )

Ро п>

Величину вязкости исследуемой массы определяют как среднюю арифметическую по результатам 3—4 вы - і числений. :

Для удобства пользования формулой и ускорения про-] ведения вычислений можно составить таблицу функции' Р/Ро, для чего удобно ввести следующее обозначение:

F (—)=(— In — 4-1 — —1

U>n~U> Pol

После этого формула примет вид

-Та б л и-ц<а 6.

Р/Ро

F (Р/Ро)

Р/Ро

F (Р/Ро)

Р/Ро

F (Р/Ро)

Р/Ро

F (Р/Ро)

1,05

0,0012

2,2

0,5326

5,5

4,866

9,5

12,860

1.1

0,0047

2,5

0,7882

6,0

5,738

10,0

14,00

1,2

0,0185

3,0

1,292

6,5

6,653

_

1,3

0,0407

3,5

1,879

7,0

7,606

_

_

1,4

0,0705

4,0

2,539

7,5

8,595

_

_

1,5

0,1075

4,2

2,821

8,0

9,617

_

1,7

0,2011

4,5

3,261

8,5

10,670

— ,

_

2,0

0,3847

5,0

4,038

9,0

И,750

Массы, влажность которой равна 110%. Для приготов­ления массы используется диатомит Инзенского место­рождения. По технологическим соображениям необходи­мо, чтобы температура смеси была в пределах 20—21° С, а измерение вязкопластических характеристик произво­дилось через 10 мин после затворения смеси водой.

1. Определяем величину предельного напряжения сдвига. После приготовления диатомитовой массы и укладки ее в цилиндрический сосуд прибора вводим в эту смесь продольно сметающийся цилиндр и производим постепенное нагружение системы с помощью воды или специальных грузов. Устанавливаем, что цилиндр начал - двигаться вверх с равномерной скоростью после того, как масса груза достигла 0,03295 кг. Следовательно, Ро= = 0,03295—(0,0005 + 0,0145) =0,01795 кг.

Здесь 0,0005 кг—величина массы груза, соответству­ющая величине трения в блоке прибора; 0,0145 кг — мас­са груза, уравновешивающая систему.

Определяем постоянную прибора

Сх = 9,81/2я • 0,00345-0,1 = 4527,

Где'0,1 — глубина погружения смещающегося цилиндра, м; 0,00345 — радиус смещающегося цилиндра, м.

Величина предельного напряжения сдвига исследуе­мой массы при температуре 20° С через 10 мин после за­творения диатомита водой будет равна: - ©=CjPo— = 4527-0,01795 = 82 Па.

Повторяем опыт три раза и производим соответству­ющие вычисления, после чего устанавливаем среднюю
величину предельного напряжения сдвига. Допустим, что Л)ср=0,0179 кг, тогда @ср=81,8 Па.

2. Определяем величину пластической вязкости смеси. Соблюдая все технологические параметры, принятые при определении величины предельного напряжения сдвига, производим приготовление массы и укладку ее в цилинд­рический сосуд прибора. Предварительно определив ве­личину критической массы груза (Р'), производим испы­тание:

= 0,104 кг.

Р'-

2ЯГ2ЙЯ^12Я-0,02.0,1.81,8 G ~ 9,81

Следовательно, нагружение системы при определении скорости движения продольно смещающегося цилиндра надо производить грузами, масса которых находится в пределах от 18 до 104 г. Принимаем Р{ = 25 г; Р2 = 30 г; Р3=40 г; Р4=60 г. Последовательно приготавливаем че­тыре замеса и производим испытания, нагружая систему поочередно грузами с такими значениями массы. При этом учитываем трение в блоке прибора и массу груза, уравновешивающую всю систему, т. е. масса грузов Р, Р2, Рз и Р4 должна быть увеличена на 15 г.

Пользуясь секундомером, засекаем в каждом отдель­ном случае время, за которое стрелка-указатель прохо­дит путь, равный 3 мм (шесть делений шкалы), и затем вычисляем скорость движения цилиндра для каждого из четырех грузов. Для удобства вычислений результа­ты наблюдений рекомендуется записывать по следую­щей форме:

№ замеса

Масса груза, кг

Время, с

Путь, м

Скорость, м/с

Температура смеси, °С

1

0,025

93,75

0,003

0,000032

20,3

2

0,030

3 0,00

0,003

0,0001

19,8

3

0,045

7,88

0,003

0,00038

20,1

4

0,60

3,96

0,003

0,000758

20,2

По полученным результатам строим график зависи­мости скорости смещения цилиндра от величины массы груза Р (см. рис. 45), а затем, выбрав на кривой три-че - тыре произвольные точки, определяем для них графиче­ски величины скорости смещения цилиндра и массы гру­
за Р. По этим Данным производим вычисление значений вязкости массы.

Допустим, что выбраны четыре точки — А, В, С и D. Определив для этих точек значения V и Р и пользуясь табл. 6, производим необходимые вычисления и опреде­ляем для каждой точки величину пластической вязкости. По четырем полученным значениям вычисляем среднюю величину вязкости исследуемой массы.

