Способ определения вязкости дисперсных систем

 

Изобретение относится к способам испытания материалов, в первую очередь для определения реологических характеристик дисперсных систем. Цель изобретения - сокращение трудоемкости и упрощение определения вязкости,. Способ включает следующие операции; внедрение в дисперсную систему с постоянной скоростью индентора, регистрацию глубины и нагрузки внедрения, внедрение клиновидной пластины с углом между наклонными плоскостями не более 1,5 и расчет параметров, входящих в формулу для определения вязкости. Вязкость рассчитывают как отношение суммы произведений, усилия внедрения индентора на глубину этого внедрения и поверхностной энергии на границе индентор - дисперсная система на площадь зоны соприкосновения, к произведению градиента скорости деформирования наобъем деформированной части дисперсной системы, а также из определения поверхностной энергии внедрением клиновидной пластины 1 3,11, ф-лы, 1 табл. с ю

Союз СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1 I (19) (11) Ai (sg 4 G 01 11 11!12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и AS ГОРОНОНУ CBHPETEAbCTBY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4243675/31-25 (22) 12,05,87 (46) 30,10.88. Бюп, К 40 (71) Рюкский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) Д.И,Штакельберг, И.С.Булаев, С,В.Мандригин и К.В.Гюнсбург (53) 532.137 (088.8) (56) Берией И;.И. Исследование структурно-механических свойств пластично-вязких срец на конических пластометрах. — Строительные материалы, 1973, 11 - 7, с. 45-47.

Авторское свидетельство СССР

Р 1073625, кл. G 01 N ll/12, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к способам ислытания материалов, в первую очередь для определения реологических характеристик дисперсных систем. Цель изобретения — сокращение труцоемкости и упрощение определения вязкости, Способ включает следующие операции: внедрение в дисперсную систему с постоянной скоростью индентора, регистрацию глубины и нагрузки внедрения, внедрение клиновидной пластины с углом между наклонными плоскостями не более 1,5 и расчет параметров, входящих в формулу для определения вязкости. Вязкость рассчитывают как отношение суммы произведении, усилия внедрения индентора на глубину этого внедрения и поверхностной энергии на границе индентор — дисперсная система на площадь зоны соприкосновения, к произведению градиента скорости деформирования на. объем деформированной части дисперсной системы, а также из определения поверхностной энергии внедрением клиновидной пластины.

1 з.п. ф-лы, 1 табл.

14 34331

Изобретение относится к способам

«пспыга«н«я матерHBJIQB в первую очер едь для оп ределения р е олог иче ских характеристик дисперсных систем и

Ф 5

««ожет быть использовано в промышлен«1ости строительных материалов, химической, пищевой и других отраслях промышленности, Цель изобретения — сокращение тру- 10

Доемкости и упрощение определения ,язкости. !. Сущность предлагаемого способа за1 ключается в следующем.

Дпя индентора, внедряемого в дисЦерсную систему, можно записать следующее уравнение деформирования:

Г Н =,PV — fz. (2) 25 г олучаем уравнение

F kI = ((V f(o, (3) Из которого можно получить формулу я вязкости. При внедрении клиновид« ой пластины с углом при вершине не

„о более 1,5 можно считать (вывод сделан EIa основании проведенных исследований). что она не вызывает объемных

Деформаций и вся работа, затрачивае« ая на внедрение пластины, идет на с1бразование двух новых поверхностей, 11оэтому можно записать уравнение (4) 1.п 11„, = f So„9 где 1 „„ усилие внедрения пластины

«Ia . глубине II„» Н; глубина внедрения пластины при усилии F„„, м; площадь зоны соприкосновение« пластина — дисперсная система; — поверхностная энергия на глубине пластина — дисперсная система, Н/и, 40 пп

Боп откуда

Рпп Нпп

f (5)

SIIÏ

Дпя определения объемной вязкости необходимо достичь равенства деформирования дисперсной системы во всех направлениях. Это достигается, приме55

««ением конического индентора с углом о 1 при вершине 53 13, так как у него: всегда высота внедренной части инденIIopcT àâ«Iâ в уравнение (1) значение 20

