20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Прочность глин, применяемых в формовочных смесях в воздушносухом состоянии

17.06.2018
Как показали Грим и Катберт, формовочные смеси, связанные галлуазитовой и каолинитовой глиной, приобретают повышенную прочность, если после трамбования их оставить на некоторое время на воздухе. Это повышение прочности происходит без большой потери влаги; в смесях, связанных другими глинами, подобной картины не наблюдается. Поэтому галлуазитовые и каолинитовые глины имеют еще одну прочностную характеристику, помимо прочности во влажном и высушенном состоянии, так называемую прочность в воздушносухом состоянии.

На фиг. 4-20—4-24 приведены результаты испытаний прочности формовочных смесей с различными глинами, в одних случаях содержащих то количество воды, которое создает нормальную консистенцию, в других — несколько больше. После разновременной (до 10 час) сушки утрамбованных проб на воздухе или в печи при 100°F определялись сопротивление сжатию и влагосодержание. При высушивании на воздухе и в печи при 100°F влага удалялась с различной скоростью, и 10-часового высушивания было достаточно для удаления почти всей влаги.



В смесях, связанных натриевым монтмориллонитом, при высушивании сначала наблюдается лишь незначительное увеличение прочности, а затем возрастание прочности находится в прямой зависимости от потери влаги (фиг. 4-20). Здесь нет специальной прочности в воздушносухом состоянии. Прочность, возникающая постепенно во время сушки, зависит от начальной влажности, а также от количества оставшейся влаги в каждый данный момент, и смеси характеризуются большей прочностью, если их начальная влажность была больше. Большая скорость сушки вызывает более быструю потерю воды и более интенсивное возрастание прочности, так что по прошествии одного и того же периода времени пробы, высушиваемые при 100°F, имеют большую прочность, чем пробы, высушиваемые на воздухе.

Сопротивление сжатию высушенных смесей, содержащих 6% натриевого монтмориллонита и 5,0 или 3,5% влаги, определенные по стандартной методике AFS, по которой пробы подвергаются быстрой сушке при 220° F, превышали 270 фунт/кв.дюйм, тогда как определения для образцов той же партии, но подвергнутых медленной сушке на воздухе или при 100°F до удаления почти всей влаги (остаток около 0,5%) дали только 90 фунт/кв. дюйм. Следовательно, очень большая прочность смесей, связанных натриевым монтмориллонитом, определенная по методике AFS, обусловлена или воздействием на глину высокой температуры (220°F), или влиянием скорости сушки на достигаемую прочность. Из этого явствует также, что стандартное определение по методике AFS сопротивления сжатию в высушенном состоянии смесей, связанных этой глиной, не дает сведений о прочности сухих формовочных смесей, если только эти смеси не высушены быстро и нацело.

По кривым фиг. 4-21 видно, что смеси, связанные кальциевым монтмориллонитом, характеризуются увеличением прочности пропорционально потере воды при постепенном высушивании. Здесь также нет оснований говорить о специальной прочности в воздушносухом состоянии. Максимальная прочность сухой смеси, связанной 6% кальциевого монтмориллонита, примерно 77 фунт/кв. дюйм (фиг. 4-16). Почти такая же прочность достигается при постепенном высушивании. В противоположность натриевому монтмориллониту в смесях, связанных кальциевым монтмориллонитом, при медленном высушивании достигается почти такая же прочность, что и при быстром высушивании, если времени было достаточно для полного удаления влаги.

Прочность смесей, связанных иллитовой глиной (фиг. 4-22), постепенно возрастает в процессе медленного обезвоживания, и эти смеои не обладают специфической прочностью в воздушносухом состоянии. Прочность возрастает сразу, как только теряется влага. При одинаковой начальной влажности пробы смеси, высушенные до определенной стадии при 100°F, несколько прочнее, чем пробы, высушенные до той же стадии на воздухе. После почти полного удаления влаги либо на воздухе, либо в печи при 100°F прочность смеси увеличивается примерно до 80 фунт/кв. дюйм, однако эта величина гораздо меньше прочности высушенных смесей, определяемой по методике AFS (270 фунт/кв. дюйм), которая достигается при быстрой сушке при 220° F. Поэтому формы, связанные иллитовой глиной, высушенные медленно, не приобретают той прочности, которая указывается на основании стандартных испытаний по методике AFS.