Для удобства расчетов запись результатов рекомен­дуется производить в виде таблицы по следующей фор­ме:

Точки

Иа кривой

В Н/ма

Р, кг

Р/Ро

Р (Р/Ро)

Скорость, м/с

Вязкость, Н-с/м1

А

81,8

0,024

1,34

0,054

0,000024

630

Б

81,8

0,028

1,56

0,1353

0,000057

637

С

81,8

0,40

2,23

0,5581

0,000249

632

D

81,8

0,60

3,35

1,7027

0,000758

634

Т)ср = 633 Н-с/м2

Совершенно аналогично производят измерения зна­чений предельного напряжения сдвига и вязкости на приборе с продольно смещающейся рифленой пластин­кой.

Определение пластично-вязких характеристик формо­вочных масс ротационным вискозиметром РВ-4. Ротаци - 4 онный вискозиметр типа РВ-4 служит для исследования реологических свойств дисперсных систем типа высоко­концентрированных суспензий и паст при комнатной тем­пературе. Этот прибор позволяет производить измерение вязкости масс в пределах от 0,1 до 104 Н-с/м2 и предель­ного напряжения сдвига от 5~5 до Ю4 Н/м2.

Схема прибора показана на рис. 46. Неподвижный ци­линдр 7 расположен внутри полого цилиндра 8, в кото­рый помещается исследуемая смесь. Цилиндр приводит­ся во вращение с помощью грузов, прикрепленных к кон­цам нити, перекинутой через блоки 11 и намотанной на барабан 10, ось которого совпадает с осью вращения всей системы. Внутренний неподвижный цилиндр имеет риф­леную поверхность, что исключает возможность сколь­жения исследуемой массы по поверхности цилиндра. По-
йерхность внеіянеґо Цилиндра гладкая, так Как напряже­ние на его поверхности всегда значительно меньше, чем на поверхности внутреннего цилиндра, и скольжение мас­сы по поверхности внешнего цилиндра никогда не на­блюдается. Пуск и остановка прибора осуществляются с помощью тормозного устройства 1.

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Рис. 46. Ротационный вискози - Рис. 47. Кривая трения метр РВ-4 подшипников

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

N, aS/c 2. Л

B, oai( Р,Кг

При работе с вискози­метром необходимо следить за•его правильной установ­кой. Ось вращения системы должна находиться в строго вертикальном положении. Сам прибор устанавливают на высоте 1,3—1,5 м от пола

С тем, чтобы барабан успел сделать достаточное число оборотов до того, как грузы, находящиеся на концах ни­ти, коснутся пола. Для этого рекомендуется укрепить на кронштейне доску с вырезом в ее центральной части, на которую установить плиту 9, служащую основанием при­бора. Нижняя часть прибора (блоки, барабан и др.) должна проходить через отверстие в доске и распола­гаться ниже ее поверхности.

Перед началом опыта необходимо произвести центри­рование прибора, т. е. добиться совмещения оси внут­реннего цилиндра с осью вращения системы. Для цент­рирования прибора в комплекте имеется специальный ци­линдр с отверстием. Этот цилиндр плотно входит внутрь внешнего цилиндра прибора, а его внутреннее отверстие
такого диаметра, что в него плотно вставляется непо­движный цилиндр 7. :

При центрировании прибора полый направляющий цилиндр помещают внутрь подвижного цилиндра 8, а за­тем в направляющее отверстие вставляют цилиндр 7, укрепленный в центрирующем тройнике 5. При этом гай­ки 6 и 4, с помощью которых осуществляется, крепление цилиндра на стойках 3, входящих в центрирующие стой­ки прибора 2, должны быть ослаблены. После того как цилиндр 7 вставлен в отверстие направляющего цилинд­ра, гайки 6 и 4 постепенно затягивают. Если после того, как гайки затянуты и внутренний цилиндр вместе со стойками 3 и центрирующим тройником 5 можно свобод­но вынуть из направляющего цилиндра, то систему мож­но считать отцентрированной. Если же не удается лег­ко вынуть неподвижный цилиндр, то необходимо осла­бить крепящие гайки и снова их затянуть. Эту операцию надо повторять до тех пор, пока не удастся свободно пе­ремещать внутренний цилиндр прибора в направляющем отверстии полого цилиндра при закрепленных гайках.

Перед началом работы с прибором РВ-4 необходимо построить кривую трения подшипников, которая устанав­ливает зависимость между числом оборотов внешнего цилиндра прибора и нагрузкой для случая, когда виско­зиметр не заполнен исследуемой массой.

Чтобы построить кривую трения, на концы нити по­мещают небольшие грузы массой 0,5—1,0 г, которые при­водят систему во вращение. Пустив прибор, определяют угловую скорость вращения системы при данной массе грузов. Определение скорости вращения производят при нескольких значениях грузов (обычно максимальная масса груза не превышает 4—5 г) и по полученным ре­зультатам строят кривую трения подшипников (рис. 47), которая используется при определении реологических ха­рактеристик формовочных масс.

