View/Open - omikk

More documents

Recommendations

Info

1. A penetrogramok a felszívott folyadék térfogatát (q) a felszívódási idõ (t) négyzetgyöke függvényében tüntetik fel, ugyanis a tapasztalati Washborn-féle összefüggés [3] szerint: (ahol Α: a porózus minta keresztmetszeti felülete). A penetrogramoknak általában három szakasza van: 1. a kezdeti primer átnedvesedés szakasza (az abszciszszatengelyhez α o - szöggel hajló egyenes), a befejezõ telítettségi 3. szakasz (vízszintes, vagy a vízszintestõl csak igen kis szöggel elhajló, megközelítõleg egyenes) és a görbült 2. átmeneti szakasz a kettõ között. A 3. telítettségi szakaszról leolvasható az m tömegû és H magasságú minta (próbatest vagy porréteg) primer átnedvesedése alatt maximálisan felvett folyadék térfogata (q o ). Ha a telítettségi szakasz nem vízszintes egyenes, hanem csak megközelítõleg az, akkor q o érték az ábrán feltüntetett módon, grafikus extrapolációval határozható meg. Ebbõl számíthatók a következõ jellemzõk: a primer abszorpciós kapacitás (E o , „Enslinérték”, cementnél „v/c tényezõ”), a látszólagos porozitás (ε o ), valamint a telítettség (φ), vagyis a primer folyadékfelvételre vonatkoztatott mindenkori relatív víztartalom: ∆q Az 1. primer átnedvesedési szakasz M = = konst. iránytangensébõl számítható a felületegységre vonatkoztatott penetrációs együttható (P), ∆ valamint a pórusrendszer ekvivalens kapilláris sugármérettel jellemzett [19] diszperzitásfoka (r o ): P E o = qo m q = A ε o = t 2 α o M ε o ⎛ M. H ⎞ = tg = = r , r = ⎜ ⎟ o o C A A C qo 2η ( C = állandó a folyadék minõségétõl függ; σ: a folyadék felületi feszültsége, η: a viszkozitása). σ A 2. átmeneti szakaszban a penetrációs együttható a telítettség függvényében változik, amit elsõ közelítésben úgy értelmezünk, hogy elõször a pórusrendszer durva pórushálózatát árasztja el a behatoló víz, majd az egyre finomabb hálózatban éri el a folyadék a minta Η-magasságát, és egyben e hálózat telítõdik is. A polidiszperz pórusrendszer folyadékfelvételét ekvivalens kapilláris sugárméret-eloszlás jellemzi. Ha a kísérleti görbére különbözõ q oi ordinátaértékekbõl kiinduló érintõket szerkesztünk, az egyenesek M i irányszögébõl megállapítható a q oi -hez tartozó kapillárissugárméret [19]: Építõanyag 53. évf. 2001. 2. szám P t q o AH φ = ⎝ q q o ⎠ Mi H ri = C( q − q Az ennél kisebb sugarú kapillárisok térfogathányada pedig: qo − qi φi = q A kettõ alapján a φ = f (r) kumulatív gyakorisággörbe megszerkeszthetõ. 2. A termogramok a kísérleti idõ négyzetgyöke függvényében ábrázolják a minta hõmérsékletét (T), ill. a vele arányos mûszerkitérést (k T ). A penetrogramokkal való összehasonlítás alapján állapíthatók meg a primer (T 1 ), ill. szekunder folyamatokkal kapcsolatos hõeffektusok (T 3 ); ezeket a (T 2 ) hõmérsékleti minimum szokta elválasztani az átmeneti szakaszban. A kaloriméteres méréseknél a termogramokon jelenítjük meg a kalibrációs felmelegítést is. 3. Az elektrogramok a nedves minta elektromos vezetõképességének idõbeli változását szemléltetik. A vizsgálat feltétele, hogy a behatolt folyadék már eleve másodfajú vezetõ (elektrolit) legyen, ill. a mintából kioldott anyagok folytán vezetõvé váljon. Az 1. és 2. szakasz határán a konduktivitás hirtelen növekedése jelzi azt a pillanatot, amikor a mintában felemelkedõ folyadék a felsõ lapot eléri. Ilyenkor a minta folyadéktartalma q o , vagy azt megközelítõ érték. A konduktancia 3. szakaszban tapasztalható változásainak értelmezésénél a minta ismert egyéb tulajdonságaiból – pl. cement hidratációja: Tamás [20] – kell kiindulni. Példák az imbibometria gyakorlati alkalmazására Az alábbi néhány kísérleti példával [21] az imbibometria tárgykörét és gyakorlatban való alkalmazásának lehetõségeit, az imbibogramok feldolgozásának módszereit, valamint a vizsgált anyagok egyes speciális tulajdonságáról nyerhetõ információkat kívánjuk szemléltetni, természetesen a teljesség igénye nélkül és kerülve a tapasztalt jelenségek értelmezésének bõvebb kifejtését. o 1. A penetrogramokkal jól kimutathatók a különbözõ elektrolitok és más szennyezõk hatása a talajok és vízzáró rétegek vízháztartására. A 4. ábrán egy kaolin- és bentonitminta kísérleti görbéi láthatók, az agyagásványok különbözõ elektrolitokkal való elõkezelése után (a kísérleteknél a bányanyers agyagmintákat különbözõ elektrolitoldatokkal gyúrtuk össze, kiszárítottuk és megõröltük). Míg a kaolin penetrogramja „szabályos”, addig a bentonité anomális, ugyanis lényegében nincs állandó penetrációs értékkel jellemezhetõ primer átnedvesedési szakasza. Mivel az alo i 2 ) 33
