4.4.1. Опис експериментальної установки

Ротаційний віскозиметр Воларовича типу РВ-8 використовується для дослідження реологічних властивостей структурованих дисперсних систем, таких як висококонцентровані суспензії і пасти. Цей прилад дозволяє проводити вимірювання в'язкості мас  в межах від 0,5 до 10 Па·с і напруги зсуву Р від 5 до 10⁴ Па. Схема установки приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Схема віскозиметра типу РВ-8

Віскозиметр складається з двох коаксіальних циліндрів 1 і 2, дно яких має форму півсфери, а у зазор між ними заливають досліджувану суміш-зразок 3. Зовнішній циліндр 2 нерухомий, внутрішній 1 - обертається в підшипниках 4 під дією двох тягарців 5. Обидва циліндра мають рифлену поверхню, що виключає можливість ковзання досліджуваної маси зразка по її поверхні. Важки підвішені на нитках, намотаних на шків 6, вісь якого співпадає із віccю обертання всієї системи, і перекинутих через блоки. Кількість обертів циліндра відмічають за допомогою стрілки 8, розміщеної над шкалою. Температуру досліджуваного зразка підтримують за допомогою термостатуючого кожуха 9 зовнішнього циліндра 2. Віскозиметр закріплений на масивній плиті 10 з гвинтовими ніжками 11 для надання приладу строго горизонтального положення. Внутрішній циліндр рухається внаслідок дії сил натягу ниток, до яких прикріплені тягарці. Протидіючими є сили внутрішнього тертя рідини для циліндричної та сферичної поверхонь і сили тертя в підшипнику циліндра та ниток з блоками. Пуск і зупинка рухомого циліндра установки здійснюється ричагом-тормозом.

Для режиму руху, що встановився, коефіцієнт в'язкості досліджуваного зразка  при заданій температурі t визначають за формулою:

 = Kg(m- m₀)/n (4.28)

де m - маса тягарців, підвішених до ниток; m - маси тягарців при вимірюванні сили тертя в підшипниках; п - кількість обертів циліндра за 1 с; К - константа приладу: K= CR (4.29), де R - радіус шківа. Згідно теорії:

(4.30)

де r і r - радіуси внутрішнього і зовнішнього циліндрів; h - висота циліндричного шару рідини.

Перший доданок в знаменнику рівняння (4.30) обумовлений моментом сил внутрішнього тертя для циліндричної поверхні, а другий - для сферичної.

При обертанні циліндру шар досліджуваної рідини, яка безпосередньо прилягає до його поверхні, рухається разом із цією поверхнею. Всі інші шари, завдяки в'язкості, рухаються із меншими швидкостями. Вздовж радіуса кутова швидкість обертання шарів рідини зменшується. На внутрішній поверхні зовнішнього циліндру швидкість руху шару зразка дорівнює нулю.

Постійну приладу К можна знайти експериментально, калібруючи віскозиметр по рідині із відомою в'язкістю . В цьому випадку:

(4.31)

Значення напруги зсуву Р розраховують за формулою:

P=F/S= K´(m – m₀) (4.32)

де K´= Rg/(2π · r h) (4.33)

4.5. Визначення граничної напруги зсуву формовочних мас конічним пластоміром

Процес твердіння неорганічних в'яжучих речовин, наприклад, цементної маси (тіста, розчину, бетону), складається із двох періодів наростання міцності. На першому, коли матеріал довгий час знаходиться у пластичному стані, процес формування структури відбувається відносно повільно і всі порушення структури після припинення дії зовнішнього механічного чинника зникають. Під час цього періоду цементна маса без погіршення своїх властивостей може зазнавати різну технологічну обробку: перемішування, укладання, вібрування тощо. Через деякий час процес гідратації мінералів цементу стає все вагомішим і починається зміцнення структури – кристалізаційне твердіння, тобто настає другий період наростання міцності, коли механічні порушення в структурі твердіючої маси вже не мають зворотного характеру. Отже, всі технологічні операції по вкладанню, наприклад, бетонної суміші та її ущільненню повинні виконуватись на першому періоді твердіння.

К

Рис. 4.12. Зміна деформаційних властивостей глини від її вологості

інетика зростання міцності структури твердіючого пластично-в'язкого матеріалу (пластична або структурна міцність) характеризуються зміною граничної напруги зсуву дисперсної системи Рm, що визначається за методом заглиблення конуса у масу зразка.

Глиняне тісто, наприклад, являє собою також пластично-в'язку систему із трьома областями стану: крихкого - К, пластичного - П та в'язкотекучого - B, які можуть бути визначені із залежності граничної напруги зсуву від вологості маси W , що представлено на рис. 4.12.

На відміну від першого прикладу у другому є те, що компоненти досліджуваного матеріалу із часом не зазнають хімічних перетворень.

Технічним показником пластичності є число пластичності , де i - значення вологості, що відповідають границі текучості і границі розкатування глиняного шнура, % .

Для виробництва будівельних керамічних виробів використовують помірно пластичні глини із числом пластичності Пл= 7... 15. Малопластичні глини із Пл<7 погано формуються, а високопластичні глини із Пл>15 розтріскуються при сушінні і потребують введення знежирюючих домішків.