Известно, что если пространство между цилиндрами прибора РВ-4 заполнено пластично-вязкой средой, то при малых значениях грузов, хотя и превышающих си­лу трения подшипников, вращение внешнего цилиндра происходить не будет. Движение системы начнется толь­ко тогда, когда величина действующей силы F0 будет до­статочна для преодоления предельного напряжения сдви­га данной массы на некоторой поверхности So, которая в данном случае будет равна поверхности внутреннего

Неподвижного цилиндра прибора. При этом будет иметь 1 место следующее уравнение: FQ=@SQ. "

Для того чтобы определить величину предельного на­пряжения сдвига исследуемой массы, надо эксперимен­тально найти величину PQ (массу груза, кг), соответст­вующую началу вращения внешнего цилиндра прибора, а также вычислить константу прибора

К

0 2яг2А '

Где R — радиус барабана, м; г — радиус внутреннего ци­линдра, м; H — глубина погружения внутреннего цилинд­ра в исследуемую массу, м; G — ускорение силы тяжести, м/с2.

Зная эти величины, получаем значение предельного

Напряжения &=К. оРо, Н/м2.

При определении значения вязкости той или иной дисперсной системы могут встретиться два случая, при которых следует применять различные формулы для вы­числений.

1- Й случай. Если величина груза, приводившего систе­му во вращение с некоторой угловой скоростью, не очень велика, то сдвиг испытывала не вся масса, находившаяся в пространстве между цилиндрами, а только ряд слоев, прилегавших к поверхности внутреннего цилиндра. Ос­тальные слои массы вращались с внешним цилиндром как одно целое. В этом случае сдвиг не распространял­ся до конца, т. е. по всей толще массы. При таких усло­виях проведения опыта значение вязкости (Н-с/м2)

Ч----- 1-ln^

N Р0 Ро

Где 0 — предельное напряжение сдвига, Н/м2; N — час­тота вращения цилиндра, с-1; Р — масса груза, приводя­щего систему в движение, кг; РО — минимальная масса груза, приводящего систему к началу движения, кг.

2- Й случай. При постепенном увеличении массы груза Р сдвиг будет распространяться на все большее число слоев исследуемой смеси и, наконец, при достаточно боль­шом значении массы этого груза будет наблюдаться по всей толще смеси. Это значит, что слой, прилегающий к поверхности неподвижного цилиндра, остается все время в покое, а частота вращения всех остальных слоев по ме­ре приближения к поверхности внешнего вращающегося

Цилиндра все время увеличивается. Слой, непосредствен­но прилегающий к поверхности внешнего цилиндра, вра­щается со скоростью самого цилиндра. В этом случае Вычисление значения вязкости исследуемой смеси про­изводят по следующей формуле (Н-с/м2):

N

Где

.. SR(r-rl) '"f

/<1_" WrRH '

Где R— радиус барабана, м; Г —радиус внутреннего ци­линдра, м; г2 — радиус внешнего цилиндра, м; H — глу­бина погружения внутреннего цилиндра в исследуемую среду, м; G— ускорение силы тяжести, м/с2; N — частота Вращения системы, с-1; © — величина предельного напря­жения сдвига, Н/м2.

Для решения вопроса, какой из приведенных выше формул пользоваться, необходимо в каждом отдельном случае предварительно вычислить то минимальное зна­чение массы груза Р, при котором сдвиг может распро­страниться до конца:

P' — KQ,

Где K=2nr22h/gR — вторая константа прибора.

Рассмотрим теперь методику проведения эксперимен­та.

Определение предельного напряжения сдвига. При определении значения © дисперсная масса для исключе­ния тиксотропии предварительно тщательно смешивает­ся, после чего помещается во внешний цилиндр. Затем этот цилиндр укрепляют на оси вращения прибора и по­гружают в массу внутренний цилиндр. Часть исследуе­мой массы, вытесненную при введении в нее внутреннего цилиндра прибора, удаляют и поверхность ее выравнива­ют вровень с краями внешнего цилиндра.

Опыт начинают с постепенного нагружения системы. При этом сначала подвешивают на концы нити очень ма­ленькие грузы, немного превышающие силу трения под­шипников. Затем, постепенно увеличивая нагрузку, стре­мятся возможно точнее определить тот минимальный груз

ИЗ


Ртін, при котором система приходит в движение. В най­денное таким образом значение Рмин необходимо внести j поправку на трение подшипников прибора. Для этого ї пользуются кривой трения подшипников (см. рис. 46). Величина груза находится на пересечении кривой с осью _ абсцисс (точка Ро') - Определенное таким образом значе-,; ние массы груза Р0 вычитают из значения РМПн, найден­ного в результате проведения опыта. Полученное в ре­зультате вычитания значение F0 подставляют в форму­лу оф

Лу &=КоРо и вычисляют величину определенного напря­жения сдвига исследуемой массы.

Определение значения вязкости. Для определения ве­личины г| какой-либо дисперсной системы после опера­ций по заполнению вращающегося цилиндра исследуемой массой и сборки прибора приводят во вращение внеш­ний цилиндр, используя грузы, превышающие величину Рмин - Изменяя скорость вращения внешнего цилиндра при различных грузах, строят кривую зависимости угловой скорости от величины груза. Для этого откладывают по оси абсцисс величины массы грузов Р (кг), а по оси ор­динат— число оборотов внешнего цилиндра N (с-1) (рис. 48, кривая 3).

