Качественные методы
Аппаратура
- Стакан. Вода. Испытуемый порошок. Стеклянная или металлическая пластинка.
2. Проведение испытания
Первый метод
В стакан с водой постепенно насыпают тонкий слой порошка (2–3 г): если порошок гидрофобный, то он образует на поверхности воды пленку, гидрофильные порошки тонут.
Второй метод
Навеску в 5–10 г порошка разравнивают тонким слоем на поверхности сухого стекла или металлической пластинки и наносят на этот порошок несколько капель воды. На гидрофобных материалах вода остается в виде капли и свободно перемещается по порошку при наклоне пластинки. Гидрофильные порошки быстро впитывают воду.
Третий метод
В сухой стакан насыпают (на половину высоты) порошок, туда же осторожно по стенке стакана приливают воду. С гидрофобными порошками вода не смешивается, через 1–2 часа воду можно слить, а порошок высыпать. Гидрофильные порошки в этих условиях впитывают воду, превращаясь в тесто или суспензию.
Количественные методы
1. Аппаратура
- Горизонтальный проектор. Стекло. Вертикальный экран (лист бумаги). Проба порошка. Вода. Секундомер. Пипетка. Микроскоп.
2. Проведение испытания
Метод проекций
Для определения краевого угла методом проекций используют горизонтальный проектор любого типа (рисунок 2.3.1). При этом берут пробу порошка весом 10–20 г, уплотняют и выравнивают стеклом. На вертикальном экране (листе бумаги) проводят карандашом линию горизонта – проектируемую горизонтальную поверхность. Затем с помощью пипетки на поверхность наполнителя наносят каплю воды (по возможности всегда одинаковой величины) и одновременно включают секундомер.
Исследованиями установлено, что оптимальное время формирования капли для достижения наиболее полного равновесия – 3 минуты. Поэтому после трех минут выдержки на экране проводят касательную к контуру капли в точке раздела трех фаз: твердой, жидкой и газообразной (рисунок 2.3.2). Определение повторяется дважды.
Микроскопический метод
При микроскопическом методе определения величины краевого угла под микроскопом измеряют диаметр основания капли и ее высоту (высоту сегмента).
3. Обработка результатов
Метод проекций
За значение краевого угла смачивания принимается среднее из двух измерений.
Микроскопический метод
Краевой угол рассчитывается по формуле:
для угла 
900 
;
для угла > 900 
, где
L – половина диаметра основания капли;
h – высота сегмента (капли).
Лабораторная работа № 2.4
«Определение фракционного состава пипеточным методом»
Общие сведения
Седиментационный анализ основан на том, что скорость падения зерен в жидкой среде изменяется в зависимости от их размеров. Скорость падения 
шарообразных частиц в неподвижной жидкости подчиняется формуле Стокса:
, где
r – радиус частиц, см;
d1 и d2 – соответственно, плотности вещества частицы и жидкой среды;
з – вязкость среды, пуаз;
g – ускорение свободного падения.
Наибольшее распространение в седиментационном анализе получил
пипеточный метод определения фракционного состава тонкодисперсных частиц. Этот метод является чрезвычайно простым, но позволяет определить лишь процентное содержание частиц в определенных интервалах размеров, например, фракции с частицами <0,01 мм, <0,005 мм и т. д.
Сущность метода
Сущность пипеточного метода заключается в том, что по истечении определенного срока отстаивания суспензии, необходимого для падения в жидкости частиц материала заданного размера, отбирается проба суспензии с установленной глубины. При этом концентрация в отобранной пробе частиц заданного размера и более мелких равна первоначальной концентрации их во всем объеме жидкости, так как более мелкие частицы, успевшие осесть на большую глубину, будут замещены такими же частицами из вышележащих слоев. Зная начальную концентрацию суспензии и концентрацию проб, взятых на различной глубине, спустя различное время отстаивания, можно определить содержание отдельных фракций в исследуемом материале.
1. Аппаратура
- Прибор для седиментационного анализа пипеточным методом (рис. 2.4.1) состоит из штанги 1 с вращающимся вокруг нее столиком 2, на котором укреплено 4–6 цилиндров 3 емкостью один литр каждый. На штанге, верхняя часть которой снабжена миллиметровой шкалой, закреплена зажимным
винтом 4 подвижная муфта 5, служащая для установки пипетки 6 на необходимой высоте.
2. Проведение испытания
В пипетку емкостью 20–25 мл набирают пробу с помощью водоструйного насоса или аспиратора 7, соединенного с пипеткой каучуковой трубкой 8. Из аспиратора суспензия через трубку поступает в сосуд 9. Отобранную таким образом пробу выпаривают, высушивают при 100–150 0С до постоянного веса, охлаждают и взвешивают.
Время отбора и глубина отбора берутся из таблицы, рассчитанной по формуле Стокса.
Таблица 2.4.1 – Сроки отстаивания и глубина взятия проб для различных
фракций (при t = 20 0С)
Размер частиц, мм | Глубина погружения пипетки | Сроки отстаивания |
< 0,05 | 15 см | 66 секунд |
< 0,01 | 15 см | 11 минут |
< 0,005 | 10 см | 5 часов |
< 0,001 | 10 см | 21 час |
При седиментационном анализе материалов, подвергающихся гидратации под действием воды, в качестве жидкости применяются абсолютный спирт или керосин.
3. Обработка результатов
Содержание отдельных фракций вычисляется по формулам:
фракция с частицами < 0,01 мм 
;
фракция с частицами < 0,005 мм 
, где
a и b – вес фракций, соответственно, меньше 0,01 и 0,005 мм;
P – вес абсолютно сухой навески, г;
V – объем взвеси после разведения, мл;
25 – емкость пипетки, мл.
Раздел III
ИСПЫТАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
Общие сведения
Волокна – органические и неорганические, природные и искусственно полученные нитевидные материалы (асбест, джут, пенька, сизаль, костра, кенафа, целлюлоза, сталь, стекло, полипропилен, полиамид, и др.), вводимые в состав строительных конструкций и материалов (балок, труб, полов, штукатурных покрытий и т. п.) с целью повышения их строительно-технических и эксплуатационных характеристик. Волокна характеризуются природой материала, формой (диаметр, длина), фактурой (гладкие, шероховатые и т. д.), прочностными показателями, гибкостью, упругостью, химической стойкостью и др. Введение волокон в растворимые смеси придает им тиксотропные свойства, увеличивает силы внутреннего сцепления, повышает водоудерживающую способность, понижает водоотделение, снижает расслаиваемость. В растворах дисперсное армирование увеличивает предел прочности при растяжении и сжатии, снижает усадочные деформации, предотвращает трещинообразование, увеличивает эластичность, сопротивление удару и истиранию, повышает морозостойкость. Основные характеристики представлены в приложении 2, таблице 1.
Содержание волокна, в зависимости от его вида и цели введения, составляет 0,05–0,5%. Препятствием к широкому применению в растворах и бетонах волокнистых материалов, в особенности искусственного приготовления, служит их высокая стоимость, поэтому на практике волокна вводятся только в тех случаях, когда требуемый эффект не может быть обеспечен другими
способами.
Лабораторная работа № 3.1
«Определение длины и диаметра волокна»
Сущность метода
Длина волокна – показатель необходимый для расчета и определения диаметра волокна. Определяется с помощью микроскопа с линейной шкалой, штангенциркулем.
Диаметр волокна определяется с помощью высокоточных микроскопов или расчетным путем.
1. Аппаратура
- Волокно. Микроскоп со шкалой. Штангенциркуль. Стекло или белый лист.
2. Проведение испытания
Взять навеску 1 г. волокна. Распушить его на стеклянной поверхности. Используя микроскоп или штангенциркуль определить длину волокна. Испытания провести трижды. По окончании измерения определить среднее арифметическое значение. Диаметр волокна определить по формуле.
3. Обработка результатов
По результатам испытаний заполняется лабораторный журнал, таблица 3.1.1.
Таблица 3.1.1
№ п/п | Тип волокна | Длина волокна | Диаметр |
мм | м | мм | |
1 | |||
2 | |||
3 |
Согласно существующим представлениям, волокна образуются путем вытягивания из расплава под действием направленных (тангенциальных) сил, а математическая модель вытягивания описывается уравнением для растяжения вязкопластичного стержня:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
