Порядок выполнения работы. 1. Определение марки бентонитовой глины

1. Определение марки бентонитовой глины.

Приготовить 2 кг смеси, состоящей из 95 частей песка и 5 частей бентонитовой глины, перемешивая ее в течение 2 мин в лабораторном катковом смесителе. Затем добавить 50 мл воды и перемешать увлажненную смесь в течение 20 мин.

Из приготовленной смеси изготовить три образца в цилиндрической гильзе Æ 50´50 мм, на лабораторном копре трехкратным ударом груза, испытать на приборе для определения прочности и определить среднеарифметическое значение трех испытаний.

В специальной металлической гильзе с отрывным кольцом на лабораторном копре изготовить 3 образца Æ 50´50 мм и испытать их на приборе для определения прочности при разрыве в зоне конденсации влаги, определить среднеарифметическое значение трех испытаний.

Определить термическую устойчивость бентонита, для чего навеску глины массой по 200 г поместить в выпарительную чашу, которую установить в предварительно нагретую до температуры 550 ⁰С муфельную печь и прокалить в течение часа. После прокаливания чашу с глиной поместить в эксикатор и выдержать до комнатной температуры. Приготовить два состава смесей по 2 кг с исходной и прокаленной глиной, после чего изготовить сырые образцы и испытать их прочность при сжатии.

Рассчитать термическую устойчивость (Т) по формуле

,

где s₁ – предел прочности при сжатии во влажном состоянии (с прокаленной глиной), МПа; s₂ - предел прочности при сжатии во влажном состоянии (с исходной глиной), МПа.

По результатам испытаний определить марку бентонитовой глины по таблице 2.3.

a. Определение марки каолинитовой глины.

Приготовить 2 кг смеси, состоящей из 95 частей песка и 5 частей каолинитовой глины, перемешать ее в течение 2 мин в лабораторном катковом смесителе. Затем добавить 50 мл воды и перемешать увлажненную смесь в течение 20 мин.

Из приготовленной смеси изготовить шесть стандартных цилиндрических образцов на лабораторном копре трехкратным ударом груза. Три образца испытать на приборе для определения прочности в сыром состоянии и рассчитать среднеарифметическое значение.

Три образца поместить в предварительно нагретый до 180 ⁰С сушильный шкаф и выдержать их в течение 1,5 часа. Извлечь из сушильного шкафа образцы, охладить на воздухе до комнатной температуры и определить прочность при сжатии в сухом состоянии. Рассчитать среднеарифметическое значение

По результатам испытаний определить марку каолинитовой глины согласно таблицы 2.3.

Содержание отчета

По законченной работе оформить отчет, в котором должно быть отражено следующее:

1. Название работы.

2. Цель работы

3. Краткая теоретическая часть.

4. Методика проведения работы.

5. Результаты работы.

6. Выводы по работе.

Вопросы для контроля

1. Разновидности формовочных глин.

2. Как маркируются глины?

3. Механизм формирования вяжущих свойств формовочных глин.

4. Методика определения марки глины.

Лабораторная работа № 3

Исследование влияния времени перемешивания на технологические

Свойства смеси

Цель работы: экспериментально установить зависимость технологических свойств смеси от режима смесеприготовления.

Общие сведения

Процесс приготовления смесей для разовых форм и стержней заключается в смешивании твердых (наполнитель, порошкообразные добавки) и жидких (связующее, растворитель) составляющих. При перемешивании составляющих смеси на поверхностях частиц наполнителя образуются пленки связующего, объединяющие между собой смежные зерна. Связывание разрозненных зерен наполнителя в единую систему (смесь) обусловлено возникновением сил сцепления между поверхностью зерен и пленкой связующего (адгезией), а также наличие сил связи между частицами самого связующего вещества (когезией).

Применительно к условиям приготовления формовочных и стержневых смесей процесс смесеприготовления может быть условно разделен на собственно перемешивание, обволакивание и активацию, которые в зависимости от режима совершаются последовательно или одновременно.

Смесеобразованию обычно сопутствуют весьма важные в технологическом отношении физико-химические явления. Так, при смешивании кварцевого песка с водой ее молекулы ориентируются определенным образом по отношению к ионам, расположенным на поверхности зерен кварца, покрывая их слоем «жесткой» воды и образуя водородные связи. При сближении увлажненных зерен водные оболочки вступают в электростатическое взаимодействие, связывая между собой эти зерна.

Еще более сложные процессы происходят при взаимодействии наполнителя и многокомпонентных связующих (бентонитовых, смоляных, жидкостекольных и др.). В идеальном случае при смешивании каждое зерно наполнителя должно быть окружено оболочкой связующего.

В общем случае приготовление формовочной смеси представляет собой процесс образования термодинамически устойчивой скелетной системы коагуляционного типа. При неизменном составе и отсутствии химических взаимодействий она обратима по прочности, т.е. может многократно разрушаться и восстанавливаться. Таким образом, процесс перемешивания это непрерывное разрушение коагуляционных контактов, сопровождающиеся ростом межфазной поверхности раздела связующее-наполнитель за счет более равномерного распределения связующего по объему смеси и более полного обволакивания зерен наполнителя. Важным элементом смесеприготовления является порядок ввода составляющих смеси.

Первым после наполнителя вводится твердый порошкообразный материал (глина, отвердителя, специальные добавки). При смешивании этот материал вследствие возникновения поверхностного электростатического заряда (трибоэффекта) равномерно распределяется по поверхности наполнителя при минимальных энергозатратах.

Вторым вводится жидкое связующее. Если оно состоит из нескольких компонентов, то первым вводится материал, обладающий меньшим краевым углом смачивания. Последующее распределение в смеси вещества с большим краевым углом смачивания потребует меньших энергозатрат, поскольку происходит по слою жидкости, функционирующему как смазка.

Важными технологическими факторами, определяющими как эффективность процесса смесеприготовления, так и качество смеси, является содержание в ней связующего материала и длительность перемешивания компонентов. Говоря об оптимальной длительности перемешивания компонентов, следует иметь ввиду, что максимально высокие свойства смесь приобретает только в период равномерного распределения пленки связующего по поверхности зерен наполнителя, т.е. в этот период все контакты зерен огнеупорного наполнителя смеси имеют пленку связующего материала.

Увеличение продолжительности смешивания сверх оптимальной приводит к тому, что получаемая системой энергия начинает расходоваться не на формирование требуемой структуры смеси, а на удаление воды или растворителя из пленки связующего. Это приводит к появлению в связующей системе внутренних напряжений, ослабляющих когезионные и адгезионные связи и, как следствие, к падению прочности и других физико-механических свойств приготавливаемых смесей.

Постановка работы

Приборы и материалы, используемые в работе: катковый смеситель, прибор для определения прочности на сжатие в сыром состоянии; копер лабораторный; гильза для изготовления стандартных цилиндрических образцов; весы лабораторные; песок кварцевый; бентонитовая глина; вода с рН = 6,0-7,0.