Прежде чем пользоваться построенным графиком для определения величины вязкости, следует внести в него поправку на трение подшипников. Для этого использу­ют найденную ранее кривую трения подшипников для данного прибора (кривая 1), выражающую зависимость угловой скорости вращения внешнего цилиндра от на­грузки при отсутствии в приборе исследуемой массы. Обычно эта зависимость выражается прямой линией, на­клонной к оси абсцисс и пересекающей ее в некоторой точке.

Для введения поправки на трение необходимо для каждого найденного экспериментального значения N Найти угловую скорость цилиндра на кривой трения и уменьшить величину каждого груза, соответствующего этим значениям N на Ртр при данной угловой скорости вращения цилиндра. Обычно это делается графически, как показано на рис. 48. Кривая 2, полученная в резуль­тате проделанной операции, может быть использована' для вычисления величины вязкости.

Для того чтобы решить, какой из формул пользовать­ся при вычислениях, необходимо вначале определить ми­нимальный груз Р', при котором сдвиг в исследуемой массе распространится до конца. Если во время опыта применялись грузы, превышающие значение Р', то рас­чет производят, пользуясь формулой, приведенной во вто­ром случае; если же грузы были меньше Р', то величину г} вычисляют так, как указано в первом случае. . Обычно определение критического груза Р' произво­дят перед началом опыта и затем, проводя эксперимент, нагружают систему грузами, не превышающими значе­ние Р'.

При таком проведении эксперимента результаты по определению вязкости неразрушенной системы получа­ют более точные, так как в этом случае в большей сте­пени исключается влияние тиксотропии.

Для получения более достоверных результатов при расчетах не следует ограничиваться одной точкой на кри­вой N=F(P).

Обычно рекомендуется производить вычисление 3— 5 раз по 3—5 точкам, взятым произвольно, на кривой NF(P) и определять среднее значение вязкости.

С целью упрощения расчетов формулу, по которой вычисляют величину вязкости для одной точки,' можно преобразовать следующим образом:

11=—®_(/>/Р0_ 1 —In —) ИЛИ . r = jjf(P/P0),

Где f(P/Po) = ±-(P/Po-l~lnyJ -

Если для каждого значения f (PIPО) вычислить вели­чину ~ ^PJP0~ 1 — In и составить таблицу этих значений, то определение величины вязкости для каж­дой точки на кривой N=F (Р) сведется к следующему.

На кривой NF (Р) выбирают несколько точек, на­ходят для каждой из них значения N и Р, а также отно­шения Р/Р о и по табл. 7 определяют соответствующие значения функции / (Р/Ро). Далее, зная найденную ра­нее величину в, легко подсчитывают по упрощенной фор­муле для каждой из выбранных точек значения ц.

Таблица 7

Значения F (Р/Ро) в зависимости от величины Р/Р0

Р/Ро

F (Р/РО)

Р/Ро

F /Ро)

Р/Ро

F (Р/Ро)

Р/Ро

F (Р/Ро)

1,1

0,000903

2,3

0,03716

3,5

0,09923

5,8

0,24305"

1,2

0,00140

2,4

0,04174

3,6

0,10494

6,0

0,25527

1,3

0,00299

2,5

0,04644

3,7

0,11072

6,3

0,27614

1,4

0,00505

2,6

0,05139

3,8

0,11636

7,0

0,32258

1,5

0,00752

2,7

0,05623

3,9

0,12245

7,5

0,35710

1,6

0,01034

2,8

0,06131

4,0

0,12939

8,0

0,39153

1.7

1.8

0,01348

2,9

0,06645

4,3

0,14661

9,0

0,46174

0,01688

3,0

0,07173

4,6

0,16501

10,0

0,53292

1,9

0,02054

3,1

0,07706

4,8

0,18082

11,0

0,60524

2,0

0,02441

3,2

0,08249

5,0

0,19021

12,0

0,67757

2,1

0.02849

3,3

0,08801

5,2

0,20306

13,0

0,83254

2,2

0,03275

3,4

0,09358

5,4

0,21592

14,0

0,90502

—■

•—

--

15,0

0,97750

Пример расчета 0 и ц. Требуется определить © и г) гипново-топяного торфа 30%-ной степени разложения и 80%-ной влажности.

Во-первых, определяем константы вискозиметра. Предположим, что вискозиметр РВ-4 имеет следующие конструктивные характеристики: радиус барабана R = 0,022 м; радиус внутреннего неподвижного цилиндра Гх — 0,005 м; радиус внешнего вращающегося цилиндра /-2=0,02; глубина погружения внутреннего цилиндра H=0,05 м.

Подсчитываем константу Ко'-

Я,—=27 500 1/м-с2.

0 2NrH 2.3,14(0,005)20,05

Значение константы

^-3,14 (0,02)2 0,05 06

GR 9,81-0,022

Во-вторых, бпрёдёляём значение предельного напря­жения сдвига. Допустим, что среднее минимальное зна­чение массы груза, приводящего систему в движение, с учетом поправки на трение подшипников прибора состав­ляет 0,03 кг, т. е. Л, = 0,03 кг. Тогда @ = КоР0 = 27500 X Х0,03=825 Н/м2.

