ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLISKIEJ S e r ia : HJDOWHICTWO z . 30
1972 Nr k o l. 347
Henryka M a c ią g -S te m ik H u te rt Eiserm ann
BADANIA NAD DOBOREM TKANIN FILTRACYJNYCH DLA TECHNOLOGII PRAS-BET
S tr e s z c z e n ie . Badano tk a n in y f i l t r a c y j n e w a - sp e k e ie i c h p rz y d a tn o ś c i do te c h n o lo g ii PRAS-BEĄ*
s t o s u ją c w stępną s e le k c ję te o r e ty c z n ą a n a s tę p n ie k r y t e r i a te c h n ic z n e : w ytrzym ałość, s k u rc z o—
r a z op ó r tk a n in y i zaczynu cementowego.
Stw ierdzono i s t o t n y wpływ w spółczynnika ś c i ś liw o ś c i n a przew idyw anie oporu tk a n in y pod zwię
kszonym c iś n ie n ie m f i l t r a c j i . Wybrano dwie t k a n in y : to rlen o w ą F Tor-5 o ra z elanową ET-p.
1 . Wstęp
T ech n o lo g ia PRAS-BET p o le g a na p o łą c z e n iu p ra so w an ia masy betonowej z gorącym j e j formowaniem i próżniowym odprowadzeniem nadm iaru wody p rz e z odpow iednią tk a n in ę f i l t r a c y j n ą .
Przedm iotem badań b y ł w stępny wybór n ajw łaściw szy ch tk a n i n f i l t r a cy jn y ch c h a ra k te ry z u ją c y c h s i ę :
- małym oporem f i l t r a c j i , - o d p o rn o śc ią n a g n i c ie , - m ałą ro z c ią g liw o ś c ią , - małym skurczem ,
- maksymalną tr w a ło ś c ią o ra z n is k ą c e n ą .
42 Henryka M a c ią g -S te rn ik , Hubert Eiserm ann
2 . Wstępny wybór i c h a ra k te r y s ty k a tk a n in
Celem o g ra n ic z e n ia i l o ś c i badanych tk a n in do niezbędnego minimum wy
b ran o w o p a rc iu o dane lite r a tu r o w e [ 4 , 5 , 6, 7 ] , w porozum ieniu ze s p e c ja l is t a m i C entralnego L aboratorium Tkanin F iltr a c y jn y c h w Łodzi t y l k o t a k i e tk a n in y , k tó re z największym prawdopodobieństwem rokowały o s ią g n ię c ie wymaganych param etrów . Do badań p r z y ję to n a stę p u ją c e t k a n in y :
- p o lie s tro w e : t o r le n F Tor - 5 i elan ę T5T-5, - baw ełnianą BT-82,
- poliam idow ą PT-45
któryc-h p aram etry podano w t a b l i c y 1 .
T a b lic a 1 P aram etry techniczno-ekonom iczne badanych tk a n in
Tkanina
Szerokość (cm)
Wytrzymałość
na rozerw anie 2
Koszt 1 m ( z ł )
osnowa watek
(kG/5 cm)
F Tor-5 140 300 250 ~ 6 0 ,-
BT-5 126 340 230 ~ 1 0 0 ,-
BT-82 115-140 60 80 ~ 3 0 ,-
PT-45 70-150 750 600 ~ 8 5 ,-
3 . Badanie k u rc z liw o śc i tk a n in y
W c e lu o rie n ta c y jn e g o p rz e b a d a n ia k u rc z liw o śc i tk a n in y przygotowano po dwie p ró b k i d l a każdego ro d z a ju tk a n in y . P ró b k i zmierzono dwukrot
n i e p rz ed prowadzeniem badań wzdłuż osnowy i dw ukrotnie wzdłuż wątku tk a n in y . Zanurzono j e w wodzie o tem p. 80°C na 5 m in, pozostaw iono do w ysuszenia i zm ierzono. Po 5-krotnym badaniu i n ie s tw ie rd z e n iu zmian u s ta lo n o sk u rcz w p ro c e n ta c h .
P ró b k i oznaczone n r 1 zanurzono w ro z tw o rze z odczynnikiem SCHWEI- ZBRA zapobiegającym k ła c z e n iu , a n a s tę p n ie w sz y stk ie p ró b k i k olejn o za
B adania nad doborem tk a n in f i l t r a c y j n y c h . . « 43
nurzano na 5 minut w z a czy n ie cementowym o tem p. 80°C, po p i ę c i o k r o t nym przeprow adzeniu badań i n ie s tw ie rd z e n iu d a lsz y c h zmian w wymiarach p ró b ek u s ta lo n o sk u rc z każdej z badanych tk a n in w p ro c e n ta c h .
K ą p ie l wodna z odczynnikiem zapobiegającym k ła c z e n iu n ie wpływa na k u rczliw o śó badanych t k a n i n . Wyniki badań p rzed staw io n o w t a b l i c y 2 .
T a b lic a 2 Skurcz tk a n in
Tkanina
Wymiary p ró b ek ( ś r e d n i e ) p rz ed badaniem
-JS & ^C m m ) osnowa
Skurcz
■■JBŻak osnowa
%
F Tor-5 248.5
100,2
8 .6
ET-5 49,5
0 .0 0 ,0
BT-82 5 0 .0
50.0
2 .0 2 ,0
PT-45 9 9 .0
247,5
14
0764 . B adania f i l t r a c y j n e
4 . 1 . Podstawy te o re ty c z n e
F i l t r a c j a ma na c e lu o d d z ie le n ie od s i e b i e dwóch fa z zn a jd u jący ch s i ę w m ie sz a n in ie za pomocą u rz ąd ze ń m ających p rz eg ro d ę p rz e p u sz c z a ln ą d la c ie c z y , a n ie p rz e p u s z c z a ln ą d l a c z ą s te k s t a ł y c h . Teoretycznym i pod
staw am i p ro c e su f i l t r a c j i zajm owali s i ę l i c z n i u c z e n i ta c y ja k POI- SEUILLE, DARCY, KDZENY i i n n i [ j , 2 j . W spółczesna t e o r i a f i l t r a c j i o - p i e r a s i ę alb o n a rów naniu f i l t r a c j i MJTH’ a w p o s t a c i i
V2 + 2CV = K t, (1 )
44 Henryka M a c ią g -S tę ra ik , Hubert Eiaermann
lu b n a rów naniu CARMAN*a zmodyfikowanego p rz e z C0ACKLEY*a D ]
t . V2 + £ | . V = b V2 + a V, (2)
2PA"
g d z ie
t - czas f i l t r a c j i , s e k ,
A - p ow ierzchnia f i l t r a c j i , cm ,p V - o b ję to ś ć f i l t r a t u , cm ,O P - c i ś n i e n i e f i l t r a c j i , G/cm2 ,
^ - lep k o ść f i l t r a t u , P = g/cm s e k , R - opór p rzeg ro d y f i l t r a c y j n e j , cm“ ' , r - opór właściw y osadu, se k / g ,o
c - i l o ś ć osadu p rz y p ad ając a na jed n o stk ę o b ję to ś c i f i l t r a t u , G/cnP C - p a ra m e tr I f i l t r a c j i wg RUTH*a, cm^,
K - p a ra m e tr I I f i l t r a c j i wg RUTH’ a , cm ^/sek, b - p a ra m e tr I f i l t r a c j i wg CARMAN*a, sek/cm ^, a - p a ra m e tr I I f i l t r a c j i wg CARMAN’ a , sek /cn T .
Równania f i l t r a c j i RUTH*a i CARMAN*a s ą ty lk o odmiennymi sformułować niam i t e j samej zasady, gdyż łatw o wykazać zw iązek między param etram i f i l t r a c j i
2C 1
a = o raz b =
P odczas badań f i l t r a c j i m ierzy s i ę czas f i l t r a c j i , o b ję to ś ć f i l t r a t u , c i ś n i e n i e f i l t r a c j i i p o w ierzchnię f i l t r a . I l o ś ć osadu p rz y p a d a ją c ą na je d n o s tk ę f i l t r a t u o b lic z a s i ę zazwyczaj na po d staw ie oznaczeń Wago
wych wg wzoruj
c „ — --- , (3 )
ci _ " f
100— 100- c^
B adania nad doborem tk a n in f i l t raoy.jnych . . .
g d z ie
- zaw artość procentow a p ły n u w z a w ie s in ie
c_p - zaw artość procentow a p ły n u w p la c k u .
P a ra m e try f i l t r a c j i wyznacza s i ę g r a f i c z n i e , k o rz y s ta ją c z p r z e k s z t a ł conego rów nania CJffiMiSN, a w p o s ta c i?
z k tó r e j w ynika, że z a le ż n o ść odw rotności ś r e d n ie j p rę d k o śc i f i l t r a c j i od o b ję t o ś c i f i l t r a t u j e s t fu n k c ją lin io w ą o w spółczynniku kierunkowym równym J>, e k s tr a p o la c ja f u n k c ji do w a rto ś c i V = O prow adzi do rz ę d n e j równej a ,
Z param etrów f i l t r a c j i mogą być o b liczo n e zarówno opór w łaściw y osadu ja k i opór p rz eg ro d y f i l t r a c y j n e j w m yśl równań
P ra k ty k a w ykazała lic z n e o d stęp stw a od rów nania CARMAN*a. S tw ierdzono, że opór w łaściw y n ie j e s t w ie lk o ś c ią s t a ł ą , le c z w w ie lu przypadkach z a le ż y od c i ś n i e n i a f i l t r a c j i .
Zjaw isko t o p rz y p is u je s i ę o d k s z ta łc e n iu c z ą s te k o sad u. Zmienność t ę w yraża s i ę wzorem empirycznym:
(4 )
,3 (7 )
r o
lu b w u k ła d z ie logarytm icznym ,
lo g r o s lo g P + lo g r Q, (8)
46 Henryka Maci ą g - S te r n ik . Hubert Eisermamn
g d z ie
s - " w sp ó łc z y n n ik " « śc iśliw o śc i,
r - ekstrapolow any opór w łaściw y ( d l a P = 1 c z y l i lo g P = 0 ) . o
W a rto śc i i s wyznacza s i ę g r a f ic z n ie z ’wykresu z a le ż n o ś c i lo g a - rytm u oporu właściw ego osadu od łogarytm u c i ś n i e n i a , p rz y czym £ s t a nowi tan g en s k ą ta n a c h y le n ia p r o s t e j względem o s i lo g P , a w artość lo g r o stan ow i punkt p r z e c i ę c i a z o s ią lo g r i odnosi s i ę do c i ś n i e n i a jednostkowego d la k tó re g o lo g P = 0 .
W spółczesne t e o r i e p rz y jm u ją opór p rzeg ro d y f i l t r a c y j n e j za w ie l
kość s t a ł ą n ie z a le ż n ą od c i ś n i e n i a . Z ało żenie t a k i e może być słu s z n e ty lk o d l a " n ie o d k sz ta łc a ln y c h " p rz eg ró d f i l t r a c y j n y c h , d la k tó ry ch s a 0 . W n in ie js z y c h b ad a n ia ch stosowano tk a n in y f i l t r a c y j n e stosu n k o wo grube i w związku z tym p r z y ję t o , że może zachodzić an a lo g ic zn a za
le ż n o ś ć w y rażająca s i ę wzorem!
R - R0 . PS , (9 )
w zg lęd n ie w u k ła d z ie logarytm icznym
\
lo g R ** s ' lo g P + lo g Ro , (1 0 )
g d z ie
s ' - "w spółczynnik" ś c iś liw o ś c i.p r z e g r o d y ,
R - ekstrapolow any op ó r p rz eg ro d y ( d l a P ■ 1 , c z y l i lo g P = 0 ) . o
Do badań stosowano a p a ra tu rę la b o r a to r y jn ą p rz ed staw io n ą schem atycznie n a rysu n k ach 1 i 2 .
4 .2 , Badanie tk a n in f i l t r a c y jn y c h
B adania tk a n in m iały n a c e lu o k re ś le n ie oporu tk a n in o raz sprawdze
n i e czy zachodzi h ip o te ty c z n a za le ż n o ść oporu od c i ś n i e n i a ( 9 ) ,
Obszerny m a te r ia ł pomiarowy i l u s t r u j e s i ę na p rz y k ła d z ie wyników u - zyskanyoh w teszp. 18°C n a t k a n in ie elan o we j ET-5. Przeprowadzę?' o ba
d a n ia w p e ł n i p o tw ie rd z iły s łu s z n o ś ć z a ło ż e n ia , gdyż w artość opora tk a r
B adania nad doborem tk a n in f i l t r a c y j n y c h . . 47.
Rys o 2 . Z estaw ienie a p a r a tu r y do o zn a cze n ia oporu właściw ego f i l t r a c j i O znaczenia: 1 - s t o p e r , 2 - term om etr, 3 - n ac zy n ie na surówkę f i l t r a c y jn ą , 4 - ssaw ka, 5 - tk a n in a , 6 - n aczy nie do z b ie r a n ia f i l t r a t u , 7 - manometr, 8 - b u t l a z a b e z p ie c z a ją c a , 9 - b u t l a r e g u lu ją c a , 10
pompa s s ą c a , 11 - zawory, 12 - s i a t k a
/
48 Henryka M a c ią g -S te rn ik . Hubert Eiserm ann
n in y z m ie n ia ła s i ę m onotonicznie ze zmianą c i ś n i e n i a . Wyniki t e p rz e d staw i.a t a b l i c a 3 .