1 давления в системе, выраженное через

Вязкость: гара равна его диаметру на уравйе грашщы конус " дисперсная системаокружающая среда, чем достигается равное деформирование дисперсной системы во всех направлениях.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут дисперсную систему, для которой определяют вязкость, индентор, выбранный для определения вязкости, с известными геометрическими размерами и клиновидную пластину с углом при вершине. не более 1,5 . Клиновидную пластину изготавливают из материала индентора и внедряют со скоростью, равной скорости внедрения индентора. Внедрение производят на устройстве, обеспечивакяцем внедрение индентора и клиновидной пластины с постоянной и известной ;- О величине скоростью. При внедрении индентора ре.— гистрируют глубину внедрения и нагрузку, которая соответствует этой глубине. Зная геометрические размеры и глубину внедрения индентора, рассчитывают площадь зоны соприкосновения индентор - дисперсная система и деформированный объем дисперсной сис. темы по объему внедренной части кону са, Рассчитывают градиент скорости деформирования по отношению скорости к глубине внедрения индентора, В дисперсную систему внедряют кл«п«овидную пластину и,определяют по формуле (5).поверхностную энергию на границе конус — дисперсная систeMa.

По формуле рассчитывают вязкость, зная ранее определенные величины, которые в нее входят.

Для определения объемной вязкости применяют конический индентор с углом при вершине 53 13 . Порядок операций сохраняется тот же °

Пример. Берут дисперсную систему в виде обыкновенного кварцевого песка влажностью 67, цементно-песчаного раствора с водотвердым отношением 0,3 и глины с влагосодержанием

2 87о

Песком и цементно-песчаным раствором заполняют форму размерами 200х х200х200 мм, а глину берут в виде монолитного массив размерами 250х200х х150 мч. Перед внедрением инденторов формы с песком и цементно-песчаным раствором вибрируют 3 с.

Берут два индентора, выполненные в виде конуса, с углом при вершине 45 где

V—

BHSK0CTbó

)x)0

Па ° сОбъем деформированной

Усилие

Поверхнос ная энергия, fx х10,К/м

Угол при вершине конуса

Дисперсная система

Площадь соприко сновения внедрения .Р, Н части к.онус— дисперсная система Q x

104 системы, Ux10,м

0,103

0,124

0,180 О, 17

0,262 0,98

1,408

1,756

0,98

Песок

53 13

0,98

Цементно-песчаный раствор

0,244

0,228

1, 425

0,21

О, 180

1, 408

1,756

1,408

1,756

2,45

53 13

0,262 0,65

2,45

9,8

0,18

8,16

Глина

53 13

11,76 1,199

0,262

8,16 и 53 13 .н высотой 50 мм и клиновидную пластину из той же стали с углом о при вершине 1,2, высотой 50 мм, ши" риной 30 мм и толщиной у основания клина 2 мм. Для внедрения используют испытательную машину типа P-0,5.

Нагрузку регистрируют с помощью тензометрического датчика. Скорость внедрения устанавливают равной !

О

0,083 см/с. Поочередно инденторы и пластину внедряют на глубину Н =

1 см в каждую дисперсную среду и регистрируют усилие, соответствующее этой глубине внедрения. Градиент скорости деформирования определяют как отношение скорости внедрения к глубине внедрения и получают

0,083 с . Экспериментальные и рассчитанные результаты испытаний сведе- 20 ны в таблицу.

Формула изобретения

Способ определения вязкости 25 дисперсных систем, включающий внедрение в дисперсную систему с постоянной скоростью индентора, измерение глубины внедрения, соответствующей нагрузке на индентор, и определение градиента скорости деформирования, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью сокращения трудоемкости и упрощения определения вязкости, дополнительно с постоянной скоростью внедряют в дисперсную систему клиновидную пластину с углом между наклонными о плоскостями не более 1,5, определяют поверхностную энергию на границе индентор — дисперсная система, а при внедрении индентора определяют пло" щадь зоны соприкосновения индентор— дислерсная система и объем деформированной части дисперсной системы, и искомую величину определяют по формуле

g Н+ f )

g V вязкость дисперсной системы, IIa c; усилие внедрения на глубине

Н, Н; глубина внедрения при .усилии

Р, м; площадь зоны соприкосновения индентор — дисперсная систе" ма, м объем деформированной части

Э, дисперсной системы, м поверхностная энергия на границе индентор — дисперсная система, Н/м; градиент скорости деформирования, с

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения объемной вязкости, применяют конический инден; о тор с углом при вершине 53 13 !