В-третьих, подсчитыва­ем критическое значение массы груза Р', при котором сдвиг слоев исследуемой смеси распространится до конца.

Для определения Р' поль­зуемся соответствующей формулой P'=KQ, Т. е. Р'~ = 0,0006-825 = 0,495 кг.

В-.четвертых, произво­дим определение значения вязкости. Допустим, что, Проводя опыт, мы пользова­лись грузами, масса каждо­го из которых значительно меньше - Р'. В этом случае расчет г] производим по следующей формуле:

На построенной с учетом трения подшипников кри­вой (рис. 49) выбираем три точки — А, В и С. Находим для этих точек соответствующие значения Р и N. Затем определяем для каждой точки величины Р/Ро и, пользу­ясь табл. 7, производим необходимые расчеты.

Ом ом о, ое р, кг

Для удобства проведения расчетов рекомендуется следующая форма записи результатов:

Точки

На кривой

Ро =0,04 кг

0 = 825 Па

Р/Ро

Р/Ро (из табл.)

6/ЛГ

Т), Па-с

А Б С

0,044:0,03=1,47 0,048:0,03=1,6 0,058:0,03=1,73

0,0063 0,0103 0,0145

825:1,5=650 825:2,2= 375 825:3,2=258

550-0,0063=3,465 375-0,0103=3,863 258-0,0145=3,741

Среднее значение г) = 3,69 Н/м2

147

Определение предельного напряжения сдвига формо­вочных масс коническим пластометром конструкции

МГУ. Данный способ определения предельного напряже­ния сдвига пластично-вязких дисперсных систем, разра­ботанный под руководством П. А. Ребиндера, отличает­ся простотой и удобством проведения ОПЫТОВ.

Способ основан на определении нагрузки, необходим мой для погружения металлического конуса с заданным углом при вершине в исследуемую массу на постоянную глубину (обычно на 5 мм). Возможность применения этого способа для исследования реологических свойств дисперсных систем установлена путем обширных экспе­риментальных исследований на разнообразных материа­лах. Однако следует указать, что по данным некоторых исследователей (А. П. Меркина, И. М. Горьковой) вели­чина предельного напряжения сдвига, определенная с помощью конического пластометра, соответствует истин­ному значению лишь в случае исследования достаточно жидких ^дисперсных систем. При исследовании более жестких смесей имеет место деформация смятия, кото­рая приводит к закономерному завышению значений предельного напряжения сдвига.

Схема конического пластометра МГУ показана на рис. 50.

Методика измерения величины 0 заключается в сле­дующем. Подготовленную к испытанию массу помеща­ют в специальную чашку с внутренним диаметром 10 см. Поверхность массы заглаживают и выравнивают вровень с краями чашки. Чашку с массой устанавливают на подъемный столик 13 прибора. Предварительно рычаг прибора 3 устанавливают в горизонтальное положение путем перемещения противовеса 9. Затем поднимают сто­лик на такую высоту, чтобы острие конуса 12 касалось поверхности массы. Нагружение системы осуществляют следующим образом. Из большого сосуда 1 в сосуд для нагружения 2 постепенно наливают воду, в результате чего равновесие рычага нарушается и нагрузка переда­ется на конус, который начинает погружаться в иссле­дуемую массу. За глубиной погружения конуса следят при помощи индикатора 8.

При достижении заданной глубины погружения ко­нуса (5 мм) нагружение системы прекращают и фикси­руют нагрузку, созданную водой на конус, Н.

' Предельное напряжение сдвига исследуемой массы, рассчитывается при медленном погружении конуса как слагающая нагрузка на конус Н, направленная вдоль догруженной поверхности конуса (Н/м2): -

9

Я cos ■

9 =

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Рис. 50. Схема рычажного конического пластометра МГУ:

W&tt/tt/irjQzn

1 — сосуд для воды; 2 — сосуд для нагружения; 3 — рычаг; 4— на­правляющая втулка; 5 — скоба для соединения штока конуса с рыча­гом; 6 — площадка для укрепления втулки; 7 — ограничитель вращения рычага; 8 — индикатор для измерения глубины погружения кеиуса; 9 — противовес; 10 — ось вращения рычага; 11 — стойки; 12 — металличе­ский конус; 13 — подъемный столик; 14 — плита прибора

Где S — площадь погруженной поверхности конуса, кото­рая равна

5=0,01л tg —— h 2 <р cos — 2

Где H — глубина погружения конуса, м; <р — угол при вершине конуса.

Отсюда следует, что

ЯС082 Т" Я

9 =------------ ----- =К ^L,

«р H2 0,01я tg ^ №

Где cos2-^-ctg— константа прибора, зави­

Сящая только от угла конуса при вершине <р. Например, при ф=30° К=0,96.

