Определение технологических свойств глин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЛИН

 

Цель работы:

1. Изучить методики определения формовочной влажности на приборе Вика и числа пластичности.

2. По данным экспериментов и расчетов определить соответствующие характеристики глины.

Исходные материалы и приборы: прибор Вика, форма стальная цилиндрическая, бюкса стеклянная, тигель фарфоровый - 6 шт, эксикатор, весы технические с разновесом, шкаф сушильный, часы.

 

Содержание работы.

Количество воды, которое необходимо для придания керамической массе нормальной формовочной (рабочей) консистенции, называют формовочной влажностью.

Состояние глиняной пластичной массы, при котором она под воздействием давления руки человека, равного приближенно 0,1-0,2 МПа, способна изменять свою форму, не прилипая к рукам и к металлу, называют нормальной формовочной (рабочей) консистенцией.

Различают абсолютную и относительную формовочную влажность. Абсолютная формовочная влажность или вода затворения В₃ равна количеству воды, которую необходимо добавить к абсолютно сухой глине (в % по массе) для получения пасты нормальной консистенции. Ее определяют по формуле:

 

В_з=(M_ф-M_c)/M_с*100%, (1)

 

где, М_ф – масса влажной навески глины нормальной консистенции, г;

М_с – масса абсолютно сухой навески глины, г;

Относительная формовочная влажность, или полное водосодержание В_п – это все количество воды, содержащееся в пасте нормальной консистенции, в % по массе пасты. Определяют по формуле:

 

В_п=(M_ф-M_с)/M_ф*100% (2)

 

при этом справедливы следующие соотношения:

В_п/В_з=M_с/M_ф; В_з/В_п=(1+В/M_с),

 

где, В – количество воды, г.

По своей физической сущности метод определения числа пластичности основан на определении способности глины связывать воду. Чем пластичнее глина, тем шире интервал влажности, в котором она проявляет пластичность. Верхний предел влажности, при котором глина сохраняет пластические свойства, называется границей текучести W_т. Нижний предел влажности, обладающий пластическими свойствами, называется границей раскатывания W_р. Разность между влажностями "границы текучести" и "границы раскатывания" называется числом пластичности П.

 

П=W_т-W_р (%) (3)

I. Определение формовочной влажности.

Порядок проведения работы.

Определение производится на приборе Вика. На площадку помещают полированную пластинку из толстого стекла, на которую во время опыта ставят испытуемый образец из глиняной массы.

Для испытания из глиняной массы, приготовленной шликерным или пластическим способом, формуют в стальной цилиндрической форме образец высотой 50 и диаметром 35 мм. Образец помещают на площадку под иглу прибора Вика, установленного строго горизонтально. Затем иглу опускают до соприкосновения с поверхностью образца, отмечают на шкале положение стрелки-указателя и предоставляют игле возможность свободно погружаться в тело образца. Установлено, что глиняная масса находится в состоянии нормальной рабочей консистенции, если игла прибора при нагрузке 300 г опустится в испытуемый образец на глубину 30-40 мм в течение 5 мин. Истинный показатель определяется как среднее из трех параллельных испытаний, причем образец каждый раз передвигают, чтобы игла не попадала в прежнее место, а саму иглу после каждого погружения вытирают. Если глубина погружения иглы в образец превышает 40 мм, то массу считают слишком жидкой; если игла погружается не более чем на 30 мм, то массу считают излишне сухой. И в том, и в другом случае глиняную массу необходимо довести до рабочего состояния, либо подсушивая, либо увлажняя ее и контролируя необходимую консистенцию на приборе Вика.

Количество воды затворения и полное водосодержание определяют путем взвешивания влажных и сухих проб глины. Высушивание производят при температуре 105-110°С до постоянной массы.

Абсолютную и относительную влажность глины определяют по формулам 1 и 2 с точностью до 1%.

Таблица 1

Определение формовочной влажности глины

№ п/п	Масса образца, г	Формовочная влажность, %
Мф	Mc	Mт	Вз	Вз`	Вп	Вп`

 

 

II. Определение числа пластичности.

Исходные материалы и приборы: прибор Васильева, чашка фарфоровая, ступка, пестик, сито № 05, колба на 100 мл, шпатель металлический, стекло 250*400 мм, бюксы – 6 шт, эксикатор, весы технические с разновесом, шкаф сушильный.

Порядок проведения работы.

Границу текучести определяют следующим образом.

Для испытания из средней пробы берут 100 г глины, высушивают до воздушно-сухого состояния, разбивают в ступке до прохода через сито № 05. Половину приготовленной массы помещают в фарфоровую чашку и заливают дистиллированной водой при постоянном перемешивании шпателем. Воду добавляют небольшими порциями до получения густой однородной пластичной массы, несколько более жидкой, чем в нормальном рабочем состоянии. Полученную массу равномерно распределяют по дну чашки слоем толщиной около 10 мм, а затем разрезают до дна специальным шпателем по диаметру так, чтобы образовалась канавка шириной 3 мм вверху и 1 мм внизу. Чашку на приборе подвергают троекратному удару свободного падения H=75 мм.

Если после третьего удара соединение разреза произошло на 10-15 мм по высоте, то опыт закончен. Если нет необходимо скорректировать влажность массы.

После этого определяют влажность глины путем высушивания.

W_абс=100*(М₂-М₁)/(М₁-М₀) (4)

где, М₂, М₁, М₀ – масса, соответственно высушенной бюксы, бюксы с высушенной навеской и бюксы с влажной навеской, г.

Для определения границы раскатывания к массе, оставшейся в чашке добавляют немного (0,5-1 г) сухой глины, смесь перемешивают, переносят на толстое стекло и раскатывают вручную в жгут диаметром около 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет вязкость и пластичность, его собирают в комок, проминают и вновь раскатывают до указанного диаметра. Высокопластичные глины рекомендуется раскатывать на гипсовой пластинке для ускорения потери вязкопластичных свойств. Опыт считается законченным когда жгут начнет рассыпаться на отдельные кусочки длиной 3-10 мм. Далее определяют влажность этих кусочков путем сушки при температуре 105-110 С. По формуле 4 находят абсолютную влажность.

Число пластичности находят по формуле 3. Данные измерений и расчетов сводят в таблице 2.

Таблица 2

Определение числа пластичности глины

№ п/п	Определение влажности глины, %	Масса, г	Класс пластичности
Wформ	Wтек	Wабс	М2	М1	М0

 

*Класс пластичности:

высокопластичные – П>25;

среднепластичные – 15<П<25;

умереннопластичные – 7<П<15;

малопластичные – 3<П<7;

непластичные – П<3.

 

Выводы:

 

Лабораторная работа № 4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСАДКИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС ПРИ СУШКЕ И ОБЖИГЕ

Цель работы:

1. Изучить методики определения воздушной, огневой и полной усадки.

2. По данным экспериментов и расчетов определить соответствующие характеристики глины.

Исходные материалы и приборы:

Форма стальная прямоугольная, листы стекла, эксикатор, шкаф сушильный, бумага, штангенциркуль, скалка, плита металлическая, печь муфельная, термопара, капсель шамотный, порошок из корунда.

Содержание работы.

Воздушной усадкой называют явление уменьшения объема увлажненных глин, причиной которого является удаление влаги из глиняной массы при температуре 105-110˚С. Изменение размеров происходит в результате сближения глинистых частиц под действием сил капиллярного и осмотического давления и межмолекулярного притяжения, развивающихся по мере испарения расположенных между ними водных прослоек. Следует отметить, что, начиная с влажности 8-13%, усадка прекращается. Объемные и линейные изменения при удалении так называемой "воды пор" отсутствуют.

При обжиге керамических изделий происходят более глубокие химические и физические процессы, связанные с образованием новых фаз, структурной и химической перестройкой керамики.

Изменение размеров керамических изделий при обжиге (температура 950-1150˚С для легкоплавких и 1050-1400˚С – для тугоплавких и огнеупорных) называется огневой усадкой.

Линейную воздушную относительную усадку Ув количественно выражают изменением размеров керамического образца в процентах от его начальной длины:

 

У_в=[(l_o-l₁)/l_o]*100%, (1)

 

где, l_o – длина свежеотформованного образца;

l₁ – длина образца после сушки.

