Thixotrope vloeistof
Thixotrope vloeistoffen(uit het Grieks θίξισ - aanraken en τροπέ - verandering) - vloeistoffen waarin, op constante snelheid vervorming neemt de schuifspanning af met de tijd.
De viscositeit van sommige vloeistoffen verandert, onder constante omgevingsomstandigheden en afschuifsnelheid, met de tijd. Als de viscositeit van een vloeistof in de loop van de tijd afneemt, wordt de vloeistof thixotroop genoemd, en als deze daarentegen toeneemt, dan - reopex.
Beide gedragingen kunnen zowel samen met de hierboven beschreven typen vloeistofstroming optreden, als alleen bij bepaalde afschuifsnelheden. Het tijdsinterval kan voor verschillende stoffen sterk variëren: sommige materialen bereiken binnen enkele seconden een constante waarde, andere binnen enkele dagen. Reopex-materialen zijn vrij zeldzaam, in tegenstelling tot thixotrope materialen, waaronder smeermiddelen, stroperige drukinkten en verven.
Bij het bestuderen van de invloed van twee parameters (tijd en afschuifsnelheid) op de viscositeit van materialen thixotrope vloeistoffen de volgende curven worden verkregen. [ specificeren]
De dalende en stijgende curven vallen niet samen en vormen een ‘hysteresislus’, die wordt veroorzaakt door een afname van de viscositeit van de vloeistof tijdens langdurige vervormingen. Dit fenomeen kan al dan niet omkeerbaar zijn: sommige systemen kunnen hun oorspronkelijke viscositeit terugkrijgen na een periode van rust, andere systemen nooit.
Zie ook
Thixotrope transformaties verwijzen naar fysisch-chemische verschijnselen die verband houden met mechanische effecten op de bodem. Als gevolg van dergelijke invloeden - schudden, verpletteren, trillen, enz. - ontstaan er twee opeenvolgende processen: verzachting en versterking. Verzachtingsprocessen zijn een gevolg van mechanische invloeden en treden zeer snel op. Wanneer de externe invloed ophoudt, begint onmiddellijk het omgekeerde proces: verharding van de grond. Verharding is een langzamer proces en vindt plaats in verschillende snelheden. In eerste instantie gaat dit herstel relatief snel, maar daarna vertraagt het. Om rekening te houden met de verschijnselen van thixotropie bij het ontwerpen van een ondergrond, is het noodzakelijk om te weten onder welke bodems, hun omstandigheden en de aard van de mechanische effecten, thixotrope verzachting bijzonder gevaarlijk wordt, en ook of het verhardingsproces volledig omkeerbaar is, d.w.z. of het voltooid zal zijn, en zo ja, hoe lang het zal duren voordat er kan worden gerekend op het volledige herstel van de oorspronkelijke eigenschappen van de bodem. Helaas is het in de huidige onderzoeksfase nog niet mogelijk om de gestelde vragen alomvattend te beantwoorden, maar het beschikbare materiaal stelt ons wel in staat enkele aanbevelingen te doen.
G. Freundlich ontdekte dat thixotropie zich manifesteert in bodems waarin het gehalte aan kleideeltjes hoger is dan 2%. Er wordt gesuggereerd dat alle kleigronden potentieel thixotroop zijn, maar voor een specifieke manifestatie van thixotropie zijn bepaalde omstandigheden noodzakelijk en, in de eerste plaats, tamelijk intense externe invloeden. Het ligt voor de hand dat niet alleen rekening moet worden gehouden met de gevoeligheid van bodems voor thixotrope transformaties, maar ook met de omvang van deze transformaties. Tegelijkertijd mogen dergelijke transformaties niet worden toegestaan waarbij een afname van de sterkte en weerstand tegen vervorming gevaarlijk wordt.
Uit onderzoek blijkt dat de gevoeligheid van bodems voor thixotropie wordt bepaald door de aard en toestand ervan, evenals door de intensiteit en aard van externe invloeden. De aard van de bodem verwijst in de eerste plaats naar hun granulometrische samenstelling en de mineralogische samenstelling van de kleifractie.
De meeste onderzoekers zijn van mening dat de neiging van bodems tot thixotropie afhangt van het gehalte aan kleideeltjes daarin. Bovendien geldt dat hoe groter het aantal van deze deeltjes in de bodem is, des te minder de neiging tot thixotrope afname in sterkte afneemt. A.I. Lagoisky verklaart dit door het feit dat er bij een laag gehalte aan kleideeltjes een relatief klein aantal verbindingen bestaat tussen bodemdeeltjes en aggregaten. Bij een groot aantal kleideeltjes ontstaat een stijf frame, dat echter moeilijker te vernietigen is potentiële kansen Daarom groeien ze.
Om niet alleen de kwalitatieve, maar ook de kwantitatieve kant van de invloed van het gehalte aan kleideeltjes in de bodem op thixotrope transformaties te bepalen, werden experimenten uitgevoerd. De thixotrope verzachting werd bestudeerd onder eenmalige schokschudden van de grond en onder trillingsbelastingen (Fig. 17). De thixotrope verzachting tijdens een enkele impact werd beoordeeld aan de hand van veranderingen in de snelheid van de ultrasone golf. De volgende indicator werd aangenomen:
waarbij v1 en v2 de ultrasone golfsnelheden zijn die respectievelijk vóór en na de impact zijn gemeten.
Voor de blootstelling aan trillingen is hiervoor de volgende indicator gehanteerd:
waarbij E01 en E02 de bodemvervormingsmoduli zijn, gemeten vóór trillingen en tijdens blootstelling aan trillingen.
Vanaf afb. 17 kunnen we concluderen dat zandleemgronden met een gehalte aan kleideeltjes van 3-7%, evenals siltige bodems, onderhevig zijn aan de grootste thixotrope transformaties. Bij trillingseffecten kan de weerstand van de bodem tegen externe belastingen met 60 en zelfs 90% verloren gaan. Dus wanneer ongunstige omstandigheden Er kan een vrijwel volledig verlies van weerstand van deze bodems tegen externe belastingen optreden. De gegeven gegevens hebben betrekking op bodems waarvan het vochtgehalte de optimale waarden overschrijdt (W=1,2/1,3W0).
Naarmate het gehalte aan kleideeltjes in de bodem toeneemt, neemt hun neiging om thixotrope transformaties te ondergaan in het algemeen af. Bij een bepaalde hoeveelheid kleideeltjes neemt de intensiteit van thixotrope transformaties echter weer toe. In dit geval gaat het om kleigrond met 26% kleideeltjes; een soortgelijk fenomeen werd waargenomen in experimenten uitgevoerd door G.I. Zhinkin en L.P. Zarubina, waarbij dergelijke grond zware leem bleek te zijn met een gehalte aan kleideeltjes van 20%.
Vanaf afb. 17 laat zien dat trillingsinslagen gevaarlijker zijn dan afzonderlijke inslagen. Tijdens inslagen, met een toename van het gehalte aan kleideeltjes in de bodem, neemt de thixotrope verzachting monotoon af en daarom is het voor leemsoorten en vooral zware leemsoorten praktisch niet langer gevaarlijk. Trillingseffecten kunnen ook gevaarlijk zijn voor zware grond.
Blijkbaar heeft de mineralogische samenstelling van de kleifractie van bodems geen beslissende invloed op de mate van thixotrope verzachting van bodems. Sommige onderzoekers zijn van mening dat het vermogen van montmorilloniet om thixotrope transformaties te ondergaan meer uitgesproken is dan dat van kaoliniet en hydromicas. Er is ook een mening volgens welke de grootste thixotrope transformaties overeenkomen met kaolinietbodems, en de minste met montmorilloniet. Hydromica neemt een tussenpositie in.
Thixotrope transformaties worden beïnvloed door de bodemdichtheid. Experimenten lieten ons toe te concluderen dat bodems waarvan de dichtheid in het bereik (0,85-0,93)δmax ligt, onderhevig zijn aan de grootste thixotrope transformaties. In lossere en dichtere bodems neemt de neiging tot thixotrope transformaties merkbaar af. Bodemvocht heeft een grote invloed op thixotrope transformaties (Fig. 18). Bij een vochtigheid die niet optimaal is en gelijk is aan deze vochtigheid, worden thixotrope transformaties alleen waargenomen in zandige leemsoorten. Met daarachter toenemende luchtvochtigheid optimale waarde de intensiteit van thixotrope transformaties neemt merkbaar en voortdurend toe.
Onder trillingsbelasting grote waarde heeft een oscillatiefrequentie. Door de oscillatiefrequentie geleidelijk te veranderen van nul naar enkele honderden hertz en de intensiteit van het schudden van de grond constant te houden, wat over het algemeen wordt gekenmerkt door de amplitudewaarden van de versnellingen van zijn deeltjes, kunnen we twee waarden van oscillatiefrequenties onderscheiden waarbij abnormale verschijnselen worden waargenomen.
Wanneer een oscillatie-exciter met een massa van 2 ton op een talud wordt geplaatst met een bepaalde oscillatiefrequentie voor gegeven omstandigheden, die gewoonlijk in het bereik van 12-28 Hz ligt, neemt de amplitude van de oscillaties van de exciter toe en bovendien merkbaar schudden van de gehele bodem wordt waargenomen met de overdracht van deze trillingen over aanzienlijke afstanden. Bij deze frequenties wordt dus een fenomeen waargenomen dat vergelijkbaar is met dat wat optreedt tijdens resonante trillingen van elastische systemen. Vanwege het feit dat de bodem een systeem is met een hoge weerstand, waarbij trillingen zeer snel afnemen, kan dit fenomeen, in tegenstelling tot resonante elastische systemen, worden genoemd quasi-resonant. Het is interessant om op te merken dat bij quasi-resonante frequenties geen grote veranderingen in de toestand en eigenschappen van de bodem optreden. Thixotrope veranderingen in de bodem komen ook praktisch niet voor. Bij dergelijke trillingen is de bodem een systeem met relatief weinig demping van trillingen, waardoor ze over grote afstanden worden overgedragen.
De tweede frequentie, kenmerkend voor een bepaald type en toestand van de bodem, bepaalt de lokalisatie van oscillerende bewegingen in een relatief kleine zone, maar het volume van de grond in deze zone ondergaat intense thixotrope transformaties, die gepaard gaan met overvloedige vochtafgifte en, in essentie een spontane verdichting van de grond, die optreedt bij zeer weinig belasting, gemeten in tienden, en soms in. honderdsten van kgf/cm2. Dit fenomeen wordt, net als het vorige, alleen waargenomen in bodems waarvan de dichtheid in het bereik (0,85-0,93) δmax ligt.
Intensieve thixotrope transformaties worden niet bij een specifieke trillingsfrequentie waargenomen, maar over een breed frequentiebereik. Dit interval bleek 175-300 Hz te zijn. Het heeft betrekking op bodemvocht (1,0-1,3)W0. Er werd geen duidelijke afhankelijkheid van dit interval van de korrelgroottesamenstelling van de grond gevonden. Het kan zijn dat dit afhankelijk is van de belasting.
De gevaarlijkste frequenties voor de stabiliteit van de ondergrond zijn die waarbij intense thixotrope transformaties van de bodem plaatsvinden. Deze frequenties zijn echter hoog en komen zeer zelden voor. Het is duidelijk raadzaam om ze te maken bij het verdichten van de bodem, wat zal leiden tot het verkrijgen van de vereiste dichtheid tegen de laagste kosten mechanisch werk.
Tijdens gebruik op de weg, toepassingsfrequentie externe belasting, dichtbij quasi-resonant, kan alleen door toeval ontstaan, daarom heeft men in de meeste gevallen te maken met belastingen waarbij oscillatiefrequenties optreden die numeriek kleiner zijn dan quasi-resonant, of iets hoger dan deze.
De impact op ondergrondse bodems van dynamische belastingen die oscillerende bewegingen van de bodem veroorzaken, is niet onderzocht. Er zijn enkele gegevens over dit onderwerp die verband houden met spoorwegen. Als de wegbedding is opgebouwd uit vochtige kleigronden, kunnen de resulterende trillingen, wanneer een beladen trein met een totale massa van 4500-4800 ton passeert, de schuifmodulus van de grond met 45-48% verminderen. Wanneer een lege trein met dezelfde snelheid (70 km/u) passeert, neemt de modulus af met 15-20%, en bij passagiers, dat wil zeggen lichtere treinen - met 8-16%. Er is dus een afhankelijkheid van thixotrope transformaties van bodems van de intensiteit van de impact, die in dit geval wordt bepaald door de massa van de rijdende trein. Blijkbaar doet zich hetzelfde fenomeen voor snelwegen wanneer auto's in beweging zijn. Het is duidelijk dat het optreden van trillingen in de bodem wordt vergemakkelijkt door de oscillerende bewegingen van de afgeveerde massa's en de totale massa van het voertuig als gevolg van de elasticiteit van de veren en banden. Het optreden van dergelijke trillingen wordt vergemakkelijkt door oneffen wegdek.
Van groot praktisch belang is het herstel van de oorspronkelijke toestand van de bodem, dat wil zeggen het proces van thixotrope verharding. Het bleek dat nadat de trein dit passeerde het proces is aan de gang tot het einde, d.w.z. de oorspronkelijke eigenschappen van de bodem zijn volledig hersteld. Herstel vindt eerst snel plaats en daarna langzaam. De initiële waarde van de afschuifmodulus wordt binnen 60-70 minuten hersteld. Als de frequentie van de treinbewegingen kleiner is dan deze tijd, kunnen er restvervormingen optreden.
Op hoofdwegen is er veel autoverkeer, daarom leiden thixotrope veranderingen in de bodem tot resterende vervormingen van de bodem en bijgevolg tot vervormingen van het wegdek. Wanneer auto's rijden, worden altijd thixotrope transformaties van de bodem waargenomen. Het is echter belangrijk dat ze de aanvaardbare grenzen niet overschrijden. In de praktijk beïnvloeden ze niet langer de stabiliteit van de bodem in gevallen waarin de bodem wordt verdicht tot een dichtheid groter dan 0,93δmax, en wanneer het vochtgehalte niet hoger is dan de optimale waarde. Bijgevolg is een grondige verdichting van de bodem en het voorkomen van vocht daarin zeer effectieve middelen het verminderen van thixotrope verzachting. Wanneer aan ten minste één van deze voorwaarden niet wordt voldaan, is het, om vernietiging van wegoppervlakken als gevolg van intens bodemvocht te voorkomen, noodzakelijk om het autoverkeer te beperken of volledig af te sluiten.
Thixotropie (thixotropie, thixotrope eigenschap) is een scherpe toename van de vloeibaarheid van een stof onder mechanische invloed. Een sprekend voorbeeld uit het leven - cementmortel.
Als je ooit een emmer met mortel hebt gemengd, heb je waarschijnlijk gemerkt dat terwijl je roert, de mortel vloeibaar en vloeiend is. Maar zodra je het een tijdje met rust laat, wordt het erg dik. Zelfs een mixer is er niet zo gemakkelijk in onder te dompelen. Als je een emmer met oplossing op de grond gooit, blijft deze op een hoop achter. Maar als je met een spatel een trillend effect op deze stapel creëert, verspreidt de oplossing zich gemakkelijk en vloeit zelfs in kleine spleten.
Een ander voorbeeld is een moeras. Als kind had ik een trieste ervaring met een moddermoeras. Ik herinner me duidelijk een vreemd gevoel: zolang je niet beweegt, zuigt het moeras je niet naar binnen, het heeft je niet nodig. Maar zodra je actieve stappen gaat zetten (ik probeerde een struik in de buurt vast te grijpen), verdwijnt de steun onder je voeten en begin je steeds dieper in de modder te zinken. Oh, als mijn kameraden niet te hulp waren gekomen, zou ik deze regels niet schrijven...
Over het algemeen is de betekenis duidelijk. Onbeweeglijk thixotrope stof zeer stroperig (soms bijna vast), maar tijdens het schudden, schudden, roeren, stromen, enz. wordt de substantie scherp vloeibaar en behoudt zijn vloeibare en vloeibare toestand totdat hij weer een tijdje met rust wordt gelaten. Op moleculair niveau dit wordt verklaard door zwakke intermoleculaire bindingen, die gemakkelijk worden vernietigd onder invloed van externe krachten. Maar zodra deze kracht verdwijnt, beginnen de verbindingen weer te herstellen en wordt de substantie bruin.
Het meest populaire thixotrope additief is pyrogeen silica. Het moet de vorm hebben van een zeer fijne fractie - colloïdaal (d.w.z. rivierzand zal niet werken). Een dergelijk fijn poeder kan alleen worden verkregen als gevolg van een chemische reactie. Bijvoorbeeld de interactie van siliciumtetrachloride met waterdamp.
Om thuis siliciumdioxide te verkrijgen, kunt u silicaatlijm voor kantoor nemen, verdund met water (wat niets meer is dan een oplossing van natriumsilicaat in water) en er een beetje azijn of citroenzuur. Als gevolg van de reactie wordt kiezelzuur verkregen, dat onmiddellijk wordt afgebroken tot water en siliciumdioxide, dat neerslaat.
Siliciumdioxide is de stabiliserende component van conventionele verf- en drukinkten, waardoor deze zelfs op verticale oppervlakken stevig kunnen hechten.
De industrie produceert dit additief onder de handelsnaam "Aerosil".
Deze video demonstreert de eigenschappen van een thixotrope vloeistof (een waterige oplossing, of beter gezegd een suspensie van siliciumdioxide):
Andere bekende stoffen met thixotrope eigenschappen: honing, mayonaise, gelatineoplossingen, ketchup (heb je ooit geprobeerd ketchup uit een fles te gieten? Dat is alles!), wat scheerschuim, mosterd en... dat is alles. Ik weet het niet meer, en jij? 
Trouwens, thixotropie wordt verleend aan ketchup, sauzen en mayonaise door de toevoeging van speciale verdikkingsmiddelen - een oplossing van guargom (E412) of xanthaangom (E415). Inhoud hiervan voedseladditieven bedraagt doorgaans niet meer dan 1%.
(van het Griekse thixis - aanraking en trope - draai, verandering * a. thixotropie van rotsen; n. Thixotropie der Gesteine; f. thixotropie des roches; i. capacidad tixotropica de rocas, tixtropia de rocas) - een fysisch en chemisch fenomeen dat voorkomt in sommige colloïdale disperse systemen, bijvoorbeeld in samenhangend rotsen ah, en bestaande uit hun spontane vloeibaarmaking onder invloed mechanische impact(schudden, roeren, trillen, ultrageluid, enz.) en het daaropvolgende herstel van de structuur wanneer deze invloeden worden geëlimineerd. Thixotropie wordt verklaard door de omkeerbare verzachting van structurele bindingen tussen minerale deeltjes van samenhangend gesteente. Onder een bepaalde mechanische invloed vindt een overgang van gebonden en geïmmobiliseerd water naar vrij water plaats, wat leidt tot een afname van de sterkte van structurele bindingen en het vloeibaar maken van het gesteente. Het stoppen van de impact leidt tot een omgekeerde overgang van water van een vrije naar een gebonden toestand en versterking van het gesteente (thixotrope versterking).
Een indicator die de neiging van gesteenten tot thixotrope verzachting karakteriseert, is instabiliteit. Het wordt gewoonlijk gemeten aan de hand van de gemiddelde straal van de basis van een cilindrisch monster (mm) na zijn trilling bij een trillingsfrequentie van 67 Hz en een amplitude van 1 mm. De initiële straal van het monster is 8 mm en de hoogte van de cilinder is 20 mm. De waarde van de instabiliteitsindex varieert van 8-9 voor niet-thixotrope gesteenten tot 15 of meer voor zeer thixotrope gesteenten. Een meer algemene indicator is de limiet van de structurele sterkte onder dynamische invloed, gedefinieerd als de maximale wisselende versnelling waarbij de sterkte van het gesteente niet afneemt. Het wordt gemeten in m/s2. Thixotrope verharding wordt gekenmerkt door de hersteltijd(en) gedurende welke de maximale sterkte van het gesteente wordt bereikt tijdens herstel.
Thixotropie wordt bepaald door de kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling van hun verspreide fase, de vorm van deeltjes en hun hydrofiliciteit, de samenstelling en concentratie van poriënvocht, enz. De belangrijkste invloed wordt uitgeoefend door de granulometrische samenstelling van het gesteente. Thixotrope verschijnselen kenmerkend voor gesteenten met een gehalte aan kleideeltjes van minimaal 1,5-2%.
Thixotropie is wijdverspreid van aard en heeft zowel negatieve als positieve effecten technologische processen bij het delven van natte samenhangende rotsen. Bij het transporteren van dergelijke stenen veroorzaakt thixotrope vloeibaarmaking bijvoorbeeld een intense hechting aan de werkoppervlakken van transportapparatuur, waardoor de productiviteit 1,5 maal afneemt. Aan de andere kant wordt thixotropie gebruikt bij het uitvoeren van boorwerkzaamheden en het heien van palen. Thixotropie is de oorzaak van aardverschuivingsverschijnselen.
Thixotropie (thixotropie) (uit het Grieks. θίξις - aanraken en τροπή - verandering) - het vermogen van een stof om de viscositeit te verlagen (vloeibaar te maken) onder mechanische belasting en de viscositeit te verhogen (verdikken) in rust.
Thixotrope vloeistoffen
Thixotropie moet niet worden verward met pseudoplasticiteit. Pseudoplastische vloeistoffen hebben een viscositeit neemt af bij toenemende schuifspanning, terwijl thixotrope vloeistoffen een viscositeit hebben neemt in de loop van de tijd af met constante spanning verschuiving.
Thixotrope vloeistoffen zijn vloeistoffen waarin bij een constante reksnelheid de schuifspanning in de loop van de tijd afneemt.
De viscositeit van sommige vloeistoffen verandert, onder constante omgevingsomstandigheden en afschuifsnelheid, met de tijd. Als de viscositeit van een vloeistof in de loop van de tijd afneemt, wordt de vloeistof thixotroop genoemd, als deze toeneemt, wordt deze rheopex genoemd.
Beide gedragingen kunnen zowel samen met de hierboven beschreven typen vloeistofstroming optreden, als alleen bij bepaalde afschuifsnelheden. Het tijdsinterval kan voor verschillende stoffen sterk variëren: sommige materialen bereiken binnen enkele seconden een constante waarde, andere binnen enkele dagen. Reopex-materialen zijn vrij zeldzaam, in tegenstelling tot thixotrope materialen, waaronder smeermiddelen, stroperige drukinkten en verven.
Laden...
