Анализ этапов формирования плотности сухого песка и смесей, совершенствование методов оценки структур по характеристикам «дальнего» и «ближнего» порядка и координационным числам позволили [11] оценить закономерности укладки зерен песка и построить диаграмму структур песка и смесей в насыпном состоянии (рис.5.1). Значение усредненного координационного числа (Пк 3,12 8ЗС.) в рыхлых смесях составляет 1-2. Это свидетельствует о наличии в рыхлой смеси ажурной структуры, объем пор которой превосходит объем, занятый зернами с оболочками связующего. На рис.5.1 кривая 1 относится к сухим пескам, кривая 2 — к песчано-бентонитовой смеси (7% бентонита
|
Рис.5.1. Характеристика структуры сухих песков и смесей со связующим: I — рыхлые смеси; II — сухие пески в насыпном состоянии; III — насыпные плотности смесей; IV — насыпные плотности сухих песков |
и 4% воды), кривая 3 — к песчано-глинисюй смеси (12% каоли- нитовой глины и 5% воды). Если пески в насыпном состоянии характеризуются координационным числом 4,5-7,1, то рыхлые смеси имеют координационное число, равное 0,8-2,2. Чем выше содержание глинисто-водного связующего, тем при большей плотности достигается то же самое координационное число.
При этом можно выделить три этапа уплотнения песчано- глинистых смесей, отражающихся соответствующими участками кривых уплотнения.
1. Инкубационный этап, во время которого снимаются арочно-цепочечные структуры рыхлых смесей и они приобретают предварительно уплотненное состояние. Смеси с разным количеством глинисто-водного связующего, уплотняемые в различных условиях, имеют начальный общий участок кривых уплотнения в диапазоне давлений прессования от 0 до 0,02-0,03 МПа, когда достигается плотность смеси, равная примерно 1230 кг/м3 с координационным числом в структуре 3,7-4,4 и вероятностью плотной упаковки 0,36-0,38. Для рыхлых сухих песков такое координационное число и вероятность плотной упаковки являются минимально возможными. По сравнению с исходной структурой плотность на этом участке увеличивается на 200-600 кг/м3.
2. Основной этап,
во время которого структура смеси переходит от предварительно уплотненного
состояния в первично упорядоченное с наличием дальнего порядка. Происходит
окончательное заполнение зернами пор, размер которых больше диаметра зерен, и
выжимание значительной части объема глинисто-водного связующего из зон
контактов зерен. При достижении плотности смеси 1350- 1620 кг/м3
возникает структура с координационным числом 4,7-5,7 и вероятностью плотной
упаковки 0,39-0,44.
3. Завершающий этап наиболее длительный, во время которого упорядоченная структура перестраивается с увеличением плотности укладки при сохранении дальнего порядка. Происходит перегруппировка зерен песка в более компактные упаковки с ростом координационного числа от 5,7 до 7, что в пересчете на плотность смеси дает 1700-1800 кг/м3.
Известно, что в процессе уплотнения формовочной смеси в опоке при наличии модели практически каждый ее элементарный объем находится в условиях сложного напряженно- деформированного состояния. В связи с этим основной задачей теории уплотнения является построение математических моделей смесей и процессов уплотнения для описания напряженно- деформированного состояния в целях выбора рациональных схем и режимов уплотнения по критериям распределения плотности смеси в форме. Для определения закономерностей процессов уплотнения форм необходимо использовать уравнения, связывающие плотность смеси 8 в данном (обычно элементарном) объеме с главными сжимающими напряжениями ст, действующими в том же объеме. Для установления таких зависимостей с учетом того, что формовочная смесь по своему составу и свойствам близка к грунтам, предложено [12, 13] пользоваться некоторыми основными закономерностями, характеризующими поведение грунтов под нагрузкой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
