Thixotrope Flüssigkeit
Thixotrope Flüssigkeiten(aus dem Griechischen θίξισ - berühren und τροπέ - Veränderung) - Flüssigkeiten, in denen bei konstante Geschwindigkeit Durch Verformung nimmt die Scherspannung mit der Zeit ab.
Die Viskosität einiger Flüssigkeiten ändert sich unter konstanten Umgebungsbedingungen und Schergeschwindigkeit mit der Zeit. Wenn die Viskosität einer Flüssigkeit mit der Zeit abnimmt, wird die Flüssigkeit als thixotrop bezeichnet, und wenn sie im Gegenteil zunimmt, dann - reopex.
Beide Verhaltensweisen können sowohl zusammen mit den oben beschriebenen Arten der Flüssigkeitsströmung als auch nur bei bestimmten Schergeschwindigkeiten auftreten. Das Zeitintervall kann bei verschiedenen Stoffen stark variieren: Manche Stoffe erreichen einen konstanten Wert in Sekunden, andere in mehreren Tagen. Reopex-Materialien sind im Gegensatz zu thixotropen Materialien, zu denen Schmiermittel, viskose Druckfarben und Farben gehören, recht selten.
Bei der Untersuchung des Einflusses zweier Parameter (Zeit und Schergeschwindigkeit) auf die Viskosität von Materialien für thixotrope Flüssigkeiten Es ergeben sich die folgenden Kurven. [ angeben]
Die absteigenden und aufsteigenden Kurven fallen nicht zusammen und bilden eine „Hystereseschleife“, die durch eine Abnahme der Viskosität der Flüssigkeit bei langfristigen Verformungen verursacht wird. Dieses Phänomen kann reversibel sein oder auch nicht: Einige Systeme können nach einer Ruhephase ihre ursprüngliche Viskosität wiedererlangen, andere Systeme nie.
Siehe auch
Unter thixotropen Umwandlungen versteht man physikalisch-chemische Phänomene, die mit mechanischen Einwirkungen auf Böden verbunden sind. Durch solche Einflüsse – Schütteln, Quetschen, Vibration etc. – entstehen zwei aufeinanderfolgende Prozesse – Erweichen und Festigen. Erweichungsprozesse sind eine Folge mechanischer Einwirkungen und erfolgen sehr schnell. Wenn der äußere Einfluss aufhört, beginnt sofort der umgekehrte Prozess – die Bodenverhärtung. Die Aushärtung ist ein langsamerer Prozess und erfolgt unterschiedlich schnell. Diese Erholung verläuft zunächst relativ schnell und verlangsamt sich dann. Um die Phänomene der Thixotropie bei der Planung eines Untergrunds zu berücksichtigen, ist es notwendig zu wissen, unter welchen Böden, deren Bedingungen und der Art der mechanischen Einwirkungen die thixotrope Erweichung besonders gefährlich wird und ob der Verfestigungsprozess vollständig reversibel ist, d. h. ob er bis zur Vollendung geht, und wenn ja, wie lange wird es dann dauern, bis die ursprünglichen Eigenschaften des Bodens vollständig wiederhergestellt sind? Leider ist es zum gegenwärtigen Stand der Forschung noch nicht möglich, die gestellten Fragen umfassend zu beantworten, das verfügbare Material ermöglicht es uns jedoch, einige Empfehlungen zu geben.
G. Freundlich fand heraus, dass sich Thixotropie in Böden manifestiert, in denen der Gehalt an Tonpartikeln 2 % übersteigt. Es wird vermutet, dass alle Lehmböden potenziell thixotrop sind. Für eine bestimmte Ausprägung der Thixotropie sind jedoch bestimmte Bedingungen und vor allem recht starke äußere Einflüsse erforderlich. Es liegt auf der Hand, dass nicht nur die Anfälligkeit von Böden für thixotrope Umwandlungen, sondern auch das Ausmaß dieser Umwandlungen berücksichtigt werden sollte. Gleichzeitig sollten solche Umwandlungen nicht zugelassen werden, bei denen eine Abnahme der Festigkeit und Verformungsbeständigkeit gefährlich wird.
Untersuchungen legen nahe, dass die Anfälligkeit von Böden für Thixotropie durch ihre Beschaffenheit, ihren Zustand sowie die Intensität und Art äußerer Einflüsse bestimmt wird. Die Beschaffenheit von Böden bezieht sich in erster Linie auf ihre granulometrische Zusammensetzung und die mineralogische Zusammensetzung der Tonfraktion.
Die meisten Forscher gehen davon aus, dass die Neigung von Böden zur Thixotropie vom Gehalt an Tonpartikeln abhängt. Darüber hinaus ist die Tendenz zur thixotropen Festigkeitsabnahme umso geringer, je größer die Anzahl dieser Partikel im Boden ist. A. I. Lagoisky erklärt dies damit, dass bei einem geringen Gehalt an Tonpartikeln relativ wenige Verbindungen zwischen Bodenpartikeln und Aggregaten bestehen. Bei einer großen Anzahl von Tonpartikeln bildet sich ein starres Gerüst, das allerdings schwerer zu zerstören ist mögliche Chancen Deshalb wachsen sie.
Um nicht nur die qualitative, sondern auch die quantitative Seite des Einflusses des Tonpartikelgehalts in Böden auf thixotrope Umwandlungen zu ermitteln, wurden Experimente durchgeführt. Die thixotrope Erweichung wurde unter einmaligem Schütteln des Bodens und unter Vibrationsbelastung untersucht (Abb. 17). Die thixotrope Erweichung während eines einzelnen Aufpralls wurde anhand der Änderungen der Durchgangsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle beurteilt. Der folgende Indikator wurde übernommen:
Dabei sind v1 und v2 die vor bzw. nach dem Aufprall gemessenen Ultraschallwellengeschwindigkeiten.
Für die Vibrationsexposition wurde hierfür folgender Indikator übernommen:
Dabei sind E01 und E02 die Bodenverformungsmodule, die vor der Vibration und während der Vibrationseinwirkung gemessen wurden.
Aus Abb. 17 lässt sich schließen, dass sandige Lehmböden mit einem Tonanteil von 3-7 % sowie schluffige Böden den stärksten thixotropen Umwandlungen unterliegen. Unter Vibrationseinwirkungen kann die Widerstandsfähigkeit des Bodens gegenüber äußeren Belastungen um 60 und sogar 90 % verloren gehen. Also wann ungünstige Bedingungen Es kann zu einem nahezu vollständigen Widerstandsverlust dieser Böden gegenüber äußeren Belastungen kommen. Die angegebenen Daten beziehen sich auf Böden, deren Feuchtigkeitsgehalt die optimalen Werte (W=1,2/1,3W0) überschreitet.
Mit zunehmendem Gehalt an Tonpartikeln in Böden nimmt im Allgemeinen deren Neigung zu thixotropen Umwandlungen ab. Ab einer bestimmten Menge an Tonpartikeln nimmt die Intensität der thixotropen Umwandlungen jedoch wieder zu. In diesem Fall handelt es sich um Lehmboden mit 26 % Tonpartikeln; Ein ähnliches Phänomen wurde in Experimenten von G. I. Zhinkin und L. P. Zarubina beobachtet, bei denen sich herausstellte, dass es sich bei diesem Boden um schweren Lehm mit einem Tonpartikelgehalt von 20 % handelte.
Aus Abb. 17 zeigt, dass Vibrationsstöße gefährlicher sind als Einzelstöße. Bei Stößen nimmt mit zunehmendem Tonpartikelgehalt im Boden die thixotrope Erweichung monoton ab und ist daher für Lehme und besonders schwere Lehme praktisch nicht mehr gefährlich. Auch Vibrationseinwirkungen können bei schweren Böden gefährlich sein.
Offensichtlich hat die mineralogische Zusammensetzung des Tonanteils von Böden keinen entscheidenden Einfluss auf den Grad der thixotropen Erweichung von Böden. Einige Forscher glauben, dass die Fähigkeit von Montmorillonit, thixotrope Umwandlungen einzugehen, ausgeprägter ist als die von Kaolinit und Hydromicas. Es gibt auch die Meinung, dass Kaolinitböden die größten thixotropen Umwandlungen aufweisen und Montmorillonit die geringsten. Hydromica nimmt eine Zwischenposition ein.
