УДК 666.715.2:691.544
Коренькова С.Ф., Ермилова Ю.А.
Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Наиболее оптимальной технологией получения тонкостенных малоформатных микронаполненных изделий является технология фильтрационного прессования. Особенностью этой технологии является избыточное водоцементное отношение на начальном этапе фильтр — прессования с последующим частичным отводом воды через фильтр.
Технологическая схема представлена на рис.1.
Обеспечение долговечности высокопрочных цементных связок может быть достигнуто введением ультрадисперсного микронаполнителя, позволяющего при низких водотвердых отношениях и, соответственно, высокой степени уплотнения структуры в условиях фильтр-прессования иметь умеренные водоцементные отношения. Задачей моделирования является определение основных параметров фильтрационного прессования: давление прессования, время выдержки под давлением, количество микронаполнителя, исходное водовяжущее отношение. Создание системы моделей позволит выявить свойства изучаемых объектов и их взаимодействия.
В данном случае целесообразно установить функциональное подобие между процессом фильтр — прессования и процессом прессования под давлением. При сжатии осадков постоянной нагрузкой весь процесс деформирования может быть разделен на две стадии. Сначала происходит сравнительно быстрое истечение свободной воды через открытые пустоты. В этот период поровое пространство осадка является открытой гидравлической системой. После закупорки пустот связанной водой, поровое пространство становится закрытой гидравлической системой с затрудненным истечением защемленной воды, допускающей деформирование только после преодоления сопротивления адсорбционной пленки. Фактически это выражается в постепенном выталкивании молекул воды из адсорбционной пленки в свободное пространство, с заменой их эквивалентным количеством молекул из состава защемленной воды.
Здесь математическая модель получена в соответствии с законом Дарси.
Подставляя полученные выражения в правую часть уравнения (1), получим искомую математическую модель процесса фильтр — прессования.
Выбор оптимального режима процесса фильтр-прессова-ния определяется из условия выполнения ряда ограничительных факторов, связанных в первую очередь со спецификой структуры ультрадисперсных осадков (микронаполнителя), а именно: размер частиц осадка, дисперсность, структурная прочность, пористость осадка.
Схематически представляя соприкасающиеся частицы осадка в виде шаров одинаковых размеров (рис.2.), можно заметить, что продвижение воды, возможно только по тому промежутку, который остается свободным от адсорбционных пленок, и имеет форму равностороннего криволинейного треугольника.
Таким образом, решая полученные системы уравнения, можно определить оптимальные параметры фильтр-прессования дисперсных систем. Разработанная математическая модель позволяет описать физико-химические процессы, происходящие в технологии фильтр-прессования и разработать требования к структуре и свойствам ультрадисперсных наполнителей.
Библиографический список
- Орнатский Н.В. Механика грунтов. –М.: Изд. Московского университета, 1962.–446 с.
- Мешенгиссер Н. Определение удельного сопротивления осадка при фильтрации по гранулометрическому составу твердой фазы и пористости // Химическое машиностроение. – 1959. – N 2. – С.34-36.
- Коллеров А.И. Гидродинамика поровой среды // Химическая промышленность. – 1959. – N 2. – С.15-17.
- Ицкович С.М., Ляшкевич И.М. Теория процесса прессования изделий из порошков и суспензий // Техника, технология, организация и экономика строительства. — 1987. — Вып. 13. — С. 17-25.
- Гутин Ю.В. Методы определения параметров процесса фильтрации с образованием осадка // Тр. НИИХиммаш. – 1970. – Вып. 55. – С. 53.
- Аграноник Р.Я. Технология обработки осадков сточных вод с применением центрифуг и ленточных фильтр- прессов. — М.: Стройиздат, 1986. — 203 с.