kevéssé duzzadó kaolinok átnedvesedését ezek a jelenségek csak kismértékben módosítják. Mindkét agyagásványnál tapasztalható, hogy az átnedvesedésre a kationok méretüktõl és töltésétõl függõen gyakorolnak befolyást. 4. ábra. Különbözõ elektrolitokkal elõkezelt kaolin és bentonit penetrogramjai a-zettlitzi kaolin; b-istenmezejei bentonit kálifém-karbonáttal kezelt Ca-bentonitok igen jól duzzadnak, ezért az átnedvesedett alsó liogélben a pórusméret s vele együtt a penetrációs együttható is a folyadékfelvétel folyamán egyre csökken, sõt teljesen meg is szûnhet, és a minta felsõ része hosszú idõ múlva is száraz marad (ezért használják az alkáli-bentonitokat pl. talajvíz elleni szigetelésre a mélyépítésben, talajok vízháztartásának javítására stb.). A kloridok viszont a bentonitokat koaguláltatják, s ezért az alsó bentonitgélben durvább pórusok vannak, s ezek tovább növekednek, ha a behatoló folyadék a bentonitból elektrolitot old ki. A kloridokkal kezelt bentonit pora már képes teljesen átnedvesedni, de primer szakaszának S alakú a görbéje. Gyakorlatilag nagyon fontos, hogy a gélkoaguláció a duzzadt bentonit liogél réteg vízszigetelõ képességét is rontja. A 2. A penetrogramok alkalmasak a merev porózus testek pórusrendszerének struktúraanalízisére, tehát az abszorpciós kapacitás (E 0 ), a pórusrendszer diszperzitásfoka és a pórusméret (r)-eloszlás gyors megállapítására (a drága higanyos poroziméter, körülményes vizsgálati módszer [31] helyett). Az 5.ábrán szemléltetjük a tiszta kaolinból égetéssel elõállított kerámiatestek szinterelõdésének tanulmányozására végzett kísérleteink néhány eredményét [22]. Mintaanyagunk aggregált kaolinitszemcsékbõl álló kereskedelmi (zettlitzi) iszapolt kaolin volt, melybõl nedvesformázással és különbözõ hõmérsékleten való égetéssel próbatesteket készítettünk, ezek lineáris külsõ zsugorodását (∆l/l) lemértük, és a pórusméret-eloszlást, valamint a diszperzitásfokot (r o ) a penetrogramok alapján megállapítottuk. Az égetési hõmérséklet függvényében a külsõ zsugorodás növekedését az ekvivalens kapilláris sugárméret csökkenése kíséri (5e ábra T-jelû rajza). Ha a nyers kaolint változó koncentrációjú vizes szódaoldattal összegyúrva dezaggregáltuk, akkor pórusrendszere is finomodott és egyúttal homogénebb lett (5 a-b ábra). Ha pedig ezenfelül a dezaggregált kaolin gyurmáját szûk szájnyílású csigasajtón is átvezettük, akkor az égetett próbatestben a mozgásiránytól függõ anizotrop (orientált) struktúra jött létre, ugyanis a sajtolásnál fellépõ belsõ nyíróerõk irányában nagyobb, arra merõlegesen pedig kisebb pórusméreteket állapítottunk meg (5c ábra). Megnöveli a kerámiatest átlagos pórusméretét és a polidiszperz pórusrendszer kialakulásának kedvez, ha a kaolinhoz homokõrleményt keverünk (5d rajz). A gyakorlatilag nem zsugorodó kvarc szemcséi olyan másodlagos vázat hoznak létre a jól zsugorodó kaolinmátrixban, ami fékezi a külsõ zsugorodást, az önmagában jól zsugorodó kaolin pedig a vázra töpörödik, nyitott pórusokat hagyva maga után (megjegyezzük, hogy a kvarc reverzibilis dilatációja miatt szintén maradhatnak durva pórusok a kerámiatestben). A kísérlet eredményeit az 5e ábra görbéivel összegezzük, mégpedig az ekvivalens sugárméret (r o ) és a külsõ zsugorodás (∆l/l) összefüggése alapján. A kezeletlen (nyers) kaolin „T” görbéje mutatja a hõmérséklet növelésének, a „cc” görbe a szódaoldat koncentrációjának, a „H” görbe pedig a kvarcõrlemény növekvõ tömegarányának hatását a pórusszerkezetre, ill. a szinterelésre (az égetési hõmérsékletet az ábrán feltüntettük). 3. Néhány (különbözõ kristály- és halmazszerkezetû) szilikátásvány õrleményének penetro- és termogramja 34 Építõanyag 53. évf. 2001. 2. szám
Page 1 and 2: Imbibometria Juhász A. Zoltán SZI
Page 3: mûködõ mérõrendszere van: az e
Page 7 and 8: 6. ábra: Szilikátásványok õrle
Page 9 and 10: [26] sok minta és idõ szükséges
Page 11 and 12: 11. ábra. Potenciálkapillárisok

View/Open - omikk

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?