Воздушная усадка зависит от влажности, "жирности" глины, минералогического состава глины и условий сушки. С увеличением влажности, "жирности" и количества монтмориллонита усадка больше. Чем меньше скорость сушки, тем усадка меньше.

Если в сравниваемых образцах неодинакова исходная влажность, то усадочные свойства массы можно характеризовать коэффициентом усадки К_ус. Этот коэффициент представляет собой тангенс угла наклона прямой линии, выражающей зависимость длины образца от его влажности и может быть вычислен по формуле:

 

К_ус=tg(W)=(l_o-l_к)/(W_o-W_к) (2)

 

где l_o и W_o – соответственно длина и влажность свежеотформованного образца;

l_к и W_к – то же, образца в момент прекращения в нем усадочных явлений.

Огневую усадку выражают в процентах от длины сформованного образца по формулу:

 

У_ог=[(l₁-l₂)/l₀]*100% (3)

 

где, l_o – длина свежесформованного образца;

l₁ – длина образца после сушки;

l₂ – длина образца после обжига.

Огневая усадка зависит от количества песка, минералогического состава, наличия оксидов щелочных металлов и железа и от параметров обжига (температуры, скорости обжига).

Полная усадка представляет собой сумму воздушной и огневой усадки. Следует отметить, что довольно часто огневую усадку относят к длине высушенного образца, а не свежесформованного. В этом случае полная усадка не соответствует сумме воздушной и огневой усадок; взаимосвязь между ними может быть выражена формулами:

 

У_п=У_в+У_{ог`</sub>-У<sub>в</sub>*У<sub>ог`}/100 (4)

 

У_ог`=[(У_п-У_в)/(100-У_в)]*100 (5)

 

где У_п – полная усадка, отнесенная к длине сформованного образца;

У_ог – огневая усадка, отнесенная к длине высушенного образца.

 

Порядок проведения работы.

Из пласта глиняной массы в нормальном рабочем состоянии, раскатанного металлической скалкой до толщины 8 мм, вырезают металлической формочкой, смазанной минеральным маслом, плитки размером 50H50 мм. Можно изготовлять образцы в виде прямоугольной призмы размером 60H30H10 мм по ГОСТ 21216.9-81. Образцы раскладывают на стекле, покрытом бумагой. Нумеруют, острыми концами штангенциркуля ставят метки на диагоналях плиток (расстояние между метками 50 мм, см. рис.1), глубина вдавливания 2-3 мм. После этого образцы подсушивают под стеклянным колпаком в течение 3-4 ч, а затем на воздухе в течении 24 ч. По мере высыхания плитки периодически осторожно переворачивают, не допуская их деформации. После высушивания образцов на воздухе их досушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110°С не менее 1 ч. На высушенных образцах измеряют штангенциркулем расстояние между каждой парой меток. Точность измерения – 0,05 мм. Результаты заносят в таблицу 1.

 

Порядок проведения работы

Огневую усадку определяют на тех же образцах, которые использовали для определения воздушной усадки. Высушенные образцы обжигают обычно при 5-8 различных температурах с интервалом в 50°С. Образцы обжигают в шамотных капселях, дно которых посыпают порошком из корунда. Подъем температуры составляет 3-5 град/мин; при конечной температуре образцы выдерживают в течение 30 мин.

Для сокращения времени эксперимента образцы, предназначенные для обжига при разных температурах, помещают одновременно в печь. После выдержки при самой низкой температуре часть плиток (не менее трех) переносят в муфельную печь, нагретую до температуры 800˚С. Остальные образцы нагревают до следующей по плану эксперимента температуры, вновь выдерживают 30 мин и не менее трех помещают в муфель. Цикл "нагрев до заданной температуры – выдержка - перенос в муфель" повторяют для всех температур испытания. Затем муфель выключают и образцы, не извлекая из печи, охлаждают до комнатной температуры, вынимают и осматривают. Дефектные плитки (вспученные, покоробленные и др.) отбрасывают. На годных образцах штангенциркулем определяют расстояние между метками, результаты заносят в таблицу 1.

 

Таблица 1

Определение усадки

№, п/п	Расстояние между метками, мм, после	Усадка, %
	формования	сушки	обжига

 

 

Выводы:

 

 

Лабораторная работа № 5

 

Исходные материалы.

Образцы гипсового камня, бетона, кирпича керамического.

Содержание работы.

Поровым пространством материала принято считать все его несплошности, не занятые твердой фазой. Для характеристики порового пространства используют интегральные и дифференциальные параметры.

Интегральные параметры: полная, открытая и условно замкнутая пористость.

Дифференциальные параметры: распределение пор по размерам, средний, эффективный и максимальный радиусы пор.

Метод определения пористости материалов по кинетике водонасыщения позволяет определять как интегральные (кажущуюся пористость), так и дифференциальные (средний размер пор и однородность размеров пор) параметры.

Одной из важнейших характеристик структуры бетона являются параметры его порового пространства. Это связано с тем, что цементный камень и соответственно раствор и бетон являются по своей природе капиллярно-пористыми материалами.

Известно, что даже незначительное по объему количество пустот в материалах приводит к резкому изменению их свойств. Все важные для практики свойства бетона в той или иной степени связаны с объемом и характером структуры его порового пространства.

Поровым пространством материала будем считать все его несплошности, не занятые твердой фазой исходных материалов и новообразований.

Классификация пор

Размер пор, А	Группа пор	Автор классификации	Метод определения размеров пор
Менее 6	Ультрамикропоры	Брунауэр	Водонасыщение
	Небольшие внутренние	Михаил	То же
	Межкристаллические	Кондо	Адсорбция воды
	Межслоевые	Фельдман	Адсорбция воды и всасывание гелия
6 – 15	Микропоры	Брунауэр	Электронная микроскопия
	Поры геля	Пауэрс	То же
	Адсорбционные	Фельдман	Адсорбция метанола
	Большие внутренние	Михаил	Адсорбция азота и метанола
	Внутрикристаллические	Кондо	То же
15 – 1000	Мезопоры	Брунауэр	Ртутная порометрия
	Поры между частицами геля	Пауэрс Михаил Кондо	То же
Более 1000	Макропоры	Брунауэр Пауэрс Михаил Фельдман Кондо	То же

 

Для цементного камня и бетона наиболее удобно делить поры на три группы: микрокапилляры (r £ 0,1 мкм), макрокапилляры [(1 - 10) > r >0,1 мкм] и некапиллярные поры. Иногда можно дополнительно дифференцировать микропоры на ультрамикропоры (r £ 50 А) и переходные микропоры (50 А < r < 0,1мкм).

Структура порового пространства цементных материалов обычно характеризуется следующими основными параметрами: объемом пор, их размерами и удельной поверхностью.

Для характеристики объема порового пространства используют интегральные параметры: истинную (или полную), открытую (или кажущуюся), условно замкнутую пористость.

Под истинной (полной) пористостью понимают суммарный объем порового пространства материала, высушенного при температуре 25°С в вакууме при остаточном давлении 66,6 Па (0,5 мм рт. ст.). Наиболее простым методом определения истинной пористости является расчетно-экспериментальный метод Ле-Шателье, основанный на определении объемной массы высушенного материала и его плотности.

В этом случае расчет ведется по формуле, %:

,

где П_и – истинная пористость, % объема образца; r₀ – объемная масса образца, кг/м³; r - плотность материала, кг/м³.

Под открытой (или кажущейся) пористостью понимается суммарный объем всех пор материала, соединяющихся между собой и с поверхностью материала и доступных определению данным методом испытания. Для этого параметра характерна его зависимость от принятой методики определения объема порового пространства и соответственно условий подготовки образцов, что является большим недостатком, приводящим к несопоставимости результатов исследований поровой структуры материалов, проводимых различными методами. Поэтому необходимо всегда сопровождать экспериментальные данные о структуре порового пространства указаниями о методике, по которой они получены. С другой стороны, большинство из широко применяемых методов, которые описаны ниже, дают возможность получить хотя и относительные, но достаточно информативные данные о структуре порового пространства цементного камня.

Под условно замкнутой пористостью понимается разность между истинной и открытой пористостью, т.е. объем пор, недоступных данному методу определения

Переходя к дифференциальным параметрам поровой структуры, к которым относятся параметры, характеризующие размеры пор и распределение всего объема пор по размерам, необходимо отметить относительную условность этих параметров. Эта условность связана с тем, что во всех методах определения распределения объема пор по размерам принимаются упрощенные модели структуры. Наиболее употребимой моделью пор цементного камня и бетона является прямой цилиндрический капилляр. А так как реальные поры никогда такой формы не имеют, то, естественно, что и параметры пористости, рассчитанные по этой модели, условны.

Из дифференциальных параметров наиболее часто применяют функцию распределения объема пор по размерам и различные условные размеры, такие, как средний, эффективный, гидравлический, максимальный и тому подобные радиусы пор. Кроме того, к дифференциальным могут быть отнесены параметры, характеризующие геометрические характеристики пор: форму и взаимное расположение пор и капилляров, их прямолинейность, извилистость, замкнутость, просветность, направленность и т.д.

Из всех перечисленных параметров поровой структуры цементного камня и бетона наиболее важны и информативны характеристики истинной и кажущейся интегральной и дифференциальной пористости, так как именно они, с одной стороны, оказывают наибольшее влияние на важнейшие физико-механические свойства бетона и, с другой – наиболее чувствительны к изменениям технологических факторов. Направленно изменяя эти параметры, можно получать материал с заданными свойствами.

Порядок проведения работы.

Перед испытанием образцы должны иметь определенную равновесную влажность, так как от этого зависят результаты испытаний. Поэтому в случаях, когда не предъявляется каких-либо специальных требований, рекомендуется испытывать образцы при нулевой начальной влажности, т. е. высушенные до постоянной массы. Учитывая, что при любом способе сушки все же структура материала изменяется, необходимо при проведении любых сравнительных определений принимать одинаковые режимы сушки, чтобы максимально уменьшить вариацию параметров пористости. Рекомендуемая температура сушки равна 105-110° С, при этой температуре из материала удаляется вся механически связанная с ним влага. Средняя продолжительность сушки образцов бетона размером 7´7´7 см до постоянной массы (с точностью до 1 г) при этой температуре составляет от 25 до 50 ч.

Наиболее предпочтительной для насыщения жидкостью, как указывалось выше, является вода. Для испытаний пригодна вода, применяемая для приготовления бетона. Наличие любых примесей в воде нежелательно, так как они могут изменить такие характеристики жидкости, как ее поверхностное натяжение, краевой угол смачивания исследуемого материала, вязкость и плотность.

Применение воды может оказаться невозможным или нежелательным в трех случаях:

· при испытании образцов крупнопористых материалов, очень быстро насыщаемых при погружении в воду (например, крупнопористый бетон, кирпич или специальная пористая керамика);

· при испытании образцов материала, имеющих столь малые размеры, что применяемая аппаратура не дает возможности зафиксировать кинетику изменения массы при водопоглощении;

· в условиях, когда вода вступает в активную связь с материалом образца, растворяя его или значительно изменяя его структуру.

Во всех перечисленных и некоторых других случаях необходимо использовать для насыщения образцов другие смачивающие материалы-жидкости. В первую очередь для бетонов различных видов можно рекомендовать керосин, спирт, глицерин, минеральное масло. Эти жидкости значительно отличаются от воды по своим свойствам и дают возможность получить сравнительные характеристики параметров пористости практически для любых пористых строительных материалов.

По 2 образца каждого вида материала (кубы 7*7*7 см) высушивают до постоянной массы при температуре 105-110 C. По одному из них помещают в камеру с относительной влажностью не менее 95% при температуре 20-22 ºC и по одному погружают в воду. Для первой серии определяют массу образцов, поглотивших влагу из воздуха (Mp), а для второй - массу влажных образцов через 0.25; 1 и 24 часа. Последнее взвешивание проводят на воздухе и в воде.

По результатам взвешиваний рассчитывают следующие характеристики:

- водопоглощение по массе Wм=100*(M₂₄-M₀)/M₀ (2)

- объемное водопоглощение Wо=100*(M₂₄-M₀)/(M₂₄-M_24В) (3)

- равновесное поглощение Wp=100*(Mp-M₀)/M₀ (4)

- коэффициент микропористости Км=Wp/Wв (5)

Показатели среднего размера пор (2) и однородности пор по размерам () рассчитывают с помощью номограмм (рис.1-3), для чего сначала вычисляют вспомогательные величины:

W_1'=(M₁-M₀)/(M₂₄-M₀) (6) W_0.25'=(M_0.25-M₀)/(M₂₄-M₀) (7)

По номограммам (рис.1), зная W_1', определяют 1, а затем по 1 и W_0.25 - величину. По показателям 1 и устанавливают 2 (рис.2 или 3).

Результаты работы заносят в таблицу:

 

Вид материала

Масса образцов, г

Wв

Wp

Км

M0

Mp

M0.25

M1 %

M24 %

M24В %

Гипс

Бетон

Кирпич

 

 

Выводы:

 

Лабораторная работа № 6

 

Исходные материалы.

Цемент, зола, добавка, шариковый вибровискозиметр, прибор для определения удельной поверхности.

Содержание работы.

Формирование свойств бетона начинается с приготовления, укладки и затвердевания бетонной смеси. Эти операции во многом определяют будущее качество бетона и изделия. Поэтому важно хорошо знать свойства бетонной смеси, зависимость их от различных факторов, умело управлять процессами приготовления укладки и затвердевания бетонной смеси.

Развитие технологии виброформования создание разнообразных формовочных машин потребовало перехода от качественной оценки реологических свойств вибрируемой бетонной смеси к количественной, т. е. к определению ее вибровязкости в зависимости от режимов вибрирования, давления, составов бетона и т.д.

Вопросы реологии возникают повсеместно при решении разнообразных технологических задач и, в частности, при уплотнении и формообразовании бетонов.

В определении реология представляется как – наука о деформации и течении разнообразных реальных тел. Задача реологии состоит в отыскании связей между напряжениями и деформациями в данной точке структурированной системы, в определенный момент времени, при известных внешних силах, действующих на систему в данный момент, и истории их действия.

Большое влияние оказывает структурная вязкость бетонной смеси на прочность и плотность бетона. Для определения структурной вязкости коллоидных растворов применяются вискозиметры, основанные на различных принципах действия: падающего или всплывающего шарика, вращающихся коаксиальных цилиндров, истечения из капилляра, колебаний тел.

Для определения структурной вязкости бетонной смеси обычно применяют вискозиметр, основанный на принципе «капиллярного» истечения.

1. Капиллярный метод основан на измерении вязкости при течении жидкости в капиллярных трубках диапазон измерения вязкости - ). Вязкость определяется по приближенной формуле Пуазейля:

,

где R, l - радиус, длина капилляра; P - перепад давления в капилляре; Q - секундный расход.

Недостатком этого способа является неопределенность в распределении скоростей сдвига или скоростей колебаний по всему объему.

1. Ротационный метод основан на измерении вязкости материала, помещенного между двумя соосными поверхностями и подвергнутого сдвигу диапазон измерения вязкости - ). Измерение вязкости основано на законе Ньютона, записанном в форме:

,

где F - сила внутреннего трения, в слое жидкости с поверхностью S; - скорость жидкости; - направление, перпендикулярное скорости течения; - вязкость.

1. Метод соосных цилиндров, перемещающихся один относительно другого, поступательно вдоль оси.
2. Метод параллельных неподвижных или подвижных перемещающихся плоскостей.
3. Метод падающего или всплывающего шарика (диапазон измерения вязкости - ). Измерение вязкости основано на известной формуле Стокса, связывающей силу сопротивления F движению шарика радиуса r в вязкой жидкости с вязкостью и скоростью его движения .

.

Существует большое количество способов определения вибровязкости, которые были рассмотрены выше. Наиболее конструктивно простым и доступным является метод Стокса по всплытию или погружению шарика различной массы и замеры при этом вязкости или предельной текучести. Подробное описание и исследования с применением данного метода приводится в работах Б.В. Гусева, В.Г. Зазимко [6].

 

Порядок проведения работы.

 

Использованный нами прибор приведен на рис. 2

 

 

Рис.1. Схема шарикового вибровискозиметра

 

Рис.2 Шариковый вибровискозиметр

Методика проведения эксперимента определения реологических свойств состоит в следующем: цилиндр закрепляется на виброплощадке, а свинцовый шарик опускается на дно цилиндра и фиксируется подставкой под шарик. Следом засыпается свежеприготовленная бетонная смесь. Одновременно устанавливаем положение магнита относительно «геркона» Г1 так, чтобы он находился на некотором расстоянии от него (). После засыпания бетонной смеси в цилиндр ее уплотняют в течение нескольких секунд, после чего в цилиндр снова добавляют бетонную смесь. Высоту столба уплотненной бетонной смеси фиксируют.

Свинцовый шарик, погруженный в цилиндр, уравновешивают противовесом М с помощью лески проходящей через два блока. Включаем секундомер в положение «готов к работе» и одновременно включаем виброплощадку. В вискозиметре шарик всплывает под действием вибрации и груза массой M с умеренной скоростью V в сечении столба бетонной смеси. Всплытие происходит при вертикально направленном вибровоздействии снизу. Шарик неметаллический во избежание влияния на него магнитного поля с радиусом r. После прохождения магнитом некоторого расстояния () и при достижении им герметического контакта Г1 включается отсчет времени. По завершении пути l и проходя через герметический контакт Г2 магнит отключает отсчет времени, а груз массой М становиться на концевик.

 

Использованный метод Стокса, следует применять при соблюдении следующих условий:

Ø измерение должно производиться в неограниченной среде жидкости;

Ø шар должен иметь гладкую поверхность;

Ø скорость шара не должна быть слишком большой;

Ø частицы среды, в которой производится измерение, должны быть малыми по отношению к размерам шара;

Ø не должно иметь места внешнее трение между жидкостью и шаром.

Вибровязкость бетонной смеси рассчитывается по формуле:

радиус шарика, м

скорость движения шарика в сечении столба бетонной смеси, м/с

масса грузика (противовеса), кг

ускорение свободного падения, м/с²

ρ_т, ρ_b - плотность шарика и бетонной смеси соответственно, г/см³

l – расстояние между «герконами», соответствующее пройденному пути шарика, м

m – масса шарика, кг.

Результаты экспериментов заносятся в таблицу:

 

Составы

Цемент кг

Зола,   кг

Добавка, %

Вода   мл

Время, ×60, с

Плотность, г/см^3

Радиус шарика, мм

Скорость м/с

Вязкость η, пуаз

τ1

τ2

τ3

τ4

ρш

ρб

№1

-

№2

0.1

№3

0.3

№4

0.5

 

 

Выводы:

 

 

 

Лабораторная работа № 7

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА

 

Цель работы:

1. Изучить основные свойства стекла.

Содержание работы

Модуль упругости

Модуль упругости стекла определяется путем измерения угла поворота стержня, покоящегося на двух опорах, или по величине стрелы прогиба стеклянной пластинки прямоугольного сечения.

В первом случае расчет ведут на основании данных, полученных опытным путем по следующей формуле:

(кг/мм²), (3)

где: P – нагрузка в кг,

l – расстояние между опорами в мм,

a – толщина пластинки в мм,

b – ширина пластинки в мм,

j - угол поворота.

Если же известна стрела прогиба стеклянной пластинки, то пользуются несколько видоизмененной формулой:

(кг/мм²),

где h – стрела прогиба в мм.

Для стекол различного состава величину модуля ориентировочно можно подсчитать по формуле:

где: е1, е2, е3,… еn – коэффициент для данного типа стекла;

х1, х2, х3,…хn – процентное содержание окислов.

Практическое значение модуля упругости заключается в том, что чем больше его численное значение, тем меньшую деформацию способен выдержать стеклянный образец, так как с увеличением Е соответственно возникают большие напряжения в образце. Таким образом, при постоянной деформации стекло тем прочнее, чем меньше модуль упругости.

Величина модуля упругости для наиболее ходовых стекол колеблется в пределах от 5000 до10000 кг/мм².

 

Хрупкость

Тело считается хрупким, если разрушение его наступает немедленно после перехода за предел упругости. Стекло очень хрупко при обыкновенной температуре. Предел упругости для него настолько близок к разрушающему напряжению, что закон Гука действителен с большой точностью до момента разрушения.

Под понятием «хрупкость» принято подразумевать способность данного тела ломаться при некотором превышении предела упругости. Всякое упругое тело воспринимает удар, не изменяя своей формы до тех пор, пока не будет достигнут предел упругости.