Файл: Физико-химические методы исследования цементов учеб. пособие.pdf

НИИЦементомПрибор состоит из кольцевых магнитов /, со­ единенных одноименными полюсами, в поле которых распо­ ложен медный стержень 2, соединенный с рабочим телом с по­ мощью муфты. Рабочее тело выполнено из платины в виде ци­ линдрического колокола 3 диаметром 14 мм с толщиной стен­ ки 0,2 мм. Колокол с помощью контактной сварки приварен к платиновому стержнюСтержень закреплен на двух плоских пружинах 4 и несет на себе две катушки 5 по 800 витков каж­ дая. Вес муфты с рабочим телом и жесткость пружин выбра­ ны таким образом, что собственная частота колебаний систе­ мы совпадает с частотой промышленного тока 50 гц. Вискози­ метр снабжен печью 6 с платннородневым нагревателем, рас­ считанным на нагрев материала до 1500°С- Печь расположена на подъемной платформе, которая при помощи винта переме­ щается вдоль направляющих по вертикали. Сырьевая смесь помещается в платиновый тигель 7 диаметром 30 мм, в кото­ ром получается расплав.

(рис75). Напряжение на входе прибора составляет 0,3—1,3 в.

Напряжение во вторичной обмотке дифференциального тран­ сформатора при постоянном входном .напряжении зависит только от амплитуды рамки -вибрационного вискозиметра, ко­ торая по настройке прибора в резонанс является функцией: только вязкости жидкой фазы портландиементного клинкераДля повышения чувствительности прибора это напряжение подается сначала на балансный катодный детектор, которым собран на лампе ЕНІП. Выходным измерителем вязкости ра­ сплава является микроамперметр типа М—24, который вклю­ чен в катоды лампы Л[. Для уменьшения погрешности нзме-

рения вязкости от изменения сетевого напряжения анодное питание стабилизируется стабилизатором СГІПСопротивле­ ние R4 служит для установки стрелки вибрационного вискози­ метра на ноль. Чувствительность датчика регулируется изме­ нением сопротивления 1ДПрибор настраивается на измерение вязкости в пределах 0—50 пуазГрадуировка шкалы вибра­ ционного вискозиметра осуществляется по касторовому маслу.

Исследуемый материал засыпается в тигель в виде поро­ шка. После плавления и необходимой выдержки печь подни­ мают до соприкосновения расплава с колоколом. Расход ис­ следуемого материала на одно определение составляет 30 г• Измерение вязкости расплава проводится при снижении тем­ пературы расплава со скоростью 1 град/мин, начиная с темпе­ ратуры 1500°С.

2. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

В зависимости от состава, а также от температуры вяз­ кость расплавов, в особенности силикатных, -может изменять­ ся в очень широких пределах-

Зависимость вязкости клинкерных расплавов от темпера­ туры в истинно-жидком состоянии подчиняется экспоненци­ альному уравнению Я- И. Френкеля:

и_ т) = Ае1<Т

А — постоянная, зависящая от химической природы расплава; U — энергия активации вязкого течения;

Т — абсолютная температура.

У-равнение Френкеля применимо лишь для -вязкости неас- ■социнрованных жидкостей или, вернее, для таких жидкостей, в которых ассоциация либо полностью отсутствует, либо сте­ пень ее в рассматриваемом температурном интервале остает­ ся неизменной. Для вязкости стеклообразных расплавов, сте­ пень ассоциации которых в широком температурном интервале значительно изменяется, уравнение простой экспоненты не­ применимо. В связи с этим К- С- Евстропьев предложил другое

уравнение вязкости расплавов:

в

Проверка применимости экспоненциального уравнения для описания зависимости вязкости от температуры показала, что

изображается ломаной линией. Гораздо лучше

вязкость расплавов описывается уравнением Евстрояльева:

Изменение вязкости в зависимости от температуры и сос­ тава -расплава можно наглядно наблюдать при выходе метал­ лургических шлаков из доменных или мартеновских печей. По­ скольку вязкость расплава является величиной, обратно про­ порциональной текучести, непосредственные наблюдения за скоростью выхода шлака из летки доменной печи пли из шла­ кового ковша дают представление и об изменении вязкости шлака в зависимости от его состава и температуры. Хорошо известію, что шлаки с большим содержанием кремнезема мед­ ленно изменяют свою вязкость в зависимости от уровня тем­ пературы, т. е. являются «длинными», основные же шлаки, на­ оборот, являются «короткими», так как вязкость их нарастает в небольшом интервале температур, они быстро густеют и те­ ряют свою текучесть.

На рис76 л-рпоедены кривые, характеризующие вязкость доменных шлаков различного химического состава -в-довольно широком интервале температурХарактер­

изучении зависимости между температурой и вязкостью клин­ керной жидкой фазы в .расплавах, близких по своему химиче­

зующейся при обжиге цементного клинкера, Н. А. Тороповым были получены кривые, представленные на рис. 77. Направ­ ление кривой изменения вязкости чистого эвтектического

расплава оказывается аналогичным направлению кривых для обычных технических стекол, находящихся в жидкоплавхом

Рис. 77. Влитие добавок иа вязкость клпикер .ого расплава при температуре ]400ГС

состоянии. Введение в эвтектический основной расплав раз­ личных добавок оказывает специфическое действие. Таи, до­ бавление 14,6% окиси железа значительно снижает вязкость расплава во всем известном нам интервале температур. При добавлении к исходному расплаву 0,72% фтористого кальция

дальнейшее повышение концентрации CaF2 вызывает пересы­ щение расплава фтористым кальцием, в результате чего про­ исходит интенсивная кристаллизация CaF2, вызывающая об­ щее загустение расплава.

Детальный анализ «влияния различных добавок на вяз­ кость исходного расплава (жидкой фазы клинкера) при 1400 и 1450°С, графически представленную на кривых вязкость — процент добавки (рис77 и 78), прежде всего показывает весь­ ма эффективное влияние добавок окиси железа на снижение вязкости клинкерного расплава. Закись марганца снижает вязкость исходного расплава (в действительности в опытных условиях присутствуют Мп20 3 пли Мп30 4, а не МпО) более интенсивно, чем окись железа, однако при более низких тем­ пературах (1300°С) МпО вызывает, даже при незначительном количестве (свыше 3%), интенсивную кристаллизацию рас­ плава-

щ го

- о

■20

'40

60

Рис. 7S. Влия-чіе добзвок на вязкость жидко» фазы цементного клинкера при 14сО=С

Влияние остальных добавок выражено менее резко. На кривых вязкости расплава при 1450°С снова выявляется спе­ цифичность действия фтористого кальция. Добавка фтористо­ го кальция в незначительных количествах (до 1%) оказывает более эффективное влияние на вязкость расплава, чем все другие добавки, но при увеличении концентрации этого ком­ понента появляется обратный эффект в результате возника­ ющей кристаллизации. При оценке действия различных коли­ честв вводимых добавок следует, конечно, учитывать и то, что в приведенных графиках указываются проценты добавок к жил­ кой фазе, а не к самому клинкеру-

При добавке к клинкерному расплаву рассмотренных окислов в результате электролитической диссоциации окисла происходит выделение аниона кислорода, при этом кислород разрушает крупные кремнекислородные комплексы. Пониже­ ние вязкости расплавов при этом вызывается уменьшением размеров кремнекнслородных комплексов.

Нами было изучено влияние на свойства жидкой фазы, соответствующей по составу жидкой фазе белого портландце­

нерализаторов. Добавки минерализаторов вводили в виде хи­ мически чистых солей в количестве 0,015 г-эісе/100 г смесиСмесь плавилась в платиновом тигле в высокотемпературной печи. Определение вязкости клинкерных расплавов осуществ­ ляли при снижении температуры от 1500 — до 1380°С.