Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Роль воды в формовочных смесях

04.11.2018

Исходные формовочные материалы и готовые смеси всегда в том или ином количестве содержат воду. Вода является необходимым компонентом для придания смеси соответствующих технологических свойств: прочности, пластичности, живучести, текучести, формуемости и т. п. Обладая высоким значением поверхностного натяжения, она является связующим материалом, обеспечивая прочность смеси в сыром состоянии. Вода - это единственный связующий материал, который при замерзании позволяет достичь высокой прочности формы.

Диапазон изменения влажности формовочных смесей составляет 2-8 %, а стержневых - 0-4 %. Для каждого состава формовочной смеси существует оптимальная величина влажности, определяемая экспериментально.

Влажные формовочные и стержневые смеси принадлежат к классу структурно-сложных коллоидных капиллярно-пористых систем. Существуют три формы связи воды с минеральными и органическими компонентами смеси: химическая, физико-химическая и физико-механическая.

По принадлежности к исходным материалам смеси вода подразделяется на входящую и не входящую в состав минералов. Вода, входящая в состав минералов, делится на конституционную, кристаллизационную и цеолитную. Конституционная и кристаллизационная вода химически связана с минералами.

Конституционная влага имеет наиболее прочную связь с минералами, она находится в точном молекулярном соотношении с другими компонентами химического соединения (например, в каолините Аl2O3*SiO2*H2O). Начало выделения конституционной влаги из минералов наблюдается при 300-350 °С, а полная потеря этой воды происходит при 700 °С. Процесс выделения конституционной влаги из минералов необратим, свойства минерала резко изменяются и не восстанавливаются при последующем увлажнении. Например, потеря конституционной влаги каолином приводит к необратимому образованию соединения Al2O3*2SiO2. Этот процесс называется шамотизацией глины.

Кристаллизационная влага входит в состав минерала, но ее количество переменно. Оно зависит от условий выделения минерала из раствора, и в формуле соединения кристаллизационную влагу обозначают nН2O. При нагревании кристаллизационная влага удаляется при более низких температурах, чем конституционная, но при намокании она может возвращаться в состав минерала, сообщая ему исходные свойства.

Цеолитная влага, не входит в химический состав минералов (цеолитов), а впитывается внутрь их кристаллических решеток (внутрикристаллическое набухание). Удаление этой влаги - обратимый процесс.

Адсорбированная (пленочная) влага делится на гигроскопическую (прочно связанную с минералами) и осмотическую (рыхло связанную). Различают физическую и физико-химическую адсорбцию влаги. Твердые частицы наполнителя во влажной смеси заряжаются отрицательно, покрываясь гидроксильными ОН-группами. За счет водородных связей полярной молекулы воды она взаимодействует с ОН-группами, образуя гидратный слой. При этом между частицами минерала и диполями воды возникают силы взаимодействия, достигающие у поверхности частиц значения в сотни мегапаскалей. Эти силы быстро убывают в зависимости от расстояния, приближаясь к нулю на расстоянии между частицами 0,5 мкм. Удерживаемый этими силами тонкий слой прочно связанной влаги отличается по своим свойствам от свободной влаги.

Прочно связанная влага имеет большую вязкость, плотность, упругость и более низкую температуру замерзания. К слою этой влаги примыкает слой рыхло связанной влаги, которая легко может отрываться от частицы минерала.

Свободная влага подразделяется на капиллярную и гравитационную. Капиллярная влага располагается в кольцеобразных контактах стыков зерен (манжетах) и на поверхности зерен. Она не стекает из смеси под действием силы тяжести. Капиллярная влага стягивает частицы наполнителя друг с другом за счет сил капиллярного давления, усиливая прочность смеси во влажном состоянии.

Гравитационная влага располагается в порах смеси. Она разделяет зерна и стекает под действием собственного веса (силы тяжести). В формовочных и стержневых смесях такая влага отсутствует.

Влага улучшает уплотняемость смеси. Поэтому для достижения максимальной прочности в сухом состоянии смеси для заливки «всухую» содержат больше влаги, чем смеси для заливки «всырую». С точки зрения снижения газотворности смеси и увеличения ее текучести при заливке «всырую» стремятся по возможности снизить влажность смеси.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: