СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ РАЗДВИНУТОГО ТИПА Российский патент 2005 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии технических материалов, в производстве которых используются сыпучие сырьевые материалы или смеси на их основе.

Известен способ определения соотношения между песком и щебнем (гравием), определяемого по формуле

П/Щ(r)=p_щ(r)·α ·γ нп

где П - масса песка, т;

Щ(r) - масса щебня (гравия), т;

p_щ(r) - пустотность щебня (гравия) в уплотненном состоянии, доли единицы объема;

γ нщ(r)

α - коэффициент раздвижки щебня (гравия) песком.

(Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты). Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1978, 308 с.)

Однако известный способ определения соотношения компонентов для приготовления смеси сыпучих материалов базируется на использовании не фракционированных щебня (гравия) и песка, не учитывает влияния размеров зерен на величину раздвижки, которая получена эмпирическим методом и имеет табличные значения. Кроме того, в известных способах отсутствует количественная взаимосвязь между объемно-массовыми и гранулометрическими характеристиками фракций, используемых для приготовления смесей оптимального зернового состава.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа, который обеспечивает не подбор, а проектирование составов сыпучих смесей (систем) на основе любого числа фракций с учетом размеров их зерен, а также возможность регулирования содержания в проектируемой смеси монолитного материала и ее пустотности математическими методами с учетом характеристик исходного сыпучего сырья.

Технический результат достигается тем, что используют фракционированные сыпучие материалы в виде отдельных фракций, каждая из которых характеризуется средними размерами зерен, объемной массой и плотностью их зерен. Кроме того, в процессе проектирования и приготовления сыпучих смесей учитывается проявление физического явления раздвижки всех зерен зернами меньших размеров.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения составов сыпучих би-сенарных систем раздвинутого типа при размерах зерен во фракциях d₁>d₂>d₃>... >d₅>d₆, определяемых методами ситового анализа или седиментационным методом, определяют объемы фракций для бинарных систем:

V₁=1/α ₁, м³,

V₂=V₁(α ₁-1), м³,

α ₁=(1+d₂/d₁)³, м³,

для тернарных систем

V₁=1/α ₁, м³,

V₂=V₁((α ₁-1)/α ₂), м³,

V₃=V₂(α ₂-1), м³,

α ₁=(1+(d₂+2·d₃)/d₁)³, м³,

α ₂=(1+d₃/d₂)³, м³,

для кватернарных систем

V₁=1/α ₁, м³,

V₂=V₁((α ₁-1)/α ₂), м³,

V₃=V₂((α ₂-1)/α ₃), м³,

V₄=V₃(α ₃-1), м³,

α ₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄)/d₁)³, м³,

α ₂=(1+(d₃+2·d₄)/d₂)³, м³,

α ₃=(1+d₄/d₃)³, м³,

для квинарных систем

V₁=1/α ₁, м³,

V₂=V₁((α ₁-1)/α ₂), м³,

V₃=V₂((α ₂-1)/α ₃), м³,

V₄=V₃((α ₃-1)/α ₄), м³,

V₅=V₄(α ₄-1), м³,

α ₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄+8·d₅)/d₁)³, м³,

α ₂=(1+(d₃+2·d₄+4·d₅)/d₂)³, м³,

α ₃=(1+(d₄+2·d₅)/d₃)³, м³,

α ₄=(1+d₅/d₄)³, м³,

для сенарных систем

V₁=1/α ₁, м³,

V₂=V₁((α ₁-1)/α ₂), м³,

V₃=V₂((α ₂-1)/α ₃), м³,

V₄=V₃((α ₃-1)/α ₄), м³,

V₅=V₄((α ₄-1)/α ₅), м³,

V₆=V₅(α ₅-1), м³,

α ₁=(1+(d₂+2· d₃+4· d₄+8· d₅+16· d₆)/d₁)³, м³,

α ₂=(1+(d₃+2· d₄+4· d₅+8· d₆)/d₂)³, м³,

α ₂=(1+(d₄+2· d₅+4· d₆)/d₃)³, м³,

α ₃=(1+(d₅+2· d₆)/d₄)³, м³,

α ₄=(1+d₆/d₅)³, м³,

где V₁, V₂, V₃... V₆ - объемы фракций с размерами зерен d₁, d₂, d₃... d₆, м³;

α₁, α₂, α₃... α ₅ - объемные коэффициенты раздвижки зерен размером d₁ всеми остальными зернами, размером d₂ всеми остальными зернами, размером d₃ всеми остальными зернами, ..., размером d₅ зернами размером d₆.

В процессе изучения составов сыпучих систем на основе нескольких фракций с разными наборами зерен было установлено, что сыпучие системы раздвинутого типа могут быть сформированы на основе раздвигаемых фракций и фракций с меньшими размерами зерен в том случае, когда объемы раздвигающих фракций превышают объемы пустот раздвигаемых фракций, а величина раздвижки определяется с учетом формирования одного слоя зерен раздвигающих фракций между зернами раздвигаемых фракций и отношения размеров их зерен. В сыпучей смеси с учетом проявления явления раздвижки происходит увеличение объема формируемой сыпучей системы, и оно количественно оценивается величиной раздвижки (α ).

Соотношение объемов фракций определяется отношениями величин коэффициентов раздвижки зерен смежных фракций, которые в свою очередь находятся в функциональной зависимости от размеров зерен, α =f(d/D) при d<D. В процессе приготовления сыпучих смесей на основе рассчитанных объемов нескольких фракций проявляется физическое явление раздвижки, которое обеспечивает формирование наименее плотно упакованной зернистой структуры с максимально возможной пустотностью системы. Среди всех типов сыпучих систем системы раздвинутого типа отличаются наибольшей величиной пустотности.

Способ осуществляется следующим образом.

В лаборатории производят испытание зернистых и порошкообразных материалов на пригодность их использования в производстве конкретного технического материала. Выбранные для применения в производстве проектируемых технических материалов конструкционного или функционального назначений. пригодные к применению сырьевые сыпучие материалы подвергают фракционированию с использованием стандартного набора сит. В каждой фракции по общепринятым методикам определяют следующие показатели свойств: насыпную плотность (объемную массу), γ , кг/м³, истинную плотность (удельный вес), ρ , г/см³, величину объема пустот (определяется экспериментально или методом расчета).

В полифракционных (полидисперсных) сыпучих материалах по результатам ситового или седиментационного анализа определяют средний размер зерен (частиц) в каждой фракции.

Коэффициент раздвижки сыпучих систем можно определить по соотношению диаметра зерен (Голубев А.И. Научные основы проектирования составов бетонных смесей. Учебное пособие. Тверь, Тверской государственный технический университет, 1995, с.16-20, 83-92)

Объемные соотношения фракций в проектируемом составе сыпучей смеси раздвинутого типа определяется с использованием гранулометрических характеристик фракций, массовые соотношения - с использованием объемных масс (γ ) фракций. Объемы пустот во фракциях определяют с использованием величин объемной массы и плотности материала зерен (ρ ), содержание монолитного материала в смеси определяют с использованием объемов фракций и величин их пустотности. Сумма рассчитанных объемов всех фракций равна объему зернистой системы.

Для приготовления сыпучих систем раздвинутого типа выбраны и испытаны следующие фракции гранитного щебня:

фракция с размерами зерен D¹=40 мм,

насыпная плотность γ ₄₀=1410 кг/м³,

фракция с размерами зерен D₂=30 мм,

насыпная плотность γ ₃₀=1402 кг/м³,

фракция с размерами зерен D₃=20 мм,

насыпная плотность γ ₂₀=1390 кг/м³,

фракция с размерами зерен D₄=10 мм,

насыпная плотность γ ₁₀=1375 кг/м³,

фракция с размерами зерен D₅=5 мм,

насыпная плотность γ ₅=1350 кг/м³,

истинная плотность материала гранита, определенная пикнометрическим методом, составляет ρ _щ=2,72 г/см³;

а также фракции кварцевого песка:

фракция с размерами зерен d₁=2,5 мм,

насыпная плотность γ _2,5=1260 кг/м³,

фракция с размерами зерен d₂=1,25 мм,

насыпная плотность γ _1,25=1460 кг/м³,

фракция с размерами зерен d₃=0,63 мм,

насыпная плотность γ _0,63=1450 кг/м³,

фракция с размерами зерен d₄=0,315 мм,

насыпная плотность γ _0,315=1440 кг/м³,

фракция с размерами зерен d₅=0,14 мм,

насыпная плотность γ _0,14=1430 кг/м³,

истинная плотность материала кварцевого песка, определенная пикнометрическим методом, составляет ρ _п=2,65 г/см³.

На основе фракций щебня можно рассчитать и приготовить составы смесей щебня раздвинутого типа

бинарные смеси: 40 мм+30 мм,

40 мм+20 мм,

40 мм+10 мм,

40 мм+5 мм,

30 мм+20 мм,

30 мм+10 мм,

30 мм+5 мм,

20 мм+10 мм,

20 мм+5 мм,

10 мм+5 мм;

тернарные смеси:

40 мм+30 мм+20 мм,

40 мм+30 мм+10 мм,

40 мм+30 мм+5 мм,

40 мм+20 мм+10 мм,

40 мм+20 мм+5 мм,

30 мм+20 мм+10 мм,

30 мм+20 мм+5 мм,

30 мм+10 мм+5 мм,

20 мм+10 мм+5 мм;

кватернарные смеси:

40 мм+30 мм+20 мм+10 мм,

40 мм+30 мм+20 мм+5 мм,

30 мм+20 мм+10 мм+5 мм,

квинарную смесь состава:

40 мм+30 мм+20 мм+10 мм+5 мм.

Такое же число составов бинарных, тернарных, кватернарных смесей песка раздвинутого типа можно рассчитать и приготовить на основе фракций песка.

Примеры расчета составов смесей щебня раздвинутого типа на основе двух, трех, четырех и пяти фракций щебня.

Примеры расчета бинарных смесей щебня раздвинутого типа.

Пример 1. Расчет состава бинарной смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₁=40 мм и D₂=30 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 40 мм зернами размером 30 мм по формуле

α =(1+D₂/D₁)³=(1+30/40)³=5,359.

Определяют расход фракции с размерами зерен 40 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня раздвинутого типа по формуле:

V₄₀=1 м³/α =1 м³/5,359=0,187 м³,

G₄₀=0,187 м³·1410 кг/м³=264 кг.

Определяют расход фракции с размерами зерен 30 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня раздвинутого типа по формуле:

V₃₀=V₄₀(α -1)=0,187 м³ (5,359-1)=0,813 м³,

G₃₀=0,813 м³·1402 кг/м³=1140 кг,

V₄₀+V₃₀=0,187 м³+0,813 м³=1,000 м³.

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня составляет:

V_мcм=V₄₀(γ ₄₀/ρ _щ)+V₃₀(γ ₃₀/ρ _щ)=0,187(1410/2720)+0,813(1402/2720)=0,516 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=V_cм (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-(264+1140)/2720)=0,484 м³.

Объем смеси щебня равен

V_cм=V_мcм+V_псм=0,516 м³+0,484 м³=1,000 м³.

Пример 2. Расчет состава бинарной смеси щебня на основе фракций с размерами зерен 40 и 5 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 40 мм зернами размером 5 мм по формуле

α =(1+D₅/D₁)³=(1+5/40)³=1,424.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₁=40 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₄₀=1 м³/α =1 м³/1,424=0,702 м³,

G₄₀=0,702 м³·1410 кг/м³=990 кг.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₅=5 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₅=V₄₀(α -1)=0,702 м³ (1,424-1)=0,298 м³,

G₅=0,298 м³·1350 кг/м³=402 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _см=990 кг+402 кг=1392 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня составляет:

V_мcм=V₄₀(γ ₄₀/ρ _щ)+V₅(γ ₅/ρ _щ)=0,702(1410/2720)+0,298(1350/2720)=0,512 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1392/2720)=0,488 м³.

Объем смеси щебня равен

V_см=V₄₀, м³+V₅, м³=0,702 м³+0,298 м³=1,000 м³.

V_cм=V_мсм, м³+V_пcм, м³=0,512 м³+0,488 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 3. Расчет состава бинарной смеси щебня раздвинутого типа на основе фракций с размерами зерен D₂=30 и D₃=20 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 30 мм зернами размером 20 мм по формуле

α =(1+D₃/D₂)³=(1+20/30)³=4,630.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₂=30 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₃₀=1 м³/α =1 м³/4,630=0,216 м³,

G₃₀=0,216 м³·1402 кг/м³=303 кг.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₃=20 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле

V₂₀=V₃₀(α -1)=0,216 м³ (4,630-1)=0,784 м³,

G₂₀=0,784 м³·1390 кг/м³=1090 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _см=G₃₀, кг+G₂₀, кг=303 кг+1090 кг=1393 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня составляет:

V_мсм=0,216(1402/2720)=0,111 м³,

V_м2см=0,784(1390/2720)=0,401 м³, V_мсм=0,512 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1393/2720)=0,488 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_см=V₃₀, м³+V₂₀, м³=0,784 м³+0,216 м³=1,000 м³.

