báo cáo silicat, sự dẻo của đất sét

Việc nắm rõ những đặc điểm về sự chảy của hệ sét nước dưới một áp lực nào đó là rất quan trọng trong sản xuất gốm sứ và các ngành có dùng đất sét khác, nhất là để điều chỉnh tốt các quá

1 Sự chảy của chất lỏng Newton

1.1 Khái niệm lưu biến học:

Là một khoa học nghiên cứu về sự chảy và các biến dạng kèm theo của chất lỏng Việc nắm rõ những đặc điểm về sự chảy của hệ sét nước dưới một áp lực nào đó là rất quan trọng trong sản xuất gốm sứ và các ngành có dùng đất sét khác, nhất

là để điều chỉnh tốt các quá trình tạo hình theo những công nghệ khác nhau như đúc rập, nén ép, đúc dẻo hoặc đúc rót

Thậm chí điều đó còn có lợi ích cả trong xây dựng dân dụng, khai thác mỏ, công nghiệp dầu khí, sản xuất sơn,… muốn hiểu được bản chất phức tạp của sự chảy trong các loại huyền phù,

kể cả sét nước ,thì trước hết cần nghiên cứu sự chảy của các chất lỏng tinh khiết

www.themegallery.com

1 Sự chảy của chất lỏng Newton

độ ma sát nội của chất lỏng Người ta cũng dùng khái niệm lưu độ nghĩa là khả năng chảy, như một đại lượng ngược với

độ nhớt

11ch111

1 Sự chảy của chất lỏng Newton

 1.3 Đo độ nhớt:

Phương pháp đơn giản nhất đo độ nhớt của chất lỏng Newton bao gồm việc đo tốc độ mà nó có khi chảy theo ống dưới áp lực không đỗi Có thể dùng phương trình của Pois đối với sự chảy trong ống có tiết diện tròn đồng đều

11ch111

2 Sự chảy không tuân theo định luật Newton và một số liên quan

 Như chúng ta đã biết, các chất lỏng như nước, rượu,

glyxerin,… ở nhiệt độ không đổi đều tuân theo định luật newton về chảy nhớt Dạng đơn giản của hệ thức đó sẽ thu được nếu trong hệ thức Newton đã nêu ta thay F/A=f và dv/dr=D, cụ thể là f=η.D

11ch111

2 Sự chảy không tuân theo định luật Newton và một số liên quan

 2.1 Sự chảy dẻo:

Khi khảo sát thực nghiệm mối quan hệ giữa f và D như đối với các huyền phù bùn nhão sét – nước ở trạng thái kết tụ ta thấy rằng đa số các hệ đó đều cho những đường cong chảy kiểu dẻo Đặc điểm quan trọng là các đường cong đó là chỗ chúng không

đi qua gốc tọa độ, mà qua điểm f’ nào đó trên trục ứng lực Điều đó có nghĩa rằng phải có một ứng lực tối thiểu nhất định tắc động vào hệ thì sự chảy mới bắt đầu Ứng lực đó người ta gọi là ứng lực chuyển dịch giới hạn

11ch111

2 Sự chảy không tuân theo định luật Newton và một số liên quan

11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

 3.1 Cơ chế sự chảy dẻo:

Đối với không ít các hệ huyền phù khuynh hướng chung là dần dần lắng xuống, tạo thành những tập hợp kết tụ Ở trang thái tĩnh các tập hợp này tạo ra mạng ba chiều của các hạt Quá trình đó: tăng tốc độ chuyển dịch ứng với giảm ứng lực chuyển dịch, cứ tiếp tục cho tới khi toàn bộ các hạt sét với cấu trúc tập hợp chuyển thành những hạt huyền phù được định hướng theo phương dòng chảy, thì đường cong chảy bắt đầu tuyến tính

11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

3.2.Hiện tượng xúc biến:

 Hiện tượng các huyền phù sét ở trạng thái tĩnh sau một thời

gian sẽ đặc sánh lên, khó chảy Nhưng khi khuấy mạnh các huyền phù đặc sánh đó sẽ trở nên dễ chảy hoàn toàn, nếu thôi không khuấy, nó sẽ trở lại đặc sánh như cũ Tính chất thuận nghịch đó rất phụ thuộc vào thời gian, nghĩa là sự diễn biến không tức thời mà theo thời gian Người ta gọi đó là sự xúc biến

11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

 Hệ xúc biến nếu tăng tốc độ chuyển dịch khuấy mạnh lên thì

độ nhớt giảm thiểu và ngược lại

 Trên đường cong chảy của chúng phải xuất hiện đại lượng

ULCDTH, và có độ cong rõ rệt ở khu vực có tốc độ chuyển dịch nhỏ nhất, gọi là độ cong sát đáy

11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

3.3 Ảnh hưởng của nồng độ chất rắn tới độ nhớt.

 Đối với những huyền phù loãng (dưới 2% theo thể tích) chứa

các hạt không tích điện hình cầu, hệ thức liên quan giữa nồng độ và độ nhớt Hệ thức Eisntein ɳs= ɳm (1 + kC)

 Đối với những huyền phù đặc hơn (50%), thì ảnh hưởng của

nồng độ với độ nhớt theo định luật lũy thừa

ɳs= ɳm (1 + kC) + k1C + k2Cn

 Những huyền phù đặc hơn nữa (>50%) người ta phải dùng

tới phương trình Muni:

ɳs/ ɳm=exp[ac/(1-Kc)]

11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

3.4 Ảnh hưởng của TĐCT đối với độ nhớt:

 Các cation gây kết tụ OH3+, Ca2+, Mg2+ thúc đẩy tạo ra

những liên hợp giữa các hạt với nhau, làm cho ứng lực chuyển dịch tới hạn có giá trị cao và dẫn tới xuất hiện cấu trúc xúc biến vì vậy độ nhớt của hệ sẽ tang lên tương ứng

 Trở lại với một dạng của phương trình Bingham:

 Sự phụ thuộc của vào 1/D ở những huyền phù có mặt các

cation Na+ với những lượng khác nhau, người ta rút ra kết luận rằng các cation có mặt trong hệ ảnh hưởng rất mạnh tới

độ nhớt biểu kiến



11ch111

3 Sự chảy dẻo của huyền phù

 Sự già hóa “huyền phù sét”: Tất cả những xác định các tham

số của sự chảy ta đều tiến hành với giả thiết các huyền phù

ổn định, những tính chất lưu biến của chúng thay đổi theo thời gian là không rõ rệt khi già hóa thì độ nhớt của các hệ kết tụ biến đổi nhiều hơn của các hệ đã phân tán, sự già hóa liên quan trực tiếp với các tập hợp hạt sét đã vón lại, mà

trong hệ phân tán thì điều này rất khó xảy ra

11ch111

Thể dẻo của đất sét

1 Định luật Bingham về thể dẻo:

 Trạng thái dẻo của đất sét là một đặc tính rất quan trọng của

nó đối với các sản xuất gốm sứ và vật liệu xây dựng

1.1 Các kiểu biến dạng đàn hồi:

 a Biến dạng tức thời: biến dạng thuận ngịch.

 b Biến dạng đàn hồi chậm: với tốc độ biến dạng chậm dần,

khi lực thôi tác dụng sẽ phục hồi nhưng rất chậm

 c Biến dạng dẻo: biến dạng không hồi phục sau khi lực thôi

tác dụng

11ch111

Thể dẻo của đất sét

1.2 Sự chảy của đất sét dẻo:

 Ở huyền phù sự chảy dẻo là do tác dụng của trọng lực nên

chiều dòng chảy là đi xuống Còn sự chảy của khối dẻo là do tác dụng của một lực cơ học nào đó nên chiều chảy là chiều của lực

11ch111

Thể dẻo của đất sét

 2 Xác định chỉ số độ dẻo:

 Như đã nói, độ dẻo của đất sét trước hết và có tính chất

quyết định là do hạt sét được bao bọc bởi một vỏ nước đủ dày, nghĩa là khối sét sẽ càng dẻo nếu nó hút được càng nhiều nước tới mức chưa chuyển sang thể chảy lỏng

11ch111

Thể dẻo của đất sét

 Đây là cơ sở để xác định chỉ số độ dẻo theo Atterberg, có nội

dung như sau: nếu thêm từ từ nước vào đất sét khô, thì đầu tiên đạt tới giai đoạn đất sét trở nên mềm dẻo và giữ nguyên

độ nhớt Chính giai đoạn này ứng với lượng nước tối thiểu bao quanh hạt sét một lớp đủ dày Lượng nước đó được biểu diễn theo % trọng lượng sét khô Cứ tiếp tục thêm nước, sét dẻo càng trở nên mềm hơn và cuối cùng bắt đầu chảy dưới tác dụng của trọng lực

11ch111

Thể dẻo của đất sét

3 Lý thuyết về độ dẻo:

3.1 Định nghĩa: Độ dẻo của đất sét có được khi trộn một

lượng nước vừa đủ, là khả năng biến dạng theo lực tác dụng và giữ nguyên hình dạng và không bị nứt nẻ khi dung lực tác dụng

11ch111

Thể dẻo của đất sét

 3.2 Vai trò của nước:

Nước có vai trò quyết định gây ra tính dẻo của đất sét Trong khối dẻo của đất sét gần như không còn chứa những hạt keo độc lập nữa mà chử yếu tồn tại đưới dạng những hạt sét tinh vi thể tích điện âm được bao quanh bằng một màng phân tử nước

bị lực tĩnh điện hút vào

11ch111

11ch111

Thể dẻo của đất sét

 c) Các cation trao đổi

Các cation thay thế đồng hình vốn nằm trong mạng hoặc được trao đổi

và hấp phụ vào mạng sét, mặc khác có thể làm thay đổi cấu trúc nội của mạng theo hướng làm tăng hay giảm độ dẻo.

11ch111

Cấu trúc phân tán Cấu trúc kết tụ

- Lực đẩy lớn: các hạt bé nhỏ vì không vón lại với nhau được nên sắp xít nhau hơn, ít khoảng trống nên cần ít nước để hóa dẻo hơn

- Kém bền với nước và có giới hạn chảy nhỏ

- Điển hình là đất sét NA (dể hóa dẻo)

- Lực hút lớn nên các hạt vón mạnh với nhau nên cần nhiều nước để hóa dẻo vì những hạt lớn xắp xếp hổn độn nên có nhiều khoảng trống

- Bền với nước và có giới hạn chảy lớn.

- Điển hình là đất sét ca(khó hóa dẻo)

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe