Формирование структуры и прочности строительных материалов при трении водосодержащих сырьевых смесей

• Автор: Барабанщиков, Юрий Германович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 288 с. : 5 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И

ТЕРМИНОЛОГИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФОРМИРОВАНИИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ

МЕХАНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

1.1. Типы структур строительных материалов

1.2. Внешнее и внутреннее трение ВСС

1.3. Неоднородность слоев вблизи поверхности скольжения.

1.4. Разрыв сплошности материала

1.5. Тиксотропное восстановление структуры

1.6. Физикохимическая природа трения.
1.7. Трение дисперсных систем.
1.8. Электризация тел при трении
1.9. Выводы к главе 1.
Глава 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФОРМИРОВАНИЮ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВНУТРЕННЕГО И ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ ВСС
2.1. Объекты испытаний и их характеристика
2.2. Определение влияния скорости деформации ВСС на прочность и структурные характеристики материалов
2.3. Определение влияния внешнего трения ВСС на прочность и структурные характеристики материалов. Приборы и устройства
2.4. Методика проведения испытаний
2.5. Статистическая оценка воспроизводимости результатов
2.6. Определение тепловых эффектов и фазового состава воды в дисперсных структурах.
2.7. Выводы к главе 2.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ
ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ВСС
3.1. Характеристика образцов и параметры испытаний.
3.2. Исследование влияния скорости деформации ВСС на прочность и структурные характеристики керамических изделий
3.3. Исследование влияния скорости деформации ВСС на прочность и
структурные характеристики цементного камня и бетона.
3.4. Выводы к главе 3
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ
ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ ВСС
4.1. Латентный период трения.
4.2. Влияние температуры.
4.3. Изменение структуры и свойств поверхности ВСС.
4.4. Влияние природы контртла.
4.5. Влияние скорости.
4.6. Влияние нормального давления.
4.7. Влияние дисперсности КМ и гранулометрического состава отощающей добавки
4.8. Влияние химического состава жидкой фазы
4.9. Особенности трения вяжущих веществ.
4 Влияние влажности. Переход внешнего трения во внутреннее . .
4 Математическая модель трения ДС.
4 Изнашивающая способность керамической массы.
4 Влияние внешнего трения на прочность материалов.
4 Выводы к главе 4.
Глава 5. САМООРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ВСС ПРИ ТРЕНИИ
5.1. Тепловой эффект самоорганизации структуры ВСС
5.2. Тепловые эффекты и структурообразование в граничных слоях . .
5.3. Электрические эффекты самоорганизации структуры ВСС.
5.4. Анизотропия проводимости пристенного слоя при трении.
5.5. Механизм электризации ВСС при трении.
5.6. Выводы к главе 5.
Глава 6. УПРАВЛЕНИЕ ТРЕНИЕМ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕМ ВСС
6.1. Влияние электрического поля на трение керамической массы
6.2. Распределение влаги в материале при электроосмосе.
6.3. Распределение электрических потенциалов
6.4. Граничные условия элсктроосмоса
6.5. Равновесие сил, действующих на жидкую фазу.
6.6. Выводы к главе 6.
Глава 7. ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ С УЧЕТОМ ТРЕНИЯ
7.1. Технологические дефекты и их роль в разрушении материалов . . .
7.2. Оптимальные условия формирования прочности.
7.3. Механическая модель реологической системы с переменной вязкостью и трением
7.4. Условие оптимальной формуемости при отсутствии проскальзывания
7.5. Условие оптимальной формуемости с учетом проскальзывания. . .
7.6. Выводы к главе 7.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Ориентация частиц в глиняной массе при деформации и скольжении изучалась В. С.Фадеевой с помощью оптического микроскопа 3. На микрофотографиях отчетливо виден ориентационный эффект в направлении трения или сдвига. В отдельных местах области сдвига наблюдались продольные трещины. Разрушение образца происходило только после полной ориентации частиц. Электронномикроскопические исследования показали, что пристенный слой характеризуется наличием мельчайших преимущественно коллоидных частиц и повышенным содержанием воды. Подобный слой образуется и на поверхности разрывов в объеме пасты. Ориентационные процессы, имеющие место при трении дисперсных систем отмечены также в ряде других работ 8, 9, 5. При этом падение эффективной вязкости продолжается до тех пор, пока сохраняется возможность дальнейшего ориентирования частиц вдоль линий тока, а затем кривая течения становится линейной. Ориентация частиц в градиентном слое обусловливает анизотропию материала, которая проявляется, например, в случае керамического производства, в виде направленного вспучивания изделий и неравномерной усадки при сушке и обжиге, приводящей к образованию трещин по границе слоев 7. Как правило, кирпич или дренажная труба вспучиваются в направлении, перпендикулярном оси экструзии. Усадка материала вдоль оси преимущественной ориентации частиц может быть выше или ниже усадки в перпендикулярном направлении. Границы раздела слоев материала являются ослабленными участками, снижающими прочность изделий 0. В то же время, есть сведения о том, что прочность керамической массы, проходящей сквозь узкий зазор между двумя валками, возрастает в результате ориентации частиц в плоскости параллельной потоку массы . В известных теориях прочности , , , 5 определяются условия потери несущей способности, которая может проявляться в виде либо течения, либо разрушения. Предполагается , 1,7, что при течении сохраняется сплошность материала. Однако если скорость течения выше скорости релаксации может произойти разрыв сплошности 6. Для ньютоновских жидкостей с очень малым временем релаксации 5 с разделение на части происходит при весьма высоких скоростях, когда наступает турбулентность. СрЯ, 1. С константа прибора р плотность жидкости Я радиус грубы. Укр Гтах. Эти две критические скорости изменяются противоположным образом. С ростом ц или при снижении Я значение пкр растет, а укр наоборот снижается. Следовательно, дисперсная система будет разрушаться при сдвиге легче, чем ее дисперсионная среда. Ср, 1. С модуль сдвига Ер предельная потенциальная энергия упругой деформации формоизменения до разрушения, отнесенная к единице объема. Условие 1. Генки 9 для тела, которое является идеально упругим пока не достигнут предел текучести тт, а затем течет при постоянном напряжении ттт сенвенаново тело. Сл. В отличие от 1. Ер стоит Епл предельная потенциальная энергия упругой деформации, которую способно накопить тело до начала течения. Вели работа Ау затраченная на изменение формы тела, превысит Еип, наступает течение при условии отсутствия релаксационных процессов. Работа деформирования при сдвиге, отнесенная к единице объема, есть интеграл по времени от скорости сдвига у
А туЖ . ЛЛЛ2. Работа
переходит в потенциальную энергию упругой деформации. Генки предположил, что способность материала накапливать энергию упругой деформации в единице объема ограничена некоторым пределом Е1Ш или р, который является фиксированной величиной и зависит от свойств материала. Если обратимая часть Л затраченной работы достигает предела Ет, то начинается течение материала. Из равенства АЕт получается условие 1. С предполагается, что для сснвенанова тела до начала течения 0, то есть, отсутствует релаксация. Однако если имеет место ползучесть и напряжения релаксируют достаточно быстро, скорости производства работы мощности деформирования может не хватить для достижения Л Е1Ш. В этом случае большая часть подводимой энергии будет диссипировать при релаксации и давать вклад в основном в А2. При выполнении условия 1. Ес. Ер.