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Zeitverfestigung von Schüttgütern?!

Schüttgüter können bei Lagerung im unbewegtem Zustand (wenn sie dabei nicht geschert werden) Zeitverfestigen. Zeitverfestigungen werden durch physikalische und chemische Vorgänge z.B. durch Kristallisations-, Sintervorgänge oder chemische Feststoffreaktionen hervorgerufen. Es können technologische Probleme durch erhöhte Kohäsion, innerer/effektiver Reibung und Druckfestigkeit entstehen.

Die Messung der Zeitverfestigung entspricht dem einer "direkten" Messung des Fließorts, wobei die Probe vor jedem Abscherpunkt unter Normalspannung und Scherspannung für eine definierte Zeit gelagert wird. Die Ergebnisse werden dann mit der "direkten" Fließort-Messung ohne Zeitverfestigung verglichen.

Zum Messen der Zeitverfestigung reicht es oft aus, den Zeitfließort bei nur je einem Abscherpunkt, dafür aber mit unterschiedlichen Lagerzeiten, zu messen. Man erhält eine Funktion der Zeitverfestigung in Abhähgigkeit der Lagerzeit. Die innere Reibung des Zeitfließortes ist meist nahezu identisch mit dem direkten Fließort und nur in Tau-Richtung hin zu größeren Spannungen verschoben (höhere Kohäsion). Um den Einfluss der Zeitverfestigung auf das Fließverhalten beurteilen zu können, wird daher der direkte Fließort auf das Niveau des Zeitfließortes angehoben und fließt so, in die weiterführenden Berechnung ein.

 

time yield locus

  • Ein Fließort (YL) bei σr ohne Zeitverfestigung

  • + weiter Fließorte (YL) mit Zeitkonsolidierung bei der selben Referenzspannung σr, (nach 30 Minuten, 60 Minuten, ... , 6 Stunden, 12 Stunden, ... , 24 Stunden, 48 Stunden, ..., etc.)

 


 

 

Fließort ohne Zeitverfestigung:

 

file name YL1a.yl
device SHEAR-TEST.com ST200AUTO
shear cell RSL ST30.cel  

Δσ + 0 Pa  
ΔΤ + 0 Pa

SHEAR STRESSES - MEASUREMENT ACCORDING ASTM D6682-A
σr Τrm   Τrs   σN Τm   Τs  
[Pa] [Pa]   [Pa]   [Pa] [Pa]   [Pa]  

14806 10187   9382   14806 10040   9503  
               
...              
               
14806 9637   9382   3038 2980  

φi = 30.9 deg angle of internal friction
Τc = 1320 Pa cohesion
σ1 = 32805 Pa major principal stress
σc = 4661 Pa unconfined compressive strength
...    
FL = 7.04 flowability factor = σ1 / σc
φe = 34.6 deg effective angle of friction ≙ φi at DIN1055-6, EN1991-4

 

Fließort (1 Punkt) mit Zeitverfestigung:

 

file name YL1 8hour.yl
device SHEAR-TEST.com ST200AUTO
shear cell RSL ST30.cel  

Δσ + 0 Pa  
ΔΤ + 0 Pa


SHEAR STRESSES - MEASUREMENT ACCORDING ASTM D6682-A
σr Τrm   Τrs   σN Τm   Τs  
[Pa] [Pa]   [Pa]   [Pa] [Pa]   [Pa]  

14806 10160   9362   14806 12163   11626  

 

Korrigierter Fließort inkl. Zeitverfestigung:

 

file name YL1a tc.yl
device SHEAR-TEST.com ST200AUTO
shear cell RSL ST30.cel  

Δσ + 0 Pa  
ΔΤ + 2123 Pa


SHEAR STRESSES - MEASUREMENT ACCORDING ASTM D6682-A
σr Τrm   Τrs   σN Τm   Τs  
[Pa] [Pa]   [Pa]   [Pa] [Pa]   [Pa]  

14806 12310   11505   14806 12163   11626  
               
...              
               
14806 11760   11505   3038 5103  


φi = 30.9 deg angle of internal friction
Τc = 3443 Pa cohesion
σ1 = 36553 Pa major principal stress
σc = 12157 Pa unconfined compressive strength
...    
FL = 3.01 flowability factor = σ1 / σc
φe = 40.3 deg effective angle of friction ≙ φi at DIN1055-6, EN1991-4

 

 

"direkter" Fließort und Zeitfließort

time consolidation comparison

 

Schüttgutanalyse Messungen und Auswertungen von physikalischen Eigenschaften von Pulvern und Schüttgütern Fließort Zeitverfestigung

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