Thixotrope Umwandlungen werden durch die Bodendichte beeinflusst. Experimente ließen den Schluss zu, dass Böden mit einer Dichte im Bereich (0,85–0,93)δmax den größten thixotropen Umwandlungen unterliegen. In lockereren und dichteren Böden nimmt die Neigung zu thixotropen Umwandlungen merklich ab. Die Bodenfeuchtigkeit hat großen Einfluss auf die thixotropen Umwandlungen (Abb. 18). Bei weniger als optimaler und gleicher Luftfeuchtigkeit werden thixotrope Umwandlungen nur in sandigen Lehmen beobachtet. Mit zunehmender Luftfeuchtigkeit darüber hinaus optimaler Wert die Intensität der thixotropen Umwandlungen nimmt spürbar und kontinuierlich zu.
Unter Vibrationsbelastung großer Wert hat eine Schwingungsfrequenz. Indem wir die Schwingungsfrequenz schrittweise von Null auf mehrere hundert Hertz ändern und die Intensität der Bodenerschütterung, die im Allgemeinen durch die Amplitudenwerte der Beschleunigungen ihrer Partikel charakterisiert wird, konstant halten, können wir zwei Werte von Schwingungsfrequenzen unterscheiden, bei denen Es werden anomale Phänomene beobachtet.
Wenn ein Schwingungserreger mit einer Masse von 2 Tonnen bei gegebenen Bedingungen mit einer bestimmten Schwingungsfrequenz, die üblicherweise im Bereich von 12–28 Hz liegt, auf einer Böschung platziert wird, erhöht sich die Schwingungsamplitude des Erregers und ist darüber hinaus spürbar Es wird ein Zittern des gesamten Bodens beobachtet, wobei sich diese Erschütterungen über erhebliche Entfernungen übertragen. Somit wird bei diesen Frequenzen ein ähnliches Phänomen beobachtet, wie es bei Resonanzschwingungen elastischer Systeme auftritt. Aufgrund der Tatsache, dass der Boden ein System mit hohem Widerstand ist, in dem Schwingungen sehr schnell abklingen, kann dieses Phänomen im Gegensatz zu resonanten elastischen Systemen aufgerufen werden quasiresonant. Es ist interessant festzustellen, dass bei Quasiresonanzfrequenzen keine großen Veränderungen im Zustand und in den Eigenschaften des Bodens auftreten. Auch thixotrope Veränderungen im Boden treten praktisch nicht auf. Bei solchen Schwingungen ist der Boden ein System mit relativ geringer Schwingungsdämpfung, wodurch diese über weite Strecken übertragen werden.
Die zweite Frequenz, die für einen bestimmten Bodentyp und -zustand charakteristisch ist, bestimmt die Lokalisierung von Oszillationsbewegungen in einer relativ kleinen Zone, aber das in dieser Zone befindliche Bodenvolumen erfährt intensive thixotrope Umwandlungen, die mit einer reichlichen Feuchtigkeitsabgabe einhergehen und im Wesentlichen eine spontane Verdichtung des Bodens, die bei sehr geringer Belastung auftritt und in Zehnteln und manchmal in gemessen wird. Hundertstel kgf/cm2. Dieses Phänomen wird wie das vorherige nur in Böden beobachtet, deren Dichte im Bereich (0,85-0,93) δmax liegt.
Intensive thixotrope Umwandlungen werden nicht bei einer bestimmten Schwingungsfrequenz, sondern über einen weiten Frequenzbereich beobachtet. Es stellte sich heraus, dass dieses Intervall 175–300 Hz betrug. Es bezieht sich auf die Bodenfeuchtigkeit (1,0-1,3)W0. Es wurde keine offensichtliche Abhängigkeit dieses Intervalls von der granulometrischen Zusammensetzung des Bodens festgestellt. Es ist möglich, dass es von der Belastung abhängt.
Die gefährlichsten Frequenzen für die Stabilität des Untergrunds sind diejenigen, bei denen starke thixotrope Umwandlungen von Böden auftreten. Allerdings sind diese Häufigkeiten hoch und treten sehr selten auf. Offensichtlich ist es ratsam, sie beim Verdichten von Böden zu erzeugen, um die erforderliche Dichte zu erreichen zu den niedrigsten Kosten mechanische Arbeit.
Im Straßenbetrieb Anwendungshäufigkeit externe Belastung, nahezu quasiresonant, kann nur zufällig entstehen, daher muss man es in den meisten Fällen mit Lasten zu tun haben, bei denen Schwingungsfrequenzen auftreten, die zahlenmäßig kleiner als quasiresonant oder etwas höher als diese sind.
Die Auswirkungen dynamischer Belastungen, die zu oszillierenden Bewegungen des Bodens führen, auf Untergrundböden wurden nicht untersucht. Es liegen einige Daten zu diesem Thema vor Eisenbahnen. Wenn das Gleisbett aus angefeuchteten Lehmböden besteht, kann es bei der Durchfahrt eines beladenen Zuges mit einer Gesamtmasse von 4500–4800 Tonnen zu einer Verringerung des Schermoduls des Bodens durch die entstehenden Vibrationen um 45–48 % kommen. Wenn ein leerer Zug mit der gleichen Geschwindigkeit (70 km/h) fährt, verringert sich der Modul um 15–20 %, bei Personenzügen, also leichteren Zügen, um 8–16 %. Somit besteht eine Abhängigkeit der thixotropen Umwandlungen von Böden von der Intensität des Aufpralls, die in diesem Fall durch die Masse des fahrenden Zuges bestimmt wird. Offenbar tritt das gleiche Phänomen auf Autobahnen wenn Autos fahren. Es ist offensichtlich, dass die Schwingungsbewegungen der gefederten Massen und der Gesamtmasse des Fahrzeugs infolge der Elastizität der Federn und Reifen die Entstehung von Vibrationen im Boden begünstigen. Das Auftreten solcher Vibrationen wird durch unebene Straßenoberflächen begünstigt.
Von großem praktischem Interesse ist die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands des Bodens, also der Prozess der thixotropen Verfestigung. Es stellte sich heraus, dass der Zug daran vorbeigefahren war der Prozess ist im Gange bis zum Schluss, d.h. die ursprünglichen Eigenschaften des Bodens werden vollständig wiederhergestellt. Die Erholung erfolgt zunächst schnell und dann langsam. Der ursprüngliche Wert des Schermoduls wird in 60–70 Minuten wiederhergestellt. Bei einer geringeren Zugfrequenz als dieser Zeit kann es zu Restverformungen kommen.
Auf Hauptstraßen herrscht starker Autoverkehr, daher führen thixotrope Bodenveränderungen zu bleibenden Bodenverformungen und damit zu Verformungen der Straßenoberflächen. Wenn Autos fahren, werden immer thixotrope Umwandlungen von Böden beobachtet. Es ist jedoch wichtig, dass sie nicht über akzeptable Grenzen hinausgehen. In der Praxis haben sie keinen Einfluss mehr auf die Stabilität von Böden, wenn die Böden auf eine Dichte über 0,93 δmax verdichtet werden und ihr Feuchtigkeitsgehalt nicht höher als der optimale Wert ist. Daher ist eine gründliche Verdichtung der Böden und die Vermeidung von Feuchtigkeit darin sehr wichtig wirksame Mittel Reduzierung der thixotropen Erweichung. Wenn mindestens eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, ist es zur Vermeidung einer Zerstörung der Straßenoberflächen aufgrund intensiver Bodenfeuchtigkeit erforderlich, den Fahrzeugverkehr einzuschränken oder vollständig zu sperren.
Unter Thixotropie (Thixotropie, thixotrope Eigenschaft) versteht man einen starken Anstieg der Fließfähigkeit eines Stoffes unter mechanischer Einwirkung. Ein markantes Beispiel aus dem Leben - Zementmörtel.
Wenn Sie jemals einen Eimer Mörtel gemischt haben, ist Ihnen wahrscheinlich aufgefallen, dass dieser beim Rühren flüssig und fließend ist. Aber wenn man es eine Weile stehen lässt, wird es sehr dick. Selbst ein Mixer lässt sich nicht so leicht darin eintauchen. Wenn Sie einen Eimer mit Lösung auf den Boden schütten, bleibt dieser auf einem Haufen liegen. Wenn Sie diesen Stapel jedoch mit einem Spachtel vibrieren lassen, verteilt sich die Lösung problemlos und fließt sogar in kleine Spalten.
Ein weiteres Beispiel ist ein Sumpf. Als Kind hatte ich ein trauriges Erlebnis mit einem Schlammsumpf. Ich erinnere mich deutlich an ein seltsames Gefühl: Solange du dich nicht bewegst, saugt dich der Sumpf nicht auf, er braucht dich nicht. Aber sobald man anfängt, aktive Schritte zu unternehmen (ich habe versucht, mich an einem Busch in der Nähe festzuhalten), verschwindet der Halt unter den Füßen und man beginnt immer tiefer im Schlamm zu versinken. Oh, wenn meine Kameraden nicht zu Hilfe gekommen wären, würde ich diese Zeilen nicht schreiben ...
Im Allgemeinen ist die Bedeutung klar. In Ruhe thixotroper Stoff sehr viskos (manchmal fast fest), aber beim Schütteln, Schütteln, Rühren, Fließen usw. verflüssigt sich der Stoff stark und behält seinen flüssigen und flüssigen Zustand, bis er wieder für einige Zeit in Ruhe gelassen wird. An molekularer Ebene Dies wird durch schwache intermolekulare Bindungen erklärt, die unter dem Einfluss äußerer Kräfte leicht zerstört werden. Doch sobald diese Kraft verschwindet, beginnen sich die Verbindungen wieder wiederherzustellen und die Substanz wird gebräunt.
Das beliebteste thixotrope Additiv ist pyrogene Kieselsäure. Es sollte in Form einer sehr feinen Fraktion vorliegen – kolloidal (d. h. Flusssand funktioniert nicht). Ein so feines Pulver kann nur durch eine chemische Reaktion gewonnen werden. Zum Beispiel die Wechselwirkung von Siliziumtetrachlorid mit Wasserdampf.
Um zu Hause Siliziumdioxid zu erhalten, können Sie mit Wasser verdünnten Büro-Silikatkleber (der nichts anderes als eine Lösung von Natriumsilikat in Wasser ist) nehmen und etwas Essig hineinspritzen Zitronensäure. Durch die Reaktion entsteht Kieselsäure, die sofort in Wasser und Siliziumdioxid zerfällt, das ausfällt.
Siliziumdioxid ist die stabilisierende Komponente herkömmlicher Maler- und Druckfarben und verleiht ihnen die Fähigkeit, auch auf senkrechten Flächen fest zu haften.
Die Industrie produziert dieses Additiv unter dem Handelsnamen „Aerosil“.
Dieses Video demonstriert die Eigenschaften einer thixotropen Flüssigkeit (einer wässrigen Lösung bzw. einer Suspension von Siliziumdioxid):
Andere bekannte Substanzen mit thixotropen Eigenschaften: Honig, Mayonnaise, Gelatinelösungen, Ketchup (haben Sie schon einmal versucht, Ketchup aus einer Flasche auszugießen? Das ist es!), einige Rasiercremes, Senf und... das war's. Ich weiß es nicht mehr, was ist mit dir? 
Thixotropie wird Ketchup, Saucen und Mayonnaise übrigens durch die Zugabe spezieller Verdickungsmittel verliehen – einer Lösung aus Guar (E412) oder Xanthangummi (E415). Inhalt davon Lebensmittelzusatzstoffeüberschreitet in der Regel nicht 1 %.
(aus dem Griechischen thixis – berühren und tropisch – drehen, verändern * a. Thixotropie der Gesteine; n. Thixotropie der Gesteine; f. thixotropie des roches; i. capacidad tixotropica de rocas, tixtropia de rocas) – ein physikalisches und chemisches Phänomen, das in auftritt einige kolloidale disperse Systeme, zum Beispiel in kohäsiven Felsen Ah, und sie bestehen in ihrer spontanen Verflüssigung unter dem Einfluss mechanische Einwirkung(Schütteln, Rühren, Vibration, Ultraschall etc.) und anschließende Wiederherstellung der Struktur nach Beseitigung dieser Einflüsse. Thixotropie wird durch die reversible Aufweichung struktureller Bindungen zwischen mineralischen Partikeln kohäsiven Gesteins erklärt. Unter einem bestimmten mechanischen Einfluss geht gebundenes und immobilisiertes Wasser in freies Wasser über, was zu einer Abnahme der Festigkeit der strukturellen Bindungen und einer Verflüssigung des Gesteins führt. Das Aufhören des Aufpralls führt zu einem umgekehrten Übergang des Wassers vom freien in den gebundenen Zustand und zur Festigung des Gesteins (thixotrope Festigung).
Ein Indikator für die Neigung von Gesteinen zur thixotropen Erweichung ist die Instabilität. Sie wird normalerweise anhand des durchschnittlichen Radius der Basis einer zylindrischen Probe (mm) nach ihrer Vibration bei einer Vibrationsfrequenz von 67 Hz und einer Amplitude von 1 mm gemessen. Der Anfangsradius der Probe beträgt 8 mm und die Höhe des Zylinders beträgt 20 mm. Der Wert des Instabilitätsindex variiert zwischen 8 und 9 für nicht thixotrope Gesteine und 15 oder mehr für stark thixotrope Gesteine. Ein allgemeinerer Indikator ist die Grenze der Strukturfestigkeit unter dynamischem Einfluss, definiert als die maximale Wechselbeschleunigung, bei der die Festigkeit des Gesteins nicht abnimmt. Sie wird in m/s2 gemessen. Die thixotrope Verfestigung wird durch die Erholungszeit(en) charakterisiert, in der/denen während der Erholung die maximale Festigkeit des Gesteins erreicht wird.
Die Thixotropie wird durch die qualitative und quantitative Zusammensetzung ihrer dispergierten Phase, die Form der Partikel und ihre Hydrophilie, die Zusammensetzung und Konzentration der Porenfeuchtigkeit usw. bestimmt. Der Haupteinfluss wird durch die granulometrische Zusammensetzung des Gesteins ausgeübt. Thixotrope Phänomene charakteristisch für Gesteine mit einem Gehalt an Tonpartikeln von mindestens 1,5-2 %.
Thixotropie ist in der Natur weit verbreitet und hat sowohl negative als auch positive Auswirkungen auf technologische Prozesse beim Abbau nasser bindiger Gesteine. Beispielsweise führt die thixotrope Verflüssigung beim Transport solcher Gesteine zu einer starken Haftung an den Arbeitsflächen von Transportgeräten, wodurch sich deren Produktivität um das 1,5-fache verringert. Andererseits wird die Thixotropie beim Bohren und Rammen von Pfählen eingesetzt. Thixotropie ist die Ursache für Erdrutschphänomene.
Thixotropie (Thixotropie) (aus dem Griechischen. θίξις - berühren und τροπή - Veränderung) - die Fähigkeit eines Stoffes, unter mechanischer Belastung die Viskosität zu verringern (zu verflüssigen) und im Ruhezustand die Viskosität zu erhöhen (zu verdicken).
Thixotrope Flüssigkeiten
Thixotropie sollte nicht mit Pseudoplastizität verwechselt werden. Pseudoplastische Flüssigkeiten haben eine Viskosität nimmt mit zunehmender Scherbeanspruchung ab, während thixotrope Flüssigkeiten eine Viskosität haben nimmt mit der Zeit ab konstante Spannung Schicht.
Thixotrope Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, in denen bei konstanter Dehnungsgeschwindigkeit die Scherspannung mit der Zeit abnimmt.
Die Viskosität einiger Flüssigkeiten ändert sich unter konstanten Umgebungsbedingungen und Schergeschwindigkeit mit der Zeit. Nimmt die Viskosität einer Flüssigkeit mit der Zeit ab, spricht man von thixotrop, nimmt sie zu, spricht man von Rheopex.
Beide Verhaltensweisen können sowohl zusammen mit den oben beschriebenen Arten der Flüssigkeitsströmung als auch nur bei bestimmten Schergeschwindigkeiten auftreten. Das Zeitintervall kann bei verschiedenen Stoffen stark variieren: Manche Stoffe erreichen einen konstanten Wert in Sekunden, andere in mehreren Tagen. Reopex-Materialien sind im Gegensatz zu thixotropen Materialien, zu denen Schmiermittel, viskose Druckfarben und Farben gehören, recht selten.
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