Bentonite EP.2 เบนโทไนท์เกิดปฏิกิริยากับน้ำอย่างไร
จากตอนที่แล้วเราได้ทำความรู้จักกับ เบนโทไนท์แต่ละชนิด คุณสมบัติ สี และแหล่งที่อยู่ ในตอนนี้เราจะมาดูกันว่า การที่น้ำทำปฏิกิริยากับเบนโทไนท์ ในขั้นตอนการผสมทรายแบบในโรงหล่อ มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาอย่างไรบ้าง
ทรายปั้นแบบ ยึดเกาะกันได้ เมื่อผสมกับน้ำและเบนโทไนท์ มีการอธิบายกลไกการสร้างแรงยึดเกาะไว้ 3 ทฤษฎีได้แก่
1. แรงตึงผิวของน้ำ
2. การยึดเหนี่ยวทางกล จากการขัดตัวระหว่างเม็ดทรายเอง
3. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างขั้ว ของเบนโทไนท์และน้ำ
เมื่อพูดถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างขั้ว พบว่า น้ำ (H2O) มีออกซิเจนเป็นขั้วลบ และไฮโดรเจนเป็นขั้วบวก
เบนโทไนท์ก็มีขั้วเช่นกัน คือขั้วลบที่ผิวชั้น Tetrahedral และขั้วบวกของโลหะ (Exchangeable Cations) มีสองชนิดที่พบมากคือ Na ions และ Ca ions
Na ions จะมีความสามรถซับน้ำได้มากกว่าและเกิดการพองตัวมากกว่า Ca ions แม้ว่า Na 1+ มีแรงดึงดูดน้อยกว่า Ca ซึ่งมีประจุ 2+
ประจุที่มากกว่าของ Ca-Bentonite ดูดน้ำเข้ามาได้เร็วกว่า และก็มีแรงดึงดูดต่อชั้นโครงสร้าง Tetrahedral สูงด้วย ทำให้ช่องว่างถูกดึงไว้ น้ำเข้ามาได้จำกัด ( Low Swell)
Na-Bentonite ดึงน้ำเข้ามาช้ากว่า แรงดึงน้อย ชั้น Tetrahedral สามารถขยายตัวออก ทำให้รับน้ำได้มากกว่า และเกิดการพองตัว (High Swell)
รูปที่ 1. น้ำถูกดึงดูดเข้ากับประจุของเบนโทไนท์
น้ำและเบนโทไนท์ ต่างก็มีทั้งสองขั้ว จึงเกิดทั้งแรงดึงดูดของประจุต่างขั้ว และแรงผลักของขั้วเดียวกัน
เมื่อเพิ่มปริมาณน้ำมากขึ้น ผลรวมของแรงจะเป็นแรงดึงดูดมากกว่าแรงผลัก ได้แรงดึงดูดที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และค่อยลดลงเมื่อเติมน้ำต่อไป เนื่องจากแรง ผลักจะเพิ่มมากขึ้นมากกว่าแรงดูด
รูปที่2 การยึดเกาะของเบนโทไนท์ที่เคลือบผิวทราย
มีจุดที่สมดุลและให้แรงยึดเหนี่ยวสูงสุด (Temper point) แต่ถ้าหากเติมน้ำ ในปริมาณที่มากกว่านี้ จะทำให้มีน้ำส่วนเกินซึ่งจะส่งผลโดยตรงกับแรงยึดเหนี่ยวและนำไปสู่การเกิดข้อบกพร่องอันเนื่องมาจากความชื้นได้
รูปที่ 3 อิทธิพลของความชื้น และค่า Green Compressive Strength
จะเห็นได้ว่า ค่าการรับแรงอัดของทราย ( Green compressive strength ) จะเพิ่มขึ้นตาม Tempering water และเมื่อถึงจุด Temper point ความแข็งแรงจะลดลง
นอกจากนี้ปริมาณเบนโทไนท์ที่เพิ่มขึ้น จะมีความต้องการน้ำเพิ่มขึ้นด้วยแล้ว ปัจจัยอื่นๆ เช่น ปริมาณฝุ่น แป้ง หรือสารเติมแต่งที่เป็นตัวดูดซับน้ำที่เพิ่มมากขึ้น ก็จะส่งผลให้ทรายในระบบต้องการน้ำเพิ่มขึ้นด้วย
ทรายที่หมุนเวียนในระบบ มีปริมาณฝุ่นที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ไม่สามารถเลือกใช้ค่าความชื้นเดียวได้ จึงแป็นสาเหตุที่ต้องใช้ ค่าเปอร์เซ็นต์การยุบตัวของทราย (CB) เข้ามาทำการทดสอบเพื่อความคุมคุณภาพของทราย
ติดตามอ่านเรื่องการคุมค่า CB
- 3
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
