Анализ теории формирования сырой прочности ПБС, страница 5

Упомянутые дисперсные системы способны проявлять вязкие или упругие свойства в зависимости от напряжения, а их модель представляет собой вязкопластическое тело Бингама.

Механические свойства модели Бингама отражают реологию коагуляционых структур водо-глинистых дисперсий и характеризуется следующими независимыми друг от друга константами:

·  модулем упругости (эластичности) Е (дин/см²);

·  вязкостью h (пз);

·  граничного напряжения Р (дин/см²);

·  пределом текучести Р_k, позволяющим производить расчет периода релаксации q=h/Е, деформируемости 1/Е, текучести 1/h и пластичности Р_k/h;

Совокупность выше перечисленных констант и характеристик достаточно полно оценивает структурно-механические свойства водо-глинистых дисперсий, но нет необходимости использовать столь полную характеристику для оценки прочностно-вяжущих свойств бентонитовых суспензий.

В виду того, что в интервале интересующих нас концентраций дисперсные системы бентонитовых глин проявляют тиксотропные вязкопластичные свойства, их вязкостной характеристикой будет являться эффективная вязкость h¢, зависящая от скорости сдвига g и времени деформации структуры при заданной величине g. Реологическая характеристика таких систем будет выглядеть в виде реограмм: напряжение сдвига t — скорость сдвига g или кривых консистенций в координатах h¢—g.

Для практических целей суспензию целесообразно представить телом Бингама и аппроксимировать его реаграмму двухпараметрическим управлением в интервале наиболее приемлемых скоростей сдвига. Соотношение эффективной вязкости и параметров модели Бингама в этом случае будет выражено:

В виду того, что изменения h отражает изменения частичной концентрации дисперсной фазы, изменения t₀ отражает характер взаимодействия частиц, эти параметры позволяют косвенно судить о физико-химических процессов в системе. Их отношение t₀/h является показателем пластичности системы (Кп—коэффициент пластичности по М.П.Волоровичу) и позволяет оценить степень отклонения эпюры скоростей в сравнении с ньютоновской жидкостью и степень коагуляции структурообразования в системе. Таким образом можно предположить, что определение эффективной вязкости в качестве определяющей вязкостной характеристики, через механические параметры вязкопластического тела Бингама имеет принципиальное значение, так как позволяет установить взаимосвязь между структурой и свойствами глинистого сырья и способами его переработки в материалы с требуемыми характеристиками.

Показатель прочностных свойств структуры бентонитовой суспензии предопределяющий когезеонную прочность песчано-глинистых смесей отражает структурирующую функцию суспензии. Предельные величины прочности структуры бентонитовых суспензий ограничиваются: нижний предел – необходимостью обеспечения заданной прочности структуры (прочность смеси), верхний предел – необходимостью поддержания текучести системы в рамках «технологичной». Теоретический анализ уравнений описывающих реологию Бингамовских жидкостей позволяет выделить два способа оценки прочностных свойств суспензии:

·  по показателю статического напряжения сдвига за нормированное время упрочнения структуры (1 мин) s, соответствующему пределу текучести Рт и коэффициенту пластичности Кп.

·  по разности граничных Ньютоновских вязкостей системы , соответствующих не разрушенной и предельно разрушенной системам.

Минимально необходимый уровень прочности структуры в динамике и практическое требование иметь систему с достаточно быстроформирующейся и прочной структурой, могут быть суспензии. Нормирование коэффициента можно представить например, в виде отношения статического напряжения сдвига за технологично приемлемый промежуток времени

Таким образом комплекс показателей качества суспензий, достаточно полно отражающей технологические свойства связующего, включает в себя:

·  показатель эффективной вязкости дисперсии при стандартизованной скорости сдвига,

·  минимально допустимое статистическое напряжение сдвига за определённое время упрочнения структуры,

·  допустимый коэффициент тиксотропного структурообразования.