Определение величины вязкости дисперсных систем шариковым выскозиметром. Принцип действия шарико­вых вискозиметров заключается в следующем. Если мас­сивный шарик, плотность которого р и радиус г, опуска­ется под действием силы тяжести в жидкости или дис­персной среде С ПЛОТНОСТЬЮ ро, то его падение будет уско­ренным только в первый момент. По мере возрастания скорости падения шарика возрастает и сила внутреннего трения F и, наконец, наступает момент, когда сила F Уравновешивает силу тяжести F. Начиная с этого момен­та, скорость падения шарика V становится постоянной.

Между значениями F и f существует зависимость FFv.

Силу F определяют из уравнения

Где g— ускорение силы тяжести, м/с2; г —радиус шари­ка, м; р — плотность шарика, кг/м3; р0 — плотность дис­персной среды (жидкости), в которой движется шарик, кг/м3.

С другой стороны, силу внутреннего трения F можно определить из уравнения Стокса: /=6ягг|.

Таким образом, для момента, с которого шарик на­чинает двигаться с постоянной скоростью, будет справед­ливо равенство

—- лг3(р — Ро) g=6nrryz>, «5

Откуда

Зная время (путь шарика скорость (м/с)

V=S/T.

До начала опыта шарик удерживается электромаг­нитом. В момент начала определения выключают пи­тание электромагнита, ша­рик падает в исследуемую массу и движется вниз. Од­новременно с выключением питания включают секундо­мер, ^

Опыт производят в тер - % мостате, производя 2—3 определения.

Изменяя размер щарика и его плотность, можно ша­риковыми вискозиметрами измерять вязкость различ­ных смесей в довольно ши­роких пределах (от 0,01 до 104 Н-с/м2).

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Постоянный), вычисляют' 2

Рис. 51. Шариковый вискози­метр для определения вязкости непрозрачных жидкостей и сус­пензий:

±L

Если шариковый виско­зиметр закрепить на вибро­механизме, то с помощью его можно измерять вяз­кость масс при вибрации и, следовательно, исследовать влияние интенсивности виб­рации на вязкость этих масс.

1 — об-мотка электромагнита; 2 — Сердечник электромагнита; 3 — ба­тарея; 4— сигнальная лампочка; 5 — зажимы напряжения 120 В; 6 — Основание прибора; 7—контактная доска; S—медиые контакты; 9 — Медные стойки; 10 — испытуемая смесь; И — сосуд для испытуемой смеси; 12 — стальной шарик

21* (р - Ро) G

9w

Для определения вязкости непрозрачных суспензий (жидкостей) применяют шариковый вискозиметр, схема которого изображена на рис. 51.

В таком вискозиметре шарик, падая на дно сосуда, замыкает находящиеся там контакты-штифты и включа­ет цепь сигнальной лампы, по моменту зажигания кото­рой отмечают время падения шарика.

§ 5. Определение гомогенности порошковых и растворных смесей

В современном производстве различных искусствен­ных строительных материалов широко применяют много­композиционные смеси, включающие до 4—9 компонен­тов. Ряд этих компонентов вводится в незначительных количествах (от одного до десяти долей процента), но влияние их на деформирование структуры и свойства по­лучаемых материалов чрезвычайно велико. Ярким при-

Мером этого может служить производство изделий из га­зобетонов и газосиликатов, при котором равномерное рас­пределение в формовочной массе газообразователя (на­пример, алюминиевой пудры) оказывает решающее влия­ние на качество готовой продукции.

Для повышения гомогенности стекольных шихт (при производстве стеклянной ваты, огнеупорных волокон, пе­ностекла и т. п.), керамических смесей и масс (при про­изводстве, например, ячеистой керамики), бетонных и растворных смесей, пластмассовых композиций непре­рывно улучшаются конструкции смесителей, применяют­ся многоступенчатое, вибрационное перемешивание, из­меняются параметры этого процесса (продолжитель­ность, порядок загрузки компонентов в смеситель,, ко­эффициент загрузки смесительных аппаратов и т. п.).

Однако используемые на заводах и в исследователь­ской практике методы и критерии оценки гомогенности смесей, применяемых для изготовления строительных ма­териалов, не позволяют достаточно объективно судить о достигнутой в процессе перемешивания однородности смесей, о последующем расслоении их при транспорти­ровании, укладке в формы. В связи с этим трудно су­дить о преимуществах вновь созданного смесительного оборудования перед применявшимся ранее.

Обычно о гомогенности смесей судят по результатам испытания наиболее характерных свойств материала пос­ле завершения всех технологических операций его изго­товления.

Для бетонов, растворов, керамики, известково-крем - неземистых изделий таким определителем являются проч­ностные показатели специально изготовленных образцов или изделий. Иногда об однородности сырьевых смесей судят по значениям средней плотности изделий в, раз­личных их частях (например, определяют среднюю плот­ность керамзитобетонных панелей, изготовленных в вер­тикальных кассетах, высверливая образцы из верхней и нижней частей готовых изделий, и по разности этого по­казателя судят о степени расслоения составляющих ке - рамзитобетона).

Но оба эти показателя (особенно прочность) зависят от ряда технологических факторов, что, естественно, ис­кажает действительную картину испытаний. Кроме того, выполнение таких определений продолжается от 3 до 7 сут, после завершения всего технологического процесса,

:Ґ52 і

Невозможно takJke йройзйоДйтЬ ойрёДёЛёнйё оДнбрбДйб - сти масс в процессе их приготовления (при перемешива­нии) и переработки (при транспортировании, формовании и т. п.).

Поэтому в последние годы проведены большие рабо­ты по созданию объективных ускоренных методов опре­деления гомогенности смесей, применяемых для изготов­ления строительных материалов. Наиболее перспектив­ными являются методы люминофоров и метод радиоак­тивных препаратов (изотопов).

Однако метод радиоактивных препаратов требует соз­дания специальной изотопной лаборатории и проведения сложных мероприятий, обеспечивающих полную безопас­ность работы, и его применение в условиях вуза нецеле­сообразно. В связи с этим остановимся на рассмотрении метода люминофоров.

Метод люминофоров. Этот метод, разработанный в Московском инженерно-строительном институте имени В. В. Куйбышева, основан на способности некоторых ор­ганических и минеральных веществ светиться при воз­действии ультрафиолетовых, инфракрасных или рентге­новских лучей. Это явление носит название фотолюми­несценции или более общего понятия — люминесценции.

Люминесцентный анализ иногда применяют при ис­пытании строительных материалов. При этом использу­ют способность различных компонентов, входящих в со­став испытуемого материала, флуоресцировать — све­титься при облучении ультрафиолетовым светом и пре­кращать свечение сразу же после удаления источника возбуждения.

Цвет флуоресценции для каждого вещества своеобра­зен и большей частью не совпадает с цветом при днев­ном освещении (табл. 8).

Различные приемы люминесцентного анализа вообще имеют большие перспективы в строительном материало­ведении.

Определение гомогенности многокомпонентных сме­сей с помощью люминесцентного анализа производят путем окрашивания одного из компонентов смеси соот­ветствующим люминофором (веществом, способным ярко светиться каким-либо цветом при воздействии не­видимых ультрафиолетовых, инфракрасных или рентге­новских лучей) и введения этого компонента в состав смеси в начале перемешивания.

Таблица

Цвет Материалов при Дйёвном Освещении и при флуоресценции

Наименование материалов

Цвет при дневном свете

Цвет люмииисцениии

Мел

Белый

Коричневый

Известняк

Светло-серый

Желто-коричневый

Строительный гипс

Белый

Бежевый

Битум

Черный

Коричневый

Доменный грану­

Светло-желтый

Фиолетовый

Лированный шлак

Портландцемент

Светло-серый

Черный

Отвердевший це-

Серый

Коричневый

Ментно-песчаный ра­

Створ

Минералы цемент­

Ного клинкера:

Трехкальциевый

Серо-зеленый

Темно-коричневый

Силикат

Двухкальциевый

Бледно-зеленый

Светло-коричневый

Силикат

Трехкальциевый

Светло-серый

Желто-серый

Алюминат

Четырехкальцие - •

Черный

Черный

Вый алюмоферрит

Весь процесс определения гомогенности можно раз­делить на четыре этапа:

1. Окрашивание компонента и введение его в смеси­тель. 2. Отбор проб или подготовка участков поверхно­сти конструкции для замеров. 3. Определение процент­ного содержания окрашенного компонента на 200—400 одинаковых площадках или в отдельных пробах. 4. Ста­тистическая обработка результатов. Подсчет показателя однородности.

Окраска производится в зависимости от методики определения однородности. В первом случае люмогены наносят тонким слоем на цемент или песок. Для этого приготавливают смесь из песка (цемента), клея БФ в ацетоне и красителя. Смесь тщательно перемешивают до полного испарения ацетона. Для ускорения процесса смесь подогревают до температуры 50° С. Окрашенный компонент в количестве 0,05—0,2% (в зависимости от его размеров) вводится вместе с остальными составля­ющими в смеситель. При перемешивании окрашенный компонент распределяется по всей массе смеси и по ха­рактеру его распределения можно судить о качестве ра­боты данного смесителя или об однородности полученной смеси (бетонной, растворной, керамической и т. п.).

Определение количества окрашенного компонента в смеси производится визуально или с помощью фото­электронной установки, работающей по принципу фото­метрических измерителей. Фотоэлектронная установка может быть использована и как микропланиметр для измерения площади одной или сразу нескольких криво­линейных фигур малых размеров. Для возбуждения лю­минесценции следует использовать лампы, дающие длин­новолновую часть ультрафиолетового спектра, широко выпускаемые промышленностью. Видимая часть спектра источника возбуждения задерживается ультрафиолето­вым фильтром 4 (рис. 52). Визуальный метод не требу­ет специального оборудования, кроме ртутно-кварцевой лампы и ультрафиолетового фильтра. Ртутно-кварцевая лампа 1 может быть заменена обычной лампой накали­вания. При использовании фосфорисцирующих светосо­ставов (способных длительное время светиться в темно­те после возбуждения) отпадает необходимость в ульт­рафиолетовом источнике света. В этом случае определе­ние количества окрашенного компонента ведется в тем­ном помещении при временном освещении образца обыч­ным источником света для возбуждения фосфоресценции. При определения однородности распределения окрашен­ного компонента визуальным методом берется 200 рав­ных площадок на поверхности образца и подсчитывается число светящихся точек на каждой площадке.

