Результаты проведенных исследований

Время от начала опыта , с	Температура Т, °С

Рост температуры наблюдается до полного завершения процесса гашения, а затем, температура снижается.

По данным изменения температуры строят график зависимости Т=f()_, по которому делают вывод.

Выводы по работе: оценить качество извести в зависимости от температуры, развиваемой при гашении; по скорости гашения и по содержанию активных СаО и MgO согласно требованиям ГОСТ 9179-77.

Контрольные вопросы по работе:

1. Какие вещества называются воздушными вяжущими?

2. Какое минеральное сырье используют для производства извести?

3. Процессы происходящие при обжиге извести.

4. Технология получения извести.

5. Реакция гашения извести. Каким процессом она сопровождается?

6. Что такое время гашения извести и от чего оно зависит?

7. Какие показатели характеризуют сорт извести?

8. Как определить активные СаО и MgO в извести?

9. Что такое недожжег и пережег. Как он влияет на качество изделий на основе известию?

10. Области применения извести.

11. Что такое известковое тесто и известковое молоко?

Лабораторная работа № 10 Определение вязкости стекла по методу растяжения стеклянного образца

Цель работы: ознакомление с методами определения вязкости; определение вязкости стеклянного образца по методу растяжения.

Основные понятия

Вязкость представляет собой свойство, характеризующее внутрен­нее трение жидкости. Если мысленно выделить в жидкости какой-либо слой и приложить к нему определенную силу, заставляющую этот слой двигаться, то вследствие трения в движение придут и слои, прилегающие к первому слою, причем скорость их движения будет постепенно умень­шаться но мере удаления от слоя, которому сообщено движение (т.е. бу­дет иметь место определенный градиент скорости). Связь между силой, приводящей в движение слои, и скоростями их движения будет выражать­ся для неупругой жидкости уравнением Ньютона:

где F – приложенная сила; S – площадь соприкосновения слоев жидкости; V₁ – скорость движения первого слоя; V₂ – скорость движения второго слоя; х – расстояние между слоями; – не зависящий от градиента скоро­сти коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом внутреннего трения или коэффициентом вязкости.

Коэффициент вязкости имеет размерность Па^.с. Коэффициент вязкости часто называют динамической вязкостью. Величина, обратная вязкости 1/называетсятекучестью. Иногда бывает удобно использовать величину, равную от­ношению вязкости жидкости к ее плотности . Эта величинаназываетсякинематической вязкостью и выражается м²/с.

При изготовлении большинства силикатных продуктов в процессе их обжига происходит частичное или даже полное плавление исходных материалов. Образовавшаяся при этом жидкая фаза оказывает большое влияние на технологический процесс, а также и на свойства готового про­дукта.

Изучение вязкости силикатных расплавов важно для процессов варки, осветления и выработки стекла, обжига огнеупоров и керамики, разрушения огнеупоров под действием шлаков, в явлениях диффузии, при взаимодействии кристаллических и жидких фаз. Вязкость шлаков имеет большое значение в работе доменных и других печей.

Силикатные расплавы, как правило, имеют высокую вязкость. Это объясняется тем, что в них присутствуют крупные полимерные кремне­кислородные анионы, крупные ассоциированные частицы и цепочки раз­личного размера и формы, которые мешают течению жидкости под дей­ствием напряжений сдвига.

Вязкость силикатных расплавов зависит от многих факторов. Од­ним из них является температура.

С повышением температуры вязкость силикатных расплавов пони­жается вследствие броуновского движения, ослабления и разрыва связей между структурными группами и распада ассоциаций, а при охлаждении - возрастает. Вязкость является сложной функцией от температуры, и универсальной формулы зависимости вязкости от температуры не суще­ствует.

Предложен ряд эмпирических зависимостей вязкости от температу­ры, которые, как правило, применимы только для определенного огра­ниченного интервала температуры. Так, например, изменение вязкости в зависимости от температуры Т для силикатных расплавов может быть выражено уравнением Френкеля:

где А и В – постоянные, зависящие от химической природы расплава. Это уравнение применимо для жидкостей, в которых ассоциация полностью отсутствует, либо степень ее в рассматриваемом интервале температур остается неизменной. Для силикатных расплавов степень ассоциации с изменением температуры меняется, поэтому указанное уравнение приме­нимо только в области очень высоких (когда процессы ассоциации малы) или очень низких (когда процессы ассоциации уже завершены и ее сте­пень остается неизменной) температур.

К.С. Евстропьев предложил упрощенную формулу температурной зависимости вязкости:

где А и В – постоянные, зависящие от химической природы расплава.

Кривые зависимости вязкости от температуры для силикатных расплавов имеют различный вид. Рассмотрим кривую зависимости вязкости от температуры для обычных силикатных стекол (рис. 10.1).

Т_g

Т_f

Т_s

Температура

10³

10⁹

10¹²

10¹⁵

0

Рис. 10.1. Зависимость вязкости стекла от температуры: 1 – температура отжига; 2 – наилучшая температура для обработки стекла

Температура Т_g (для промышленных стекол ~500 °С) является темпера­турной границей хрупкого состояния, ей отвечает вязкость примерно 10¹³ Па^.с. Температура T_f представляет, собой температуру размягчения стекла (для промышленных стекол 650...700 °С) при этом вязкость падает до 10⁹ Па^.с и стекло приобретает способность вытягиваться в нити и спекаться. Интервал температур T_g-T_f называется интервалом размягчения или ано­мальным интервалом, ввиду скачкообразного изменения ряда свойств стекла в этом температурном интервале. Температуру T_s, можно назвать условной температурой плавления стекла (около 1400 ^оС для обычных промышленных стекол) и верхним пределом их способности кристалли­зоваться. Вязкость, соответствующая этой температуре, равна 10¹-10² Па^.с. Выработка стекла осуществляется в интервале вязкости 10²-10⁴ Па^.с, изготовление изделий – 10⁵-10⁶ Па^.с.

Вязкость силикатных расплавов также во многом зависит от их со­става. Зависимость эта сложная и правилу аддитивности не подчиняется. Вязкость силикатных расплавов зависит от состава самого расплава, вида вводимых добавок, их количества и ряда других факторов.

Достаточно полно изучено влияние таких оксидов, как SiО₂, А1₂О₃, SrO и ряда других, введение которых повышает вязкость силикатных сте­кол при всех температурах. Введение таких оксидов, как Na₂О, К₂О, Li₂O, РbО, ВаО понижает вязкость расплавов при всех температурах.

Борный ангидрид В₂0₃ и оксид кальция СаО играют двоякую роль. При высоких температурах В₂O₃ значительно понижает вязкость стекол. При низких температурах введение его в количестве до 15% понижает вязкость стекла, а при дальнейшем увеличении содержания В₂О₃, проис­ходит повышение вязкости.

СаО при низких температурах повышает вязкость стекла, а при вы­соких температурах добавка 8-10% СаО приводит к снижению вязкости, при больших содержаниях СаО в шихте вязкость расплава возрастает.

Влияние на вязкость катионов различных металлов можно распо­ложить по следующей схеме:

_{Li > Na > K > Pb,}

т.е. в ряду одновалентных катионов наиболее сильно понижает вязкость стекла литий Li⁺, у которого ионный радиус является наименьшим.

У двухвалентных катионов, наоборот, больше всего вязкость по­нижает свинец, а их действие можно представить следующим образом:

_{Pb > Ba > Ca > Mg.}

Для определения вязкости силикатных расплавов существует много методов. Наиболее распространенными являются метод падающего шара, метод вращающегося цилиндра и метод растяжения стеклянного образца, которые используются для различных значений вязкости.