V_cм=V_мcм, м³+V_псм, м³=0,512 м³+0,488 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 4. Расчет состава бинарной смеси щебня раздвинутого типа на основе фракций с размерами зерен D₂=30 и D₅=5 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 30 мм зернами размером 5 мм по формуле:

α =(1+D₅/D₂)³=(1+5/30)³=1,588.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₂=30 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₃₀=1 м³/α =1 м³/1,588=0,630 м³,

G₃₀=0,630 м³·1402 кг/м³=883 кг.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен 5 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₅=V₃₀(α -1)=0,630 м³ (1,588-1)=0,370 м³,

G₅=0,370 м³·1350 кг/м³=500 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _cм=883 кг+500 кг=1383 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня равен:

V_мcм=0,630(1402/2720)+0,370(1350/2720)=0,325+0,184=0,509 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _cм/ρ _щ)=1 м³ (1-1383/2720)=0,491 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_cм=V₃₀+V₅=0,630 м³+0,370 м³=1,000 м³.

V_cм=V_мcм+V_псм=0,509 м³+0,491 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 5. Расчет состава бинарной смеси щебня раздвинутого типа на основе фракций с размерами зерен D₃=20 мм и D₄=10 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 20 мм зернами размером 10 мм по формуле

α =(1+D₄/D₃)³=(1+10/20)³=3,375.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₃=20 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₂₀=1 м³/α =1 м³/3,375=0,296 м³,

G₂₀=411 кг.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₄=10 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₁₀=V₂₀(α -1)=0,296 м³ (3,375-1)=0,703 м³,

G₁₀=0,703 м³·1375 кг/м³=967 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _cм=411 кг+967 кг=1378 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня равен:

v_мcм=V₂₀(γ ₂₀/ρ _щ)+V₁₀(γ ₁₀/ρ _щ)=0,296(1390/2720)+0,703(1375/2720)=0,506 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_пcм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1378/2720)=0,493 м³.

Объем рассчитанного состава смеси равен

V_см=V₂₀+V₁₀=0,296 м³+0,703 м³=0,999 м³.

V_см=V_мсм+V_пcм=0,506 м³+0,493 м³=0,999 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 6. Расчет состава бинарной смеси щебня раздвинутого типа на основе фракций с размерами зерен d₃=20 мм и D₅=5 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки зерен размером 20 мм зернами размером 5 мм по формуле

α =(1+D₅/D33

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₃=20 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₂₀=1 м³/α =1 м³/1,953=0,512 м³,

G₂₀=712 кг.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен D₅=5 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня по формуле:

V₅=V₂₀(α -1)=0,512 м³ (1,953-1)=0,488 м³,

G₅=0,488 м³·1350 кг/м³=659 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _cм=712 кг+659 кг=1371 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня равен

V_мcм=V₂₀(γ ₂₀/ρ _щ)+V₅(γ ₅/ρ _щ)=0,512(1390/2720)+0,488(1350/2720)=0,504 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_пcм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1371/2720)=0,496 м³.

Объем рассчитанного состава смеси равен

V_см=V₂₀+V₅=0,512 м³+0,488 м³=1,000 м³.

V_см=V_мсм+V_псм=0,504 м³+0,496 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Примеры расчета тернарных смесей щебня раздвинутого типа.

Пример 7. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен d₁=40 мм, d₂=30 мм и D₃=20 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки зерен размером 40 мм зернами размером 30 и 20 мм по формуле

α ₁=(1+(D₂+2· D₃)/D₁)³=(1+(30+2· 20)/40)³=20,797,

зерен размером 30 мм зернами размером 20 мм по формуле

α ₂=(1+D₃/D₂)³=(1+20/30)³=4,630.

Определяют расход фракции щебня с размерами зерен 40 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня раздвинутого типа по формуле

V₄₀=1 м³/α ₁=1 м³/20,797=0,048 м³,

G₄₀=68 кг.

Определяют расход фракции с размерами зерен 30 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня раздвинутого типа по формуле

У₃₀=V₄₀((α ₁-1)/α ₂)=0,048((20,797-1)/4,630)=0,205 м³,

G₃₀=0,205 м³·1402 кг/м³=287 кг.

Определяют расход фракции с размерами зерен 20 мм для приготовления 1 м³ смеси щебня раздвинутого типа по формуле

V₂₀=V₃₀((α ₂-1)=0,205(4,630-1)=0,744 м³,

G₂₀=0,744 м³·1390 кг/м³=1034 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _см=68 кг+287 кг+1034 кг=1389 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси щебня равен:

V_м40=V₄₀(γ ₄₀/ρ _щ)=0,048(1410/2720)=0,025 м³,

V_м30=V₃₀(γ ₃₀/ρ _щ)=0,205(1402/2720)=0,106 м³,

V_м20=V₂₀(γ ₂₀/ρ _щ)=0,744(1390/2720)=0,380 м³.

V_мсм=0,025 м³+0,106 м³+0,380 м³=0,511 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе тернарной смеси щебня раздвинутого типа равен

V_п40=V₄₀(1-γ ₄₀/ρ _щ)=0,048(1-1410/2720)=0,023 м³,

V_п30=V₃₀(1-γ ₃₀/ρ _щ)=0,205(1-1402/2720)=0,099 м³,

V_п20=V₂₀(1-γ ₂₀/ρ _щ)=0,744(1-1390/2720)= 0,364 м³,

V_пcм=0,023 м³+0,099 м³+0,364 м³=0,486 м³,

V_пcм=1 м³(1-γ _см/ρ _щ)=1 м³(1-1389/2720)=0,489 м³.

Объем смеси равен

V_см=V_мcм+V_пcм=0,511 м³+0,489 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 8. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен d₁=40 мм, D₂=30 мм и D₄=10 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₂+2· D₄)/D₁)³=(1+(30+2· 10)/40)³=8,000

α ₂=(1+D₄/D₃)³=(1+10/20)³=3,375.

Определяют расход фракции щебня для приготовления 1 м тернарной смеси щебня раздвинутого типа

Расход фракции с размерами зерен 40 мм составит

V₄₀=1 м³/8,000=0,125 м³, G₄₀=176 кг.

Расход фракции с размерами зерен 20 мм составит

V₂₀=V₄₀((α ₁-1)/α ₂)=0,125((8,0-1)/3,375)=0,259 м³, G₂₀=360 кг.

Расход фракции с размерами зерен 10 мм составит

V₁₀=V₂₀((α ₂-1)=0,259(3,375-1)=0,615 м³,

G₁₀=846 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _см=176 кг+360 кг+846 кг=1382 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен

V_мсм=0,125(1410/2720)+0,259(1390/2720)+0,615(1375/2720)=0,065 м³ +0,132 м³+0,311 м³=0,508 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси равен

V_пcм=1 м³(1-γ _см/ρ _щ)=1 м³(1-1382/2720)=0,492 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_см=V_мсм+V_пcм=0,508 м³+0,492 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 9. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₂=30 мм, D₃=20 мм и D₄=10 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₃+2· D₄)/D₂)³=(1+(20+2· 10)/30)³=12,704,

α ₂=(1+D₄/D₃)³=(1+10/20)³=3,375.

Определяют расход фракции щебня для приготовления 1 м³ тернарной смеси щебня раздвинутого типа

Расход фракции с размерами зерен 30 мм составит

V₄₀=1 м³/12,704=0,079 м³, G₃₀=110 кг.

Расход фракции с размерами зерен 20 мм составит

V₂₀=V₃₀((α ₁-1)/α ₂)=0,079((12,704-1)/3,375)=0,274 м³, G₂₀=381 кг.

Расход фракции с размерами зерен 10 мм составит

V₁₀=V₂₀(α ₂-1)=0,274(3,375-1)=0,651 м³,

G₁₀=895 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _см=110 кг+381 кг+895 кг=1386 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен:

V_мсм=0,079(1402/2720)+0,274(1390/2720)+0,651(1375/2720)=0,041 м³ +0,140 м³+0,329 м³=0,510 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³(1-γ _см/ρ _щ)=1 м³(1-1386/2720)=0,490 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

v_см=V_мсм+V_псм=0,510 м³+0,490 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 10. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₃=20 мм, D₄=10 мм и D₅=5 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₄+2· D₅)/D₃)³=(1+(10+2· 5)/20)³=8,000.

α ₂=(1+D₅/D₄)³=(1+5/10)³=3,375.

V₂₀=1 м³/α ₁=1 м³/8,0=0,125 м³, G₂₀=174 кг.

V₁₀=V₂₀((α ₁-1)/α ₂)=0,125((8,0-1)/3,375)=0,259 м³, G₁₀=357 кг,

V₅=V₁₀(α ₂-1)=0,259(3,375-1)=0,615 м³, G₅=830 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _см=174 кг+357 кг+830 кг=1361 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен:

V_мcм=0,125(1390/2720)+0,259(1375/2720)+0,615(1350/2720)=0,064 м³ +0,131 м³+0,305 м³=0,500 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³(1-γ _см/ρ _щ)=1 м³(1-1361/2720)=0,500 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_см=V_мсм+V_пcм=0,500 м³+0,500 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Примеры расчета кватенарных смесей щебня раздвинутого типа.

Пример 11. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₁=40 мм, D₂=30 мм, D₃=20 мм и D₄=10 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₂+2· D₃+4· D₄)/D₁)³=(1+(30+2· 20+4· 10)/40)³=52,734,

α ₂=(1+(D₃+2· D₄)/D₂)³=(1+(20+2· 10)/30)³=12,704,

α ₃=(1+D₄/D₃)³=(1+10/20)³=3,375.

Определяют расход всех фракций щебня для приготовления 1 м³ кватенарной смеси раздвинутого типа

V₄₀=1 м³/α ₁=1 м³/52,734=0,019 м³, G₄₀=27 кг.

V₃₀=V₄₀((α ₁-1)/α ₂)=0,019((52,734-1)/12,704)=0,077 м³, G₃₀= 108 кг,

V₂₀=V₃₀((α ₂-1)/α ₃)=0,077((12,704-1)/3,375)=0,267 м³, G₂₀=371 кг,

V₁₀=V₂₀(α ₃-1)=0,267(3,375-1)=0,634 м³, G₁₀=872 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _см=27 кг+108 кг+371 кг+872 кг=1378 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен:

V_мсм=0,019(1410/2720)+0,077(1402/2720)+0,267(1390/2720)+0,634(1375/2720)=0,0098 м³+0,040 м³+0,136 м³+0,320 м³=0,506 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³(1-γ _см/ρ _щ)=1 м³(1-1378/2720)=0,494 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_см=V_мcм+V_псм=0,506 м³+0,494 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 12. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₁=40 мм, D₂=30 мм, D₃=20 мм и D₅=5 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₂+2· D₃+4· D₅)/D₁)³=(1+(30+2· 20+4· 5)/40)³=34,328,

α ₂=(1+(D₃+2· D₅)/D₂)³=(1+(20+2· 5)/30)³=8,000,

α ₃=(1+D₅/D₃)³=(1+5/20)³=1,953.

Определяют расход всех фракций щебня для приготовления 1 м³ кватернарной смеси раздвинутого типа

V₄₀=1 м³/α ₁=1 м³/34,328=0,029 м³, G₄₀=41 кг,

V₃₀=V₄₀((α ₁-1)/α ₂)=0,029((34,328-1)/8,000)=0,121 м³, G₃₀=170 кг,

V₂₀=V₃₀((α ₂-1)/α ₃)=0,121((8,000-1)/1,953)=0,434 м³, G₂₀=603 кг,

V₅=V₂₀(α ₃-1)=0,434(1,953-1)=0,414 м³, G₅=558 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _cм=41 кг+170 кг+603 кг+558 кг=1372 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен:

V_мcм=0,029(1410/2720)+0,121(1402/2720)+0,434(1390/2720)+0,414(1350/2720)=0,015 м³+0,062 м³+0,222 м³+0,205 м³=0,504 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1372/2720)=0,496 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_cм=V_мсм+V_псм=0,504 м³+0,496 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 13. Расчет состава смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₂=30 мм, D₃=20 мм, D₄=10 мм и D₅=5 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₃+2· D₄+4· D₅)/D₂)³=(1+(20+2· 10+4· 5)/30)³=27,000,

α ₂=(1+(D₄+2· D₅)/D₃)³=(1+(10+2· 5)/20)³=8,000,

α ₃=(1+D₅/D₄)³=(1+5/10)³=3,375.

Определяют расход всех фракций щебня для приготовления 1 м кватернарной смеси раздвинутого типа

V₃₀=1 м³/α ₁=1 м³/27,0=0,037 м³, G₃₀=52 кг.

V₂₀=V₃₀((α ₁-1)/α ₂)=0,037((27,0-1)/8,000)=0,120 м³, G₂₀=167 кг,

V₁₀=V₂₀((α ₂-1)/α ₃)=0,120((8,0-1)/3,375)=0,249 м³, G₁₀=342 кг,

V₅=V₁₀(α ₃-1)=0,249(3,375-1)=0,591 м³, G₅=798 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси щебня равна

γ _cм=52 кг+167 кг+342 кг+798 кг=1359 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен

V_мcм=0,037(1402/2720)+0,120(1390/2720)+0,249(1375/2720)+0,591(1350/2720)=0,019 м³+0,061 м³+0,126 м³+0,293 м³=0,499 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1359/2720)=0,501 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_cм=V_мcм+V_псм=0,499 м³+0,501 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 14. Расчет состава квинарной смеси щебня на основе фракций с размерами зерен D₁=40 мм, D₂=30 мм, D₃=20 мм, D₄=10 мм и D₅=5 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(D₂+2· D₃+4· D₄+8· D₅)/D₁)³=(1+(30+2· 20+4· 10+8· 5)/40)³=57,067,

α ₂=(1+(D₃+2· D₄+4· D₅)/D₂)³=(1+(20+2· 10+4· 5)/30)³=27,000,

α ₃=(1+(D₄+2· D₅)/D₃)³=(1+10+2· 5/20)³=8,000,

α ₄=(1+D₅)/D₄)³=(1+10+2· 5/10)³=3,375.

Определяют расход всех фракций щебня для приготовления 1 м³ квинарной смеси раздвинутого типа

V₄₀=1 м³/α ₁=1 м³/57,067=0,018 м³, G₄₀=25 кг,

V₃₀=V₄₀((α ₁-1)/α ₂)=0,018((57,067-1)/27,0)=0,037 м³, G₃₀=52 кг,

V₂₀=V₃₀((α ₂-1)/α ₃)=0,037((27,0-1)/8,0)=0,120 м³, G₂₀=167 кг,

V₁₀=V₂₀((α ₃-1)/α ₄)=0,120((8,0-1)/3,375)=0,249 м³, G₁₀=342 кг,

V₅=V₁₀(α ₄-1)=0,249(3,375-1)=0,591 м³, G₅=798 кг.

Объемная масса рассчитанного состава смеси равна

γ _cм=25 кг+52 кг+167 кг+342 кг+798 кг=1384 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала гранита в смеси равен:

V_мсм=0,018(1410/2720)+0,037(1402/2720)+0,120(1390/2720)+0,249(1375/2720)+0,591(1350/2720)=0,009 м³+0,019 м³+0,061 м³+0,126 м³+0,293 м³=0,508 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси щебня равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _щ)=1 м³ (1-1384/2720)=0,491 м³.

Объем рассчитанного состава смеси щебня равен

V_cм=V_мcм+V_псм=0,508 м³+0,491 м³=0,999 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Примеры расчета составов смесей песка раздвинутого типа на основе двух, трех, четырех и пяти фракций песка.

Пример 1. Расчет бинарной смеси раздвинутого типа на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм и d₂=1,25 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки

α =(1+d₂/d₁)³=(1+1,25/2,5)³=3,375.

Расход фракций песка для приготовления 1 м³ смеси песка раздвинутого типа определяются по формулам

V_2,5=1 м³/α =1 м³/3,375=0,296 м³, G_2,5=373 кг.

V_1,25=V_2,5(α -1)=0,296(3,375-1)=0,703 м³, G_1,25=0,703 м³·1460 кг/м³=1026 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _cм=373 кг+1026 кг=1399 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси равен:

V_мсм=0,296(1260/2650)+0,703(1460/2650)=0,141 м³+0,387 м³ =0,528 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³ (1-γ _cм/ρ _п)=1 м³ (1