Патент на изобретение №2236675

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ФРАКЦИЙ МЕЛКОЗЕРНИСТЫМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к испытанию свойств материалов и может быть использовано в производстве композиционных, строительных и дорожных материалов, а также в других производствах, где требуется уплотнение смесей сыпучих материалов. В способе определения величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми осуществляют послойное заполнение единицы объема 1 м³ крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средние размеры зерен крупнозернистой фракции d₁ и мелкозернистой фракции d₂, d₂/d₁, объем крупнозернистой фракции V₁ и мелкозернистой фракции V₂, расходуемые для приготовления единицы объема смеси, м³, величину пустотности крупнозернистой фракции V_п1 – отношение объема пустот к объему фракции, и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми y рассчитывают по формуле: y=(V₁+V₂-l)/(V₁ V_п1). Технический результат – разработка способа количественной оценки критериальной величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми с учетом средних размеров зерен в условиях проявления упаковки зерен различных размеров.

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в производстве композиционных, строительных и дорожных материалов, а также в других производствах, где требуется уплотнение смесей сыпучих материалов.

Известен способ определения плотных смесей щебня, мелкого щебня и песка (Борщ И.М., Вознесенский В.А. и др. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. Киев, Вища школа, 1981, стр.266).

Однако в известном способе отсутствует количественная зависимость величины степени уплотнения от объемных характеристик исходных фракций, используемых для приготовления сыпучих смесей.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа определения величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми, который позволяет количественно оценивать степень уплотнения с учетом объемных характеристик фракций с различными размерами зерен с заранее рассчитанной величиной объемной массы.

Технический результат достигается тем, что при совмещении фракций с различными размерами зерен количественно оценивается критериальная величина степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми с учетом их средних размеров зерен и в условиях проявления в процессе совмещения фракций, физического явления упаковки зерен различных размеров, обеспечивающего повышение содержания монолитного материала в приготовленной зернистой смеси.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми осуществляют послойное заполнение единицы объема 1, м³, крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средние размеры зерен крупнозернистой фракции d₁ и мелкозернистой фракции d₂, d₂/d₁, объем крупнозернистой фракции V₁ и мелкозернистой фракции V₂, расходуемые для приготовления единицы объема смеси, м³, величину пустотности крупнозернистой фракции V_п1 – отношение объема пустот к объему фракции, и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми y рассчитывают по формуле

y=(V₁+V₂-l)/(V₁ V_п1).

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Определение величины степени уплотнения фракции щебня с размерами зерен 15-20 мм фракцией щебня с размерами зерен 10-15 мм.

Средние размеры зерен

d₁=(15+20)/2=17,5 мм, d₂=(10+15)/2=12,5 мм

d₂/d₁=12,5 мм/17,5 мм=0,714 больше 0,155.

Определяют объемную массу щебня с размерами зерен 15-20 мм, она равна ₁=1305 кг/м³ (1,305 кг/л), величина пустотности фракций щебня равна V_п1=0,460.

Определяют объемную массу фракции щебня с размерами зерен 10-15 мм, она равна ₂=1345 кг/м³ (1,345 кг/л).

В мерную емкость объемом 5 л (0,005 м³) укладывается слой зерен фракции щебня с размерами зерен 15-20 мм, на него насыпается слой зерен фракции с размерами зерен 10-15 мм, на слой мелкозернистой фракции снова укладывается слой фракции с более крупными размерами зерен и т.д. Верхний слой до краев мерной емкости выравнивается фракцией с размерами зерен 10-15мм. Полученная смесь вместе с мерной емкостью взвешивается, определяется объемная масса полученной смеси, а также расход каждой фракции для приготовления фиксированного объема смеси (1 м³).

Объемная масса смеси щебня составила величину, равную _см=1,480 кг/л (1480 кг/м³).

Объем фракции с размерами зерен 15-20 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₁=896 кг/1305 кг/м³=0,687 м³.

Объем фракции с размерами зерен 10-15 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₂=584 кг/1345 кг/м³=0,434 м³.

Величину степени уплотнения фракции с размерами зерен 15-20 мм фракцией с размерами зерен 10-15 мм определяют по формуле:

y=(V₁+V₂-1)/(V₁·V_п1), безразмерная величина,

y=(0,687 м³ + 0,434 м³ – 1 м³)/(0,687 м³·0,460)=0,121/0,316=0,383.

Величина y означает, что при введении в 1 м³ фракции с размерами зерен 15-20 мм 0,383 0,46=0,176 м³ фракции с размерами зерен 10-15 мм объем смеси составит 1 м³, а ее объемная масса возрастет на 18,2% по сравнению с объемной массой фракции с размерами зерен 15-20 мм.

Пример 2. Определение величины степени уплотнения фракции с размерами зерен 15-20 мм фракцией щебня с размерами зерен 5-10 мм.

Средние размеры зерен

d₁=(15+20)/2=17,5 мм, d2=(5+10)/2=7,5 мм

d₂/d₁=7,5 мм/17,5 мм=0,429 больше 0,155.

Определяют объемную массу щебня с размерами зерен 15-20 мм, она равна ₁=1305 кг/м³ (1,305 кг/л), величина пустотности фракции щебня равна V_п1=0,460.

Определяют объемную массу фракции щебня с размерами зерен 5-10 мм, она равна ₂=1315 кг/м³ (1,315 кг/л).

В мерную емкость объемом 5л (0,005 м³) укладывается слой зерен фракции щебня с размерами зерен 15-20 мм, на него насыпается слой зерен фракции щебня с размерами зерен 5-10 мм, на слой мелкозернистой фракции снова укладывается слой крупнозернистой фракции и т.д. Верхний слой до краев мерной емкости выравнивается фракцией с размерами зерен 5-10 мм.

Полученная смесь щебня вместе с мерной емкостью взвешивается, определяется объемная масса смеси, а также расход каждой фракции, использованной для приготовления единицы объема смеси (1 м³).

Объемная масса смеси щебня составила величину, равную 1537 кг/м³.

Расход фракции с размерами зерен 15-20 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₁=1063 кг/1305 кг/м³=0,815 м³.

Расход фракции с размерами зерен 5-10 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₂=474 кг/1315 кг/ м³=0,360 м³.

Величину степени уплотнения фракции щебня с размерами зерен 15-20 мм фракцией с размерами зерен 5-10 мм определяют по формуле:

y=(V₁+V₂-1)/(V₁ V_п1), безразмерная величина,

y=(0,815 м³ + 0,360 м³ – 1 м³)/(0,815 м³·0,460)=0,175/0,375-0,467.

Величина y означает, что при введении в 1 м³ фракции с размерами зерен 15-20 мм 0,467·0,460=0,215 м³ фракции с размерами зерен 5-10 мм объем смеси составит 1 м³, а ее объемная масса увеличится на 21,6% по сравнению с объемной массой фракции с размерами зерен 15-20 мм.

Экспериментальные испытания заявляемого способа определения величины степени уплотнения, проведенные в лаборатории строительного павильона университета, показали, что с использованием полученной величины степени уплотнения (y) приготовленные смеси на основе полидисперсных фракций щебня и смеси на основе полидисперсных фракций песка имеют заранее рассчитанные величины объемной массы при постоянстве объема смеси. При введении рассчитанных объемов мелкозернистых фракций в единицу объема крупнозернистых фракций не изменяется объем смеси, т.е. действительно происходит упаковка зерен с образованием более плотной смеси.

Способ экспериментально-аналитического определения величины степени уплотнения используется в процессе проектирования сложных сыпучих систем уплотненного типа с возможностью регулирования их основных объемно-массовых характеристик.

Формула изобретения

Способ определения величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми, характеризующийся тем, что осуществляют послойное заполнение единицы объема 1 ³ крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средние размеры зерен крупнозернистой фракции d₁ и мелкозернистой фракции d₂, d₂/d₁, объем крупнозернистой фракции V₁ и мелкозернистой фракции V₂, расходуемые для приготовления единицы объема смеси, м³, величину пустотности крупнозернистой фракции V_п1 – отношение объема пустот к объему фракции, и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми У рассчитывают по формуле

У=(V₁+V₂-l)/(V₁ V_п1).

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.06.2005

Извещение опубликовано: 20.02.2007 БИ: 05/2007