Prepararea Amestecurilor de Formare

Prepararea amestecurilor de formare este operaţia tehnologică în timpul căreia se realizează peliculizarea liantului pe suprafaţa granulelor de nisip. Procesul de preparare a amestecurilor de formare şi de miez este constituit din următoarele operaţii:

- dozarea componenţilor amestecului (nisip, lianţi, adaosuri, apă, etc.) Pentru componenţii solizi sau prăfoşi, dozarea se efectuează gravimetric. Componenţii lichizi (lianţi, apă, emulsii) sunt dozaţi fie gravimetric,

volumetric, preponderenţa dozării lor gravimetrice sau volumetrice diferind atat de la amestec la amestec cit si de la o instalaţie de preparare la alta;

- introducerea componentelor dozate în amestecător şi amestecarea acestora este operaţia de care depind în cea mai mare măsură proprietăţile amestecului de formare şi de miez (pentru unul şi acelaşi liant), deoaiece în timpul acestei operaţii se hotăreşte peliculizarea propriu-zisă a liantului pe suprafaţa granulelor de nisip.

Ordinea de introducere a componentelor în amestecător şi amestecarea acestora depinde de natura lianţilor folosiţi, asigurând o anumită structură (un anumit mod de realizare a peliculei liante) amestecurilor de formare.

Structura amestecurilor de formare poate fi de două tipuri: peliculară itig.69, a) şi de contact (fig.69, b).

Structura peliculară este specifică lianţilor organici naturali şi sintetici şi se caracterizează piin existenţa unui film continuu de liant în jurul fiecărei granule de nisip. Grosimea minimă 5 a acestui film este:

unde:

(51)

Fig.69. Modul de realizate a peliculei liante: a - peliculară; b - de contact.

Această grosime este determinată de capacitatea (de unghiul θ, v. fig. 52) de umectare a liantului faţă de nisip, de starea energetică a suprafeţei granulelor (deci este determinata de proprietăţile intrinsece ale liantului şi ale granulelor de nisip) pe de parte, iar pe de altă parte de intensitatea amestecării granulelor de nisip cu liantul şi conţinutul de liant în amestec.

Dacă la o intensitate de amestecare maxima, pelicula de liant are o grosime mai mică decât cea rezultată din relaţia de mai sus (de exemplu, din cauza unui continut prea mic de liant în amestec) ea devi ne instabilă, în sensul că la dispariţia presiunii exterioare (încetarea operaţiei de amestecare în amestecătoarele cu role sau cu palete), se fragmentează în picături izolate între ele (fig.70), micşorând suprafaţa de contact între liant şi granula de nisip.

Fig.70. Fragmentarea peliculei prea subţiri de liant în momentul încetă¬rii presiunii exterioare (încetării a-mestecării).

Dacă pelicula de liant are o grosime mai mare (cazul consumurilor mai mari de liant), liantul suplimentar faţă de cel necesar pentru peliculizare se concentrează sub acţiunea forţelor Laplace, în punţile de legătură dintre granule (fig.71) şi prin aceasta se micşorează rezistenţa specifică deoarece punţile de legă¬tură (de contact) se caracterizează printr-un număr mai mare de defecte.

Deşi rezistenţa mecanică creşte cu creşterea conţinutului de liant în ames¬tec, creşterea rezistenţei nu este direct proporţională cu creşterea conţinutului de liant.

Structura peliculară asigură totdeauna o rupere coezivă, adică prin pelicula de liant (fig.72,a). La structurile peliculare suprafaţa de contact pe care acţionează

foiţele de adeziune este de 30 ... 60 ori mai mare decât suprafaţa pe care acţionează foiţele de coeziune, ruperea capătă caracter coeziv (pelicula se rupe în interior şi nu se desprinde de grăunte) (fig.72, a).

Structura de contact, se carac¬terizează prin prezenţa lianţilor sub formă de punţi izolate (fig.69, b).

Lăţimea acestor punţi este cu mult mai mică decât lăţimea punţilor în cazul structurii peliculare (fig.69. a). Această structură se formează în cazul unor cantităţi mici de liant care, sub acţiunea forţelor Laplace şi a forţelor capilare se menţin la suprafaţa granule¬lor de nisip sub formă de picături. La preparare (în timpul amestecării), aceste picături se deplasează datorită efectului de capilaritate la punctele de contact dintre granule.

La această structură, suprafaţa de contact în sistemul nisip-liant în care .activează foiţele adezive este de numai 2 ... 3 ori mai mare faţă de secţiunea minimă a punţilor de la structura peliculară şi din aceast motiv, în cazul solicitărilor mecanice, ruperea are caracter adeziv (fig.72, c).

Factorii tehnologici care influenţează formarea structurii amestecurilor de formare sunt:

modul de amestecare (de preparare); cantitatea de liant; natura liantului. Natura liantului influenţează structura prin intermediul tensiunii superficia-

104

Fig.71. Aglomerarea liantului în punţile de contact la creşterea consumului de li¬ant peste cel necesar.

Fig.72. Tipuri caracteristice de detaşare (rupere) a peliculelor de liant de pe granulele de nisip: a - rupere coezivă; b - rupere adezivă-coezivă; c - rupere adezivă.