Принцип действия фотоэлектронной установки сво­дится к измерению светового потока, отражаемого уча­стком поверхности материала ограниченной диафрагмой. Схема установки проста и состоит из фотоэлемента или фотоумножителя типа ФЭУ-19, на выходе которых стоит пересчетный прибор (ПП-8, ПП-12, ПС-10000) или чув­ствительный гальванометр (рис. 53).

При применении флуоресцирующих светосоставов количество окрашенного компонента на каждой площад­ке определяется двумя способами: по количеству погло­щенной энергии ультрафиолетового света, идущей на люминесцентное излучение видимой части спектра (в этом случае перед фотоэлементом устанавливают фильтр, задерживающий видимую часть спектра (увео - левое стекло) или по количеству испускаемой энергии в

-виде люминесцентного излучения. В этом случае перед фотоэлементом устанавливают фильтр, задерживающий ультрафиолетовую часть спектра; подсчет процентного

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Рис. 52. Принципиальная схема определения гомоген­ности смесей люминесцентным методом: / — источник возбуждения; 2 — объект исследования; 3 — прнемннк излучения, 4 — скрещенные фильтры; б — темный экран

Содержания окрашенного компонента на площадке про изводят по формуле

К :—{Nl — N*)jn,

Где КІ — процент части площадки, занятой люминесци- рующим компонентом; Ni— величина светового потока от всей площадки с учетом фона, в импульсах; N* Величина светового потока фона (получаемого ввиду неполного поглощения ультрафиолетового спектра фильтром перед экраном фотоэлемента); п — величина

Методы оценки структурно-механических свойств формовочных масс

Рис. 53. Блок-схема фотоэлектронной установ­ки:

1 — стабилизатор напряжения; 2— пересчетное уст­ройство; 3 — высокочувствительный фотоумножитель; 4 — фотоустановка; б — осветитель; 6 — микроскоп; 7 — образец материала

Светового потока от площадки, полностью покрытой лю - могеном, зависит от качества свечения люмогена. - Вели­чины N* и п определяют в начале работы.

Исследование гомогенности производят следующим образом. Из исследуемой смеси в процессе перемешива­ния, транспортирования или укладки ее в форму отбира­ют пробу в количестве 50—300 г. Отобранную пробу ровным слоем наносят на стеклянную или металличе­скую пластинку, после чего сверху на нее накладывают вторую пластинку (сетку) черного цвета с системой круглых или квадратных прорезей (диафрагм) одина­ковых размеров. Величина этих прорезей - зависит от максимальной крупности компонентов, входящих в со­став исследуемой смеси. Например, для исследования стекольных шихт и керамических масс рекомендуемая величина прорезей составляет 3—4 мм2, растворов и си­ликатных бетонов — 1 см2 и т. п.

При определении равномерности распределения со­ставляющих в готовых (затвердевших) образцах или изделиях исследуемую поверхность очищают металличе­ской щеткой и обдувают сжатым воздухом, после чего накладывают сетку и производят измерения. При этом на поверхности исследуемого материала с помощью сет­ки выделяют 200 площадок одинакового размера и про­изводят подсчет светящихся точек в каждой из них (при визуальном методе) или процента части площадок [Кг), Занятого люминесцирующим компонентом (при приме­нении фотоэлектронной установки).

По результатам измерений строят гистограммы рас­пределения числа площадок по величине поверхностного содержания (в числах или процентах) определяемого компонента и проводят статистическую обработку полу­ченных данных.

При этом вычисляют среднюю величину поверхност­ного содержания окрашенного компонента — К и стан­дартное отклонение а, которое характеризует однород­ность распределения компонента и, следовательно, гомо­генность смеси.

Величину о определяют из зависимости

І/ SOo-*)2

--------- М--------- '

Где К = 2Кі/М — среднее значение величин Кі'. М — коли­чество измерений.

Далее во второй части лабораторного практикума приводятся некоторые примеры организации и проведе­ния учебно-исследовательских работ, набор которых мо­жет быть расширен и взаимоувязан с возможностями данного вуза.

В этот набор работ также целесообразно включить результаты законченных научно-исследовательских ра­бот, выполненных учеными данного высшего учебного заведения или других вузов и научно-исследовательских организаций.

ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Термопанели — качественный материал для отделки и утепления дома

Современные термопанели выделяются отменными эксплуатационными качествами, что делает их идеальным материалом для отделки зданий. Вопрос с утеплением дома всегда стоял остро. Производители предлагают множество строительных материалов, но большинство людей предпочитают …

Негорючая изоляция и базальтовая вата

При возведении зданий любого предназначения необходимо уделять внимание пожарной безопасности. Для решения этой проблемы подойдет негорючая изоляция, базальтовая вата.
Негорючие теплоизоляционные материалы стали неотъемлемой частью профильного рынка.

Средства теплоизоляции: зачем они нужны

Для обеспечения эффективного энергосбережения необходимо использовать качественные средства теплоизоляции. При выборе современных материалов реально снизить тепловые потери до 70%! Соответственно – уменьшить затраты на отопление дома/квартиры.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.