Судя по кривым фиг. 4-23, видно, что высушивание смесей, связанных галлуазитовой глиной, до некоторой стадии (примерно до 5%-ного содержания влаги для смеси с 12% глины) приводит только к незначительному повышению прочности, а дальнейшая потеря влаги вызывает резкое увеличение прочности (примерно в 25 раз больше по сравнению с прочностью влажных смесей) на той стадии, когда пески содержат еще около 2,4-3,5% воды. При дальнейшем высушивании, когда содержание воды составит меньше 2,5%, наблюдается некоторое уменьшение прочности. Для смесей, связанных галлуазитовой глиной, примечательна их более высокая прочность при некоторой, довольно значительной, влажности, чем при почти полном высушивании. Такое поведение смесей, связанных галлуазитом, может быть названо прочностью в воздушносухом состоянии, которая больше прочности высушенных смесей. Прочность в воздушносухом состоянии много больше максимальной прочности влажных смесей.

На фиг. 4-23 можно видеть, что смеси приобретают несколько большую прочность в воздушносухом состоянии при медленном высушивании. По-видимому, влияние скорости сушки лучше выражено в смесях с большей начальной влажностью, для которых характерна большая прочность в воздушносухом состоянии и точно так же большая прочность в высушенном состоянии. Однако содержание воды, при котором развивается максимальная прочность в воздушносухом состоянии, очень мало зависит от начальной влажности смесей.

Проведенные расчеты показали, что максимальная прочность в воздушносухом состоянии достигается тогда, когда имеется достаточное количество воды, чтобы покрыть базальные поверхности каждой элементарной ячейки галлуазита пленкой воды толщиной около 4—5 А. Поскольку не все базальные поверхности ячеек галлуазита доступны воде, действительная толщина пленки воды превышает эту расчетную величину и равна, по-видимому, 6 А, или толщине двух молекулярных слоев воды. Интересно отметить, что максимальная прочность влажных смесей развивается тогда, когда расчетная толщина пленки воды, приходящейся на базальную поверхность элементарной ячейки, равна 7 А, в то время как при максимальной прочности в воздушносухом состоянии толщина этой пленки составляет 4—5 А. Это различие в толщине пленок достигает примерно 3 А, что равно толщине одномолекулярного слоя воды. Однако это может быть случайным совпадением, поскольку наиболее вероятная концепция развития прочности в воздушносухом состоянии позволяет предполагать, что такая прочность достигается в том случае, когда пленка воды покрывает намного больше базальных поверхностей, чем в смесях, обладающих высокой прочностью во влажном состоянии.

Хорошо известно, что сильное уплотнение способствует увеличению прочностных показателей формовочных смесей. На фиг. 4-24 представлены результаты определения сопротивления сжатию, проведенные на двух одинаковых пробах, связанных галлуазитовой глиной, причем одна партия проб подвергалась трем, а другая — шести ударам копра. Увеличенное уплотнение приводит к возрастанию прочности в воздушносухом, а также во влажном и в высушенном состояниях. На основании сходства кривых, построенных по результатам испытания различно уплотненных образцов, можно предполагать, что степень уплотнения смеси оказывает обычное влияние на изменение прочности в воздушносухом состоянии и на изменение влажности, при которой достигается максимальная прочность.

На фиг. 4-25 представлены результаты испытания смесей, связанных каолинитовой глиной. Характер развития прочности в воздушносухом состоянии в этих песках сходен с тем, который имеет место в смесях, связанных галлуазитовой глиной. Если высушиваются смеси, связанные каолинитовой глиной в количестве 10%, то их прочность резко возрастает до некоторой максимальной величины, когда влагосодержание уменьшается до 1,5—3%. При дальнейшей потере влаги сначала наблюдается незначительное уменьшение прочности, а затем при очень низких влагосодержаниях (которые характеризуют прочность высушенных смесей, определяемую по методике AFS) прочность снова возрастает.

Прочность в воздушносухом состоянии при 1,5—3%) влажности в 5—10 раз больше прочности влажных смесей и в 3—2 раза меньше прочности высушенных смесей, определенной по методике AFS. Прочностные характеристики в воздушносухом состоянии галлуазитовых и каолинитовых глин несколько различаются в том, что прочность в высушенном состоянии, определенная по методике AFS, для смесей, связанных галлуазитовой глиной, лишь немного меньше их прочности в воздушносухом состоянии, тогда как прочность смесей, связанных каолинитовыми глинами, в высушенном состоянии гораздо больше их прочности в воздушносухом состоянии.

В случае каолинитовых глин при большем влагосодержании развивается несколько большая прочность в воздушносухом состоянии. Скорость высушивания, по-видимому, не оказывает никакого влияния на развитие прочности в воздушносухом состоянии смесей при сравнительно небольших влагосодержаниях. Кроме того, в случае влажных смесей достигается примерно одна и та же прочность независимо от скорости сушки, однако эта прочность имеет место при несколько большей влажности, если высушивание ведется с большей скоростью.