Bestimmung der
rheologischen Fließgrenze (τf) von Suspensionen
mittels der modifizierten Viskowaage
Der Versuch mit der modifizierten Viskowaage kann an Suspensionen oder Feststoffen zur Bestimmung der Scherfestigkeit des Probenmaterials durchgeführt werden. Hierbei wird aus dem gemessenen Ausziehwiderstand eines Verankerungskörpers die Scherfestigkeit an der Fließgrenze von Susupensionen bzw. die Scherfestigkeit im Bruchzustand von Feststoffen ermittelt.
Für die Versuche mit der modifizierten Viskowaage werden Kunststoffdübel in das Probenmaterial eingedreht. An diesen Verankerungskörpern wird im Belastungsversuch der Ausziehwiderstand des Materials gemessen.
Die modifizierte Viskowaage besteht im Wesentlichen aus einem Traggestell, einem Verankerungskörper (Einschraubdübel), welcher über einen Kunststofffaden und zwei Umlenkrollen mit einem Gewichtskörper verbunden ist, sowie einer Waage.
Der Gewichtskörper ist ein geschlossener, mit Wasser gefüllter Zylinder, der sich als Kolben in einem offenen äußeren Zylinder bewegt. Der äußere Zylinder wird ebenfalls mit Wasser gefüllt, wodurch der Kolben bei steigendem Wasserspiegel im Zylinder auftreibt, da seine Wichte aufgrund eines eingeschlossenen Restvolumens an Luft geringer ist als die des Wassers.
Der Verankerungskörper wird in die Materialprobe eingedreht und über den Kunststofffaden mit dem Gewichtskörper verbunden.
Der Probebehälter, einschließlich Verankerungskörper, befindet sich auf einer Waage, die zunächst das Gesamtgewicht anzeigt. Wird nun der Wasserstand im Zylinder reduziert, verringert sich die Eintauchtiefe des Kolbens, wodurch sich die Auftriebswirkung auf den Kolben ebenfalls reduziert. Das Gewicht des Kolbens, das über den Kunststofffaden auf den Verankerungskörper wirkt, nimmt zu. Der nur noch teilweise eingetauchte Kolben hat nun das Bestreben, den Verankerungskörper aus dem ZFSV herauszuziehen. Aufgrund seiner Fließgrenze können in dem ZFSV Scherkräfte mobilisiert werden, die der Vertikalbewegung des Verankerungskörpers entgegenwirken.
Die Größe der mobilisierten Scherkräfte entspricht der Abnahme der gemessenen Gewichtskraft des gefüllten Probenbehälters.