Патент на изобретение №2236676

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ФРАКЦИЙ МЕЛКОЗЕРНИСТЫМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии дорожно-строительных, композиционных, керамических, огнеупорных материалов, в технологии других производств, где используются плотно упакованные зернистые смеси. В способе определения степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми осуществляют послойное заполнение единицы объема крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средний размер 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, объемную массу ₁, кг/м³, и плотность зерен ₁, кг/м³ крупнозернистых фракций и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми У рассчитывают по формуле: У=((V₁+V₂-1)₁)/(V₁(₁–₁)). Технический результат – разработка способа, который позволяет экспериментально определить зависимость степени уплотнения от объемно-массовых характеристик фракций, используемых для приготовления плотно упакованных зернистых смесей.

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии дорожно-строительных, композиционных, керамических, огнеупорных материалов, в технологии других производств, где используются плотно упакованные зернистые смеси.

Известны способы получения плотных смесей на основе фракций с отличающимися размерами зерен (Химическая технология керамики и огнеупоров. Под ред. П.П.Будникова и Д.Н.Полубояринова. Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1972, с.57).

Однако в известных способах повышения плотности сыпучих смесей отсутствуют способы определения величин степени уплотнения одних фракций другими, не приводятся зависимости соотношений фракций от их объемно-массовых характеристик.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа определения величины степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми, который позволяет экспериментально определить зависимость степени уплотнения от объемно-массовых характеристик фракций, используемых для приготовления плотно упакованных зернистых смесей.

Технический результат достигается тем, что в исходных фракциях учитываются отношения размеров зерен, их объемно-массовые характеристики, а также проявление в процессе совмещения фракций физического явления самопроизвольной упаковки зерен различных размеров.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми осуществляют послойное заполнение единицы объема крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средний размер 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, объемную массу ₁, кг/м³, и плотность зерен ₁, кг/м³ крупнозернистых фракций и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми У рассчитывают по формуле:

У=((V₁+V₂-1)(₁)/(V₁(₁–₁)).

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Определение величины степени уплотнения фракции щебня с размерами зерен 15-35 мм фракцией щебня с размерами зерен 5-15 мм.

Средние размеры зерен

d₁=(15+35)/2=25 мм, d₂=(5+15)/2=10 мм,

d₂/d₁=10 мм /25 мм=0,4 больше 0,155.

Определяют объемную массу и плотность фракции с размерами зерен 15-35 мм, они равны соответственно ₁=1391 кг/м³ (1,391 кг/л), щебня равна ₁=2576 кг/м³ (2,576 кг/л).

Определяют объемную массу фракции с размерами зерен 5-15 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 15-35 мм, на него насыпается слой зерен фракции щебня с размерами зерен 5-15 мм, на слой мелкозернистой фракции снова укладывается слой фракции с размерами зерен 15-35 мм и т.д.

Верхний слой до краев мерной емкости выравнивается фракцией с размерами зерен 5-15 мм. Полученная смесь вместе с мерной емкостью взвешивается, определяется объемная масса приготовленной смеси, а также расход каждой фракции, использованной для приготовления единицы объема смеси (0,001 м³).

Объемная масса смеси щебня составила величину, равную _см=1,538 кг/л (1538 кг/м³).

Объем фракции с размерами зерен 15-35 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₁=913 кг /1391 кг/м³=0,656 м³.

Объем фракции с размерами зерен 5-15 мм для приготовления 1 ³ смеси составляет

V₂=625 кг /1345 кг/м³=0,465 м³.

Величину степени уплотнения фракции щебня с размерами зерен 15-35 мм фракцией с размерами зерен 5-15 мм определяют по формуле:

У=((V₁+V₂-1)(₁)/(V₁(₁–₁)), безразмерная величина,

У=((0,656м³ + 0,465м³ – 1 м³)2576 кг/м³)/(0,656м³ (2576 кг/м³ – 1391 кг/м³))=0,312/0,777=0,401.

Величина У означает, что при введении в 1 м³ фракции с размерами зерен 15-35 мм 0,185 м³ фракции с размерами зерен 5-15 мм объем смеси составит 1 м³, а ее объемная масса увеличится на 18,0% по сравнению с объемной массой фракции с размерами зерен 15-35 мм.

Пример 2. Определение величины степени уплотнения фракции щебня с размерами зерен 25 мм фракцией щебня с размерами зерен 20 мм.

d₂/d₁=20 мм /25 мм=0,8 больше 0,155.

Определяют объемную массу фракции щебня с размерами зерен 25 мм, она равна ₁=1348 кг/м³ (1,348 кг/л). Плотность материала зерен равна ₁=2576 кг/м³ (2,576 кг/л).

Определяют объемную массу фракции щебня с размерами зерен 20 мм, она равна ₂=1356 кг/м³ (1,356 кг/л).

В мерную емкость объемом 5 л (0,005 м³) укладывается слой зерен фракции щебня с размерами зерен 25 мм, на него насыпается слой зерен размером 20 мм, на слой с размерами зерен 20 мм снова укладывается слой зерен размером 25 мм и т.д.

Верхний слой до краев мерной емкости выравнивается фракцией с размерами зерен 20 мм. Полученная смесь 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 на основе фракций 25 и 20 мм составила величину, равную _см=1,409 кг/л (1,409 кг/м³).

Объем фракции с размерами зерен 25 мм для приготовления 1 м³ смеси составляет

V₁=830 кг /1348 кг/м³=0,616 м³.

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

V₂=579 кг /1356 кг/м³=0,427 м³.

Величину степени уплотнения фракции с размерами зерен 25 мм фракцией с размерами зерен 20 мм определяют по формуле:

У=((V₁+V₂-1)₁)/(V₁(₁–₁)), безразмерная величина,

У=((0,616 м³ + 0,427 м³ – 1 м³)2576 кг/м³) /(0,616 м³ (2576 кг/м³ – 1348 кг/м³))=0,111/0,756=0,146.

Величина У означает, что за счет уплотнения зерен произошло уменьшение пустотности фракции с размерами зерен 25 мм на величину 0,146V_п25, a объемная масса смеси увеличилась на 6% по сравнению с ее объемной массой.

Испытания заявляемого способа, проведенные в лаборатории строительного павильона университета, показали, что смеси щебня, приготовленные по заявляемому способу, отличаются от характеристик исходных фракций более высокой величиной объемной массы. Кроме того, с учетом величин степени уплотнения были приготовлены смеси щебня с введением в 1 м³ крупнозернистой фракции рассчитанного количества другой фракции с меньшими размерами зерен, в результате совмещения фракций и их перемешивания получались смеси щебня объемом 1 ³. Сохранение объема неизменным свидетельствует о проявлении в системе процесса уплотнения за счет более плотной упаковки зерен разных размеров.

Формула изобретения

Способ определения степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми, характеризующийся тем, что осуществляют послойное заполнение единицы объема крупнозернистыми и мелкозернистыми фракциями, определяют средний размер 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, объемную массу ₁, кг/м³, и плотность зерен ₁, кг/м³ крупнозернистых фракций, и при d₂/d₁ больше 0,155 величину степени уплотнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми У рассчитывают по формуле

У=((V₁+V₂-1)₁)/(V₁(₁–₁)).

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