粘土懸濁液の流動特性と沈降特性に関する基礎的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05660262
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 藤井 克己 岩手大学, 農学部, 助教授 (30134513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中石 克也 茨城大学, 農学部, 助手 (40180236)
• Keywords: 膨潤性粘土 / 懸濁液 / 非ニュートン粘性 / チキソトロピー挙動 / レオロジー

Research Abstract

1.今年度は膨潤性の顕著な粘土鉱物として、Na型モンモリロナイトを、供試試料に採用した。研究分担者の助言をもとに、その懸濁液の物理化学的条件を調整することにより、粒子間反発力の卓越し、力学的にも安定なモンモリロナイト懸濁液試料を作成することに成功した。
2.この懸濁液のごく少量試料をコーンプレート型粘度計にセットし、定温条件下で粘性率を測定した。併せて、粘度計をマイクロコンピュータに接続し、多量な測定データの自記記録・収納に努めた。これにより、
(1)モンモリロナイト懸濁液の粘性率の固相率依存性を、高い精度で表わすことが可能になった。その結果、(粘性率)∞ exp(固相率)の関係が、実験的に確かめられ、この比例定数についての理論的検討が進展した。
(2)さらに、懸濁液の粘性率の「ずり速度依存性」も著しいことが示された。つまり、ずり速度の大きいほど懸濁液の粘性率は低下し、非ニュートン性のチキソトロピー流動することが明瞭になった。
(3)その一方で、粘度計にセットし測定した後、半日間ほど静置した試料は、粘性率が初期値に向けて顕著に回復するという、興味深い結果も観察された。
3.粘土粒子間の物理化学的作用力を理論的に計算し、これに基づきマクロな力学特性を定量的に解析するという点では、代表者により、粒子沈降や拡散移動などという静的な問題に関して研究が進展した。次年度は、流動特性というダイナミックな問題に対して、分担者の研究成果も併せながら、より厳密な適用を計っていく予定である。

Research Products

• [Publications] 藤井克己: "モンモリロナイト懸濁液における粘土粒子の拡散移動" 農業土木学会論文集. 163号. 71-78 (1993)
• [Publications] 中石克也: "ニュートン流動域におけるNaモンモリロナイト懸濁液の流動特性" 農業土木学会論文集. 168号. 117-118 (1993)
• [Publications] K.Nakaishi: "Thixiotropic behaviors of sodium and calcium montmorillonites." Clay Science. 8. 349-353 (1992)