W 10 - 10 V 2010

Porowatość

Jest to zawartość pustych przestrzeni (porów) w jednostce objętości materiału. Oblicza się ją ze wzoru:

S - szczelność materiału

po podstawieniu z definicji szczelności:

Przepuszczalność pary wodnej (δ)

Ilość pary w gramach, jaką przepuszcza materiał o powierzchni 1 m² i grubości 1 m w ciągu 1 h, jeżeli różnica ciśnień pomiędzy przeciwległymi powierzchniami wynosi 1 Pa. Dla materiałów szczelnych δ = 0, a dla cegły pełnej wynosi10^-4 g/(m∙h∙Pa).

Materiały o większej przepuszczalności pary wodnej zastosowane w budownictwie mieszkaniowym zapewniają lepszy klimat.

Wilgotność

Wilgotność materiału jest to stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do masy materiału suchego i określa się ją ze wzoru:

m_w - masa próbki wilgotnej [g]

m_s - masa próbki suchej [g]

Wilgotność jest ważnym parametrem opisującym granulaty (proszki). Od wilgotności zależy ich twardość, sypkość i prasowalność.

Wilgotność granulatu może zmieniać się w szerokim zakresie od 0 do tzw. wilgotności intensywnego zlepiania się, w której następuje gwałtowne zmniejszenie sypkości granulatu. Wilgotność proszków wynosi na ogół 0,5 - 6 % wagowych (niektóre mają większą np. kaoliny, bentonity).

Rozkład wielkości cząstek proszku również może mieć wpływ na wilgotność. Większe granule mogą mieć wnętrze bardziej wilgotne, natomiast mniejsze są bardziej wysuszone, co prowadzi do nierównomiernego zagęszczania wypraski w czasie prasowania.

Nasiąkliwość

Jest to zdolność wchłaniania wody przez materiał. Materiały nasiąknięte wodą mają mniejsze własności wytrzymałościowe i większą gęstość pozorną od materiałów suchych.

Materiały porowate charakteryzują się dużą nasiąkliwością.

Rozróżnia się nasiąkliwość wagową i objętościową.

Nasiąkliwość wagowa - stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do jego masy w stanie suchym.

m_w - masa próbki nasyconej wodą

m - masa próbki wysuszonej do stałej masy

Nasiąkliwość objętościowa - stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do jego objętości w stanie suchym.

m_w - masa próbki nasyconej wodą

m - masa próbki wysuszonej do stałej masy

V - objętość próbki

Zależność między n_o a n_w:

Rozmiar ziaren

Proszki materiałów ceramicznych mogą przybierać różne kształty i wymiary. Dla materiałów o kształcie kulistym charakterystycznym wymiarem jest ich średnica, a w przypadku ziaren sześciennych - ich krawędź. Bardziej skomplikowane jest określenie rozmiaru ziaren o nieregularnych kształtach. Do określenia ich wielkości używa się kilku wymiarów nominalnych. Są to następujące wymiary:

• rozmiar sitowy d_s - minimalny rozmiar boku kwadratowego oczka w sicie, przez które zdołało przejść ziarno

• rozmiar powierzchniowy d_p - średnica kuli o powierzchni takiej samej jak rozpatrywane ziarno
  d_p ≈ 1,28 d_s

• rozmiar objętościowy d_v - średnica kuli o takiej samej objętości jak objętość ziarna
  d_v ≈ 1,1 d_s

• rozmiar projekcyjny d_R - średnica kuli o takiej samej powierzchni przekroju jak powierzchnia rzutu ziarna na płaszczyznę jego stabilnego spoczynku
  d_R ≈ 1,41 d_s

• rozmiar wg Stokesa d_St - średnica kuli o takiej samej gęstości i opadającej w lepkim ośrodku z taką samą szybkością jak rozpatrywane ziarno
  d_St ≈ 0,97 d_s

• rozmiar wg powierzchni właściwej d_sw­ - średnica kuli o takim samym stosunku powierzchni do objętości jak rozpatrywane ziarno

• rozmiar Fereta d_F - średnia odległość pomiędzy dwoma równoległymi liniami stycznymi do rzutu ziarna

• rozmiar Martina d_M - średnia długość cięciwy rzutu ziarna

Do opisu ilościowego kształtu ziaren wykorzystuje się powierzchnię cząstki proporcjonalną do kwadratu nominalnego wymiaru ziarna
oraz objętość cząstki proporcjonalną do sześcianu nominalnego wymiaru ziarna

d_n - jeden z wymiarów ziarna

β_s,n - współczynnik kształtu zależny od powierzchni cząstki

β_v,n - współczynnik kształtu zależny od objętości cząstki

Najczęściej rozmiary ziaren określa się przez zastosowanie analizy sitowej, metod mikroskopowych i metod sedymentacyjnych.

Analiza sitowa polega na przesiewaniu proszku przez zestaw sit o kolejno malejących rozmiarach oczek kwadratowych. Dolna granica stosowalności tej metody sięga 40 μm. Proszek pozostający na danych sitach jest ważonych i określa się udział masowy proszku o danej wielkości ziaren.

W metodzie mikroskopowej analizy składu ziarna można zastosować mikroskopy optyczne dla cząstek o rozmiarach powyżej 0,5 μm, natomiast mikroskopy elektronowe służą do charakteryzacji cząstek krystalitów, aglomeratów i agregatów o rozmiarach powyżej 1 nm. Do tego celu stosuje się też laserowe aparaty do rozpraszania światła.

Metody sedymentacyjne polegają na śledzeniu zmian stężenia zawiesiny proszku na wybranym poziomie w zależności od czasu lub wysokości opadania albo rejestracji w funkcji czasu ilości osadu na dnie naczynia. Metody te opierają się na prawie Stokesa, które mówi, że siła oporu ośrodka w przypadku ruchu laminarnego jest proporcjonalna do iloczynu szybkości ruchu cząstki względem ośrodka, do lepkości dynamicznej i średnicy cząstki.

Wielkość cząstek

ziarno - jednostka pojawiająca się w analizie sitowej i sedymentacyjnej, dająca się zaobserwować pod mikroskopem optycznym

krystalit - najmniejsza jednostka budowy proszku

agregat - krystality zrośnięte w bezporowaty twór

aglomerat - krystality lub agregaty zrośnięte w porowaty twór

granule - aglomeraty o nieregularnych kształtach

Metody przedstawiania wyników analizy ziarnowej:

1. W tabelach podaje się przepad i pozostałość

przepad - udział ziaren mniejszych lub równych danemu rozmiarowi

pozostałość - uzupełnienie przepadu

2. Krzywa sumacyjna (krzywa składu ziarnowego) - graficzne przedstawienie przepadu lub pozostałości w funkcji wielkości ziaren;
   zróżnicowana krzywa sumacyjna - zależność funkcji częstości od wielkości ziaren

3. Inne sposoby przedstawiania składu ziarnowego oparte na równaniach.

Charakterystyka proszków:

• wielkość i kształt ziaren

• rozkład wielkości ziaren

Wielkości reprezentujące całą zbiorowość ziaren

• moda (funkcja częstości osiąga maksimum)

• mediana (dzieli wykres - krzywą sumacyjną na 2 równe części; wartość środkowa)

• wartość średnia

średnia - moda = 3 (średnia - mediana)

---