T a b lic a 3
P w kG/cm2 -1
R w om lo g P lo g R
0,1 36 278 -1 ,0 0 4 ,9 6
0 ,2 20 015 -0 ,7 0 4 ,3 0
0 ,4 19 011 -0 ,4 0 4 ,18
0 ,7 8 756 -0 ,1 6 3 ,94
1 .0 7 420 - Ro 0 ,0 3 ,87 = lo g Rq
W yznaczenie w spółczynnika ś c iś liw o ś c i z o s ta ło dokonane g r a f i c z n i e na r y s . 3» k tó ry i l u s t r u j e rów nież n ie w ie lk ie o d c h y le n ia w ynikające z ro z r z u t u wyników pomiarowych. D la porów nania tk a n in p od aje s i ę w a rto ś o i i s badanych tk a n in w te m p e ra tu rz e poko jo w ej. W arto ści t e z o s ta ł y zestaw io ne w t a b l i c y 4 .
T a b lic a 4
Rodzaj tk a n in y
Opór tlcaniny R w om -1
0
W spółczynnik ś c iś liw o ś c i £
T o rle n P Tor-5 20 900 0,63
E lan a ET-5 7 420 0,67
Bawełna BT-82 19 500 0,51
P o lia m id PT-45 7 950 0,14
Is to tn y m stw ierd z en iem badań oporów tk a n in f i l t r a c y j n y c h j e s t wykaza
n i e znacznych odchyleń w spółczynnika ś c iś liw o ś c i od w a rto śc i z e ro . Wy
n ik a s t ą d , że w o b lic z e n ia c h oporów w spółczynnik t e n n ie może by6 po
m in ię ty . zw łaszcza w tedy, gdy w yniki badań la b o ra to ry jn y c h p r z e l i c z a s i e na za k re sy c i ś n i e ń , znaczn ie o d b ieg ający ch od c i ś n i e ń stoŁ «ffiuyoh w b ad an iach la b o ra to ry jn y c h . Opory tk a n in w p r z e l i c z e n iu na c iś n i e n i e
B adania nad doborem tk a n i n f i l t r a c y j n y c h , . . A3
R ya. 3 . Wyznaczenie s_ d l a tk a n in y elanow ej S i-5 s = " j o fe1 a 0,67
2
ro b o c z e w s k a l i ułam kow o-teohnioznej te c h n o lo g ii PRAS-HET P=60 kG/cm p rz e d s ta w ia t a b l i c a 5 , k td r a i l u s t r u j e poważny p r z y r o s t opora tk a n in ze wzrostem c iś n ie n ia »
i a b i i c a 5
Tkanina Opór tk a n in y
R w cm- i
F Tor-5 275 000
ET-5 126 000
BT-32 158 000
PT-45 14 100
50 Henryka M a c ią g -S te rn ik . Hubert Eisermann
4 »3. B adania oporu zaczynu cementowego
Badania oporu właściwego f i l t r a c j i zaczynu cementowego o wskaźniku wedno-ceaentowym równym je d n o ś c i wyznaczono s to s u ją c ró ż n e przeg ro dy f i l t r a c y j n e u zyskując w a rto ś c i przed staw io n e w t a b l i c y 6.
T a b lic a 6
Tkanina
Opór w łaściw y r 0 w se k / g2
Współczynnik ś c iś liw o ś c i s_
P Tor-5 262 000 0,69
ET-5 209 000 0,82
BT-82 275 000 0,91
J a k w id ać, opór w łaściw y i w spółczynnik ś c iś l i w o ś c i n ie z a le ż ą w s to p n i u is to tn y m od ro d z a ju p rz eg ro d y f i l t r a c y j n e j stosow anej do pomiarów, a stw ierd z o n e o d c h y le n ia m ieszczą s i ę w g ra n ic a c h b łęd u dośw iadczalne
g o .
Dokonanie pom iaru na p rz e g ro d z ie z tk a n in y PT-45 o kazało s i ę n ie możliwe z powodu p rz e c h o d z e n ia znacznych i l o ś c i c z ą s te k cementu p rz e z p rz e g ro d ę .
Zjaw isko t o zdyskw alifikow ało tk a n in ę PT-45 do w y k o rzy stan ia w tech no l o g i i PRAS-EET.
