17.11.2018
Сантехнические ревизионные люки являются технологичными углублениями или же, иными словами, колодцами, где располагаются счётчики...


17.11.2018
Рекуператор является одним из видов теплообменного оборудования, основным предназначением которого называют возвращение тёплых...


17.11.2018
Большинство людей, решивших выполнить ремонтные работы в своей квартире или же коттедже, сталкиваются с необходимостью выбор...


16.11.2018
В последние годы всё более распространённой является инновационная методика полусухой стяжки пола, ведь она обладает большим...


16.11.2018
В настоящий момент в крупных населённых пунктах нашей страны самым распространённым видом жилплощади в новостройках считаются...


16.11.2018
Пни, которые остаются после удаления старых деревьев, изначально могут достаточно необычно выглядеть на вашем земельном наделе,...


Прочность глин в сухом состоянии

17.06.2018
Прочность в сухом состоянии определяется как предел прочности при изгибе испытуемого образца после его сушки в течение длительного времени, достаточного для удаления почти всей поровой и адсорбированной воды (обычно сушка производится в течение примерно 5 час при температуре 105°С). При измерениях соблюдают соответствующие предосторожности для предотвращения ресорбции воды. В некоторых глинах, особенно в монтмориллонитовых, последняя небольшая часть адсорбированной воды удаляется с большим трудом, так что во многих случаях данные, полученные для таких глин, непредставительны.

Значения прочности в сухом состоянии для глин, состоящих из разных глинистых минералов, приведены в табл. 3-8. Для них характерны очень большие колебания, что обусловлено колебаниями в размерах частиц и их распределении, в степени кристалличности и (особенно для монтмориллонита) в природе обменных ионов. Единичные значения для аттапульгитовых и галлуазитовых глин соответствуют единичным образцам.

По-видимому, наиболее важным фактором, который можно установить при анализе табл. 3-8, является то обстоятельство, что каолинит, иллит, монтмориллонит, хлорит и атгапульгит обнаруживают одинаковую амплитуду колебаний прочности в сухом состоянии. В большинстве случаев каолинитовые, иллмтовые и хлоритовые глины имеют более низкую прочность, чем монтмориллонитовые и аттапульгитовые, но максимальные значения, которые можно достигнуть для этих глин, будут примерно одинаковы. Можно поэтому думать, что состав самих глинистых минералов не определяет прочность в сухом состоянии.

Прочность глин в сухом состоянии гораздо больше их прочности в сыром виде. Гофман указывал, что различие между этими двумя типами прочности для галлуазита меньше, чем для других глин. Относительно низкую прочность галлуазита в сухом состоянии он объяснял структурными изменениями, происходящими в трубчатых частицах минерала при потере адсорбированной воды. Судя по имеющимся скудным данным, и аллофаяовые глины имеют относительно низкую прочность в сухом состоянии.

Следует отметить, что прочность в сухом состоянии для глин с большой усадкой измерить трудно, так как в них при сушке развивается много трещин или по крайней мере ослабленных зон. При измерении образцов, содержащих большую примесь зерен неглинистых минералов, в ряде случаев получают результаты, отличающиеся от приведенных в табл. 3-8. В присутствии такого неглинистого материала монтмориллонитовые глины дают гораздо более высокую прочность в сухом состоянии, чем другие глины. Таким образом, при сравнении прочности в сухом состоянии чистых глинистых материалов могут возникнуть ошибки, если не учитывать потенциальных возможностей монтмориллонита как упрочнителя, когда вместе с ним присутствует значительное количество неглинистых минералов или когда небольшие его количества смешаны с другими глинистыми минералами. Последнее положение подтверждается данными, приведенными в табл. 3-9. В этой таблице показано влияние добавок натрового монтмориллонита; полученные значения свидетельствуют, что добавка 5% монтмориллонита в три раза увеличивает прочность изделия в сухом состоянии.

Неглинистые компоненты, если они присутствуют в больших количествах и особенно если их частицы хорошо отсортированы, уменьшают прочность в сухом состоянии. На фиг. 3-8 показано уменьшение прочности с увеличением количества материала крупнее 2 мк в иллитовых сланцах. Интересно отметить, что образец А, имеющий сравнительно высокую прочность в сухом состоянии, содержит, кроме иллита, некоторое количество монтмориллонита. Небольшие количества (менее 20%) слабо отсортированных неглинистых минеральных компонентов могут увеличить прочность в сухом состоянии, так как они придают испытуемым образцам большущ однородность.

Прочность в сухом состоянии тесно связана с размером частиц; по-видимому, это является главным контролирующим фактором. Данные для каолинита, представленные в табл. 3-10, показывают, что прочность в сухом состоянии фракции меньше 0,25 м/с примерно в 30 раз больше прочности фракции крупнее 1 мк. Глины, сложенные частицами близкого размера, обладают примерно одинаковой прочностью в сухом состоянии. Устойчивые высокие значения, полученные для некоторых монтмориллонитов, объясняются их способностью распадаться на частички чрезвычайно небольших размеров.

Из вышеизложенного следует, что глины, состоящие из беспорядочно расположенных частиц глинистых минералов, имеют более высокую прочность в сухом состоянии, чем глины, сложенные хорошо ориентированными минералами. Это подтверждается относительно высокой прочностью пластичных глин, в которых каолинит слабо упорядочен. Сходным образом глины, состоящие из смешаннослойных сростков, должны обладать более высокой прочностью, чем глины сходного состава, но с компонентами, присутствующими в виде отдельных независимых частиц.

Большое количество данных указывает, что присутствие адсорбированного натрия вызывает большее увеличение прочности в сухом состоянии, чем присутствие других катионов при всех других равных условиях. Иногда прочность в сухом состоянии увеличивается в несколько раз при замещении других катионов натрием, но в то же время труднее избежать при сушке изделия коробления и возникновения трещин. Ион натрия гораздо сильнее влияет на глины, содержащие монтмориллонит, чем на глины, состоящие из других глинистых минералов. Остальные катионы оказывают незначительное влияние на прочность в сухом состоянии. Спейл показал, что избыток натрия сверх количества, необходимого для удовлетворения катионообменной способности, вызывает дальнейшее увеличение прочности каолинитовых глин в сухом состоянии. Это относится также и к другим глинам.

Присутствие органического материала увеличивает прочность глин в сухом состоянии. Этим, вероятно, частично объясняется высокая прочность некоторых пластичных глин. На практике к глинам для усиления их прочности в сухом состоянии, а также для улучшения других свойств иногда добавляют органическое вещество.

Наибольшая прочность в сухом состоянии присуща глинам, сложенным чрезвычайно тонкими частичками. Такая глина имеет плотную однородную структуру с максимальным количеством тесно соприкасающихся частиц. Некоторая примесь тонкозернистого неглинистого материала с широким пределом колебаний размеров зерен может способствовать развитию однородной структуры, а следовательно, большей прочности в сухом состоянии. Силы, удерживающие частицы вместе, могут быть разделены на вандерваальсовские, молекулярные и кулоновские; вероятно, наиболее важны первые две силы. Величина этих сил быстро уменьшается с увеличением расстояния, разделяющего частицы; при плотной упаковке зерен они усиливаются. Катион натрия оказывает, по-видимому, главным образом диспергирующее влияние; он уменьшает размер глинистых частиц и тем самым увеличивает плотность и однородность глинистой массы. Влияние органического материала выражается, вероятно, в склеивающем действии, поскольку при сушке между частицами развивается цементирующий материал.

На прочность в сухом состоянии влияет структура глинистого тела. Указывалось, что структура должна быть плотной и однородной, однако определенное расположение чешуйчатых или удлиненных частиц может, по-видимому, вызвать некоторое их сцепление и тем самым увеличить прочность. Вероятно, такие структурные особенности будут оказывать больший эффект на предел прочности при сжатии, чем на предел прочности при изгибе. Недавно Гофман, Черч и Шеррер показали, что при формовании глинистых изделий выдавливанием присутствие иона натрия (но не калия, магния или кальция) обусловливает развитие предпочтительной ориентировки. По мнению этих авторов, относительно большая прочность натровых глин в сухом состоянии определяется такой преимущественной ориентировкой. Эти авторы исследовали каолинитовую глину, однако их выводы можно, по-видимому, применить к глинам, сложенным другими глинистыми минералами.

По данным Кёнига и Лионса, прочность каолинитовых глин в сухом состоянии уменьшается при предварительном обжиге глины до температур ее обезвоживания (~600°С). Как отмечалось выше, при обсуждении вопроса об усадке во время сушки, такое уменьшение прочности может объясняться изменениями, происходящими в каолинитовых частицах, подвергнутых воздействию высоких температур.

В литературе имеется ряд указаний на существование большого числа химических веществ, добавка которых ведет к увеличению прочности керамического изделия в сухом состоянии. Уэст и Вил показали, например, что добавка к огнеупорной глине, сложенной каолинитом и иллитом, очень небольших количеств серной и фосфорной кислот вызывает значительное увеличение ее прочности в сухом состоянии. В этом случае увеличение прочности происходит, по-видимому, за счет продуктов реакции, возникающих при воздействии кислот на глинистые минералы; эти продукты цементируют или связывают вместе глинистые частицы. Вероятно, подобным образом можно объяснить влияние ряда других присадок. Иногда цементирующий материал, связывающий частицы, образуется при реакции присадки с водой или при простом высыхании присадки, как в случае некоторых органических материалов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: