Материал: 2031
12.10.7.При комбинированном использовании цилиндрического и ко- нусно-пластинчатого измерительных устройств исследуют характер течения дисперсного материала в широком диапазоне напряжения сдвига, скорости сдвига и температуры.
Реологические свойства вязкого дорожного битума можно определить при температурах от +20 до + 140 0С.
12.10.8.Напряжение сдвига вычисляют по формуле
C , |
(12.19) |
где – напряжение сдвига, 10-1 Па; С – постоянная конуса, |
0,1 Па/дел. |
шкалы; – отсчитываемое деление шкалы на индикаторном приборе, дел. шкалы.
Значение С указано для диапазонов I и II и каждого конусного устройства в табл. 12.3.
12.10.9.Значение скорости сдвига D, c-1, приведено в табл. 12.4.
12.10.10.Динамическую вязкость вычисляют по формулам
|
100 |
, |
(12.20) |
|
D |
|
|
или |
f , |
|
(12.21) |
где |
– динамическая вязкость, мПа с; – |
напряжение сдвига, 0,1 Па; |
|
D – скорость сдвига, с-1; f = 100/D. Значения f даны в табл. 12.4.
12.10.11.Корректировка скорости сдвига и коэффициента f по частоте
производятся по формулам
|
|
D |
k |
D |
, |
|
(12.22) |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
f |
k |
|
|
f 50 . |
|
|
(12.23) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12.10.12. Обработку результатов измерений, построение графиков, |
||||||||
составление и оформление отчета выполняют, как указано в п. 12.9. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.3 |
|
|
|
Акт испытания «Реотеста-2» |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон области измерения |
|
||
|
|
|
|
|
I |
|
II |
|
|
Цилиндр |
|
|
|
|
|
|
|
Цилиндрическое |
|
|
|
0,1 Па/дел. шк. |
0,1 Па/дел. шк. |
|
||
|
|
|
|
|
||||
измерительное |
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
3,21 |
|
32,1 |
|
|
устройство |
|
|
|
|
|
|||
S1 |
|
|
|
5,67 |
|
57,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
S2 |
|
|
|
6,19 |
|
61,0 |
|
|
S3 |
|
|
|
7,86 |
|
79,7 |
|
|
Н |
|
|
|
27,8 |
|
273,6 |
|
Конусно- |
Конус |
|
|
|
I |
|
II |
Измерительная |
СС
|
|
0,1 Па/дел, шк. |
0,1 Па /дел. шк. |
|
К1 |
(R1=18 мм) |
73,7 |
727,4 |
10,94 |
|
|
|
|
|
К2 |
(R2=12 мм) |
258,3 |
2638,2 |
11,15 |
|
|
|
|
|
К3 (R3=6 мм) |
2413,8 |
24451,8 |
10,37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.5 |
||
|
|
|
|
Определение реологических параметров битума марки ... |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
при различных температурах |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измерения№, п/п |
Постояннаяизмериустройствательного, 0,1 |
на.шк.дел/Падиапазоне |
измеренияВремя, с |
|
Ступеньпередачи |
|
Показанияизмериприборательного, , |
на.шк.делступени |
сдвигаСкорость, с |
ступени |
Коэффициентf, на ступени |
|
Напряжениесдвига, 0,1 ступенина,Па |
|
,ВязкостьмПа с, на ступени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
II |
|
|
а |
|
Ь |
а |
Ь |
а |
Ь |
а |
Ь |
а |
Ь |
а |
Ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. ИЗУЧЕНИЕ ВЯЗКОСТИ БИТУМОВ И ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕО-ВИСКОЗИМЕТРА ХЕППЛЕРА
13.1. Цель определения, область применения
Данное определение выполняют с целью изучения зависимости вязкости дисперсной системы от напряжения сдвига (или скорости сдвига) и температуры.
Рео-вискозиметр предназначен для определения динамической вязкости жидкостей в широком диапазоне измерений. Устройство позволяет определять динамическую вязкость ньютоновских жидкостей и аномалии текучести структурированных (неньютоновских) жидкостей, снимать кривые текучести в зависимости от времени, температуры и напряжения сдвига.
Рео-вискозиметр применяется во многих отраслях промышленности (химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, медицинской и др.), в
научно-исследовательских организациях, а также в учебных процессах при обучении студентов.
13.2. Теоретические основы реологических испытаний на рео-вискозиметре
13.2.1. Рео-вискозиметр работает по принципу «скользящего шарика», скорость перемещения которого является мерой вязкости жидкости. В цилиндрическом резервуаре с исследуемой жидкостью посредством направляющего стержня под действием силы Р движется коаксиально приводимый шарик. Движение шарика вызывает ламинарное течение жидкости в концентричном кольцевом зазоре – промежутке между шариком и стенкой резервуара (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Схема перемещения шарика в измерительном резервуаре: 1 – измерительный резервуар; 2 – шарик со стержнем; 3, 4 – эпюры
скоростей w и касательных напряжений соответственно
13.2.2. Движение жидкости можно представить параллельными концентрическими слоями, эпюры скоростей W и касательных напряженийкоторых показаны на рис. 14.1; по оси n отложено расстояние от ограничивающей стенки. Разность скоростей смежных слоев жидкости (их скоростей скольжения) является следствием возникновения продольных касательных сил внутреннего трения, обусловленных вязкостью жидкости, т.е. ее способностью сопротивляться сдвигу под действием силы Р.
По закону Ньютона (см. разд. 12.3) вязкость жидкости определяется по формуле
/ dW / dn. |
(13.1) |
При определении вязкости жидкости в реовискозиметре Хепплера |
|
пользуются формулой |
|
M t K , |
(13.2) |
где М – масса гири, воздействующая на единицу площади исследуемого вещества, г/см2; t – время прохождения шариком измеряемого промежутка, с; К – постоянная измерительного резервуара, определенная во время проведения заводских испытаний, Па.см2/г.
Из формулы (14.1) и (14.2) следует, что пропорционально М, а
1/ dW пропорционально t K . Чем выше скорость перемещения шарика
dn
или меньше время его перемещения, тем ниже вязкость исследуемой жидкости.
13.3.Рабочие гипотезы
13.3.1.Для ньютоновской жидкости зависимость скорости сдвига от
напряжения сдвига представляет прямую линию, проходящую через начало координат. Вязкость такой жидкости является величиной постоянной, не зависящей от или .
13.3.2. Структурированная жидкость не подчиняется закону Ньютона и не может выражаться однозначным показателем вязкости, а характеризуется полной реологической кривой, которая содержит три различных значения вязкости: наибольшую вязкость неразрушенной структуры 0; наименьшую вязкость предельно разрушенной структурыm; эффективную вязкость , зависящую от или .
13.3.3.Вязкость термопластичных жидкостей зависит от температуры
иуменьшается при ее повышении.
13.4.Используемые материалы и реактивы
1.Исследуемые жидкости (дисперсные системы):
– минеральное масло индустриальное марок И-40 или И-20;