5 . W nioski
Tkanina PT-45 o k a z a ła s i ę n ie p rz y d a tn a z uwagi n a nadm ierną p rz e p u sz c z a ln o ść c z ą s te k cem entu, a tk a n in a BT-82 z powodu ¿byt m ałej wy
trz y m a ło ś c i m ech an iczn ej, P o z o s ta łe tk a n in y k w a lifik u ją s i ę z punktu w id z e n ia tech n iczn eg o do d a lsz y c h badań tech n ic zn y ch w te c h n o lo g ii PRAS-B3T.
Pod względem ekonomicznym k o r z y s tn ie js z a j e s t tk a n in a to rlen o w a k tó r a -ponadto n ie wymaga dodatkowej obróbki odczynnikiem BCHWEIZERA, co j e s t konieczne p rz y tk a n in ie 32-82 w C : h i . 'u n ik n ię c ia nadm iernej p a s y - o se p n o śc i tk a n in y do p la c k a cementowego*
LITERATURA
B adania nad doborem tk a n in f i l t r a c y j n y c h . . . ___________________ 51
1 . L eszczy ń sk i S . - F i l t r a c j a w -przemyśle chemicznym, w y d . 1 J a r s zana 1958 PVfil.
2 , E c k e n fe ld e r V/.'.V.Jr. - S o lid dew atsriiig and d i s p o s a l w F h y s ic a l, Che
m ic a l, and B io lo g ic a l P ro c e sse s" The "Jni e r s i t y o f Texas A u stin , Te
xas 1967.
3 . E iserm a m H ,, Z i e l i r s ’d. J . - Uwagi do t e o r i i f i l t r a c j i w ś w ie tle przeprowadzonych r a la . Fniov/ice 1970 M a te ria ły I c n f e re n c y jn e . 4 , U stin o v a S .T . - V li.'n n ie ra z lid n y c h faktoró w n a f i l t r a j u s c u j u s p o -
so b n o śt* n etk an y cr iehostylnycn m a te ria lo v w " T ie jts ty l P ro n y sle n n o st”
Moskva 1965.
9 , K ozyrieva Z .LI, - F iltro v a n y e t k a n i . Moskva 1967, 6 . F arsk y R. - Vakuovany h e to n . B r a tis la v a 1953 LVTL.
7 . F arsk y Fi. - F il t r a c n e t k a r i v c odsavacieh o I t i t ü w "S tavba” B r a t i s l a v a 7 /19 55.
HCCJIĘBOBAHMłl flJbi nOfiBOPA <tkJI bT P ALI:OHHHX TKAHhti B TEXHOAOIYk PSAS—SET P e a u u e
B o i a i k e a p o B e ^ e u k i H C C J i e x O B a K H H $ K J i & T p a u H O B H U c T x a H e S x * * k x h c q o b b b c - b b h m b B B p e n a B O A C T B e PRAS-BET n p K D p H k e K e H M H b c t v n H T e í i H o i t i e o p e T B v e e x o # C e j i e R U H H R C a e j O B B T e j I b H O T e X H H ^ e C X H X K p H T e p H f l K a x n p o H B O C T k , c x u u n i ■ c o n p o T H B B e H K e t k b h b S h u e u e H T K o f l u a c e u .
OSHapy*eHo ocHOBKoe b jih b h h k Ko8$K|muiieHTa c x s t h h a jib ap ejy c M cT p eH so ro civ npoTHBJieHKfl TSaHeit npw noBumgHoa xaBBeHRH <t>HJti.Tpau»H. H e S p a u i j u a p s j a TK aaetti TopJieH oayn ttT o p -5 n aJiaHOBys E T -5 ,
52 Henryka M a c ią g -S te rn ik , Hube r t E ise m a n n
ÜB 2ERSUCEUHS® ZUR WAHL VON FILTER GEBEN FÜR EIE PRAS-BET-TECHNOLOGTE
S u s a a s B s e n f a s s u n g
F iite rg e w e b e wurden i n H in s ic h t a u f d ie T a u g lic h k e it f ü r d ie PRAS- BET-Technologie u n te rs u c h t wobei nach t h e o r e t is c h e r Vorwahl folg en d e te c h n is c h e K r it e r ie n angewendet wurden: F e s t i g k e i t , Schrumpfung und F il tr a ti o n s w i d e r s ta n d des Gewebes und d e r Zem entsuspension, E in grund
s ä t z l i c h e r E in flu s s d es K o m p re ssio n sk o e fizien ten a u f den v o ra u s s ic h t l i c h e n W iderstand des Gewebes b e i e rh ö h te n Druck frurde f e s t g e s t e l l t .
Es wurde das Torlengewebe FTor-5 und das Elanagewebe ET-5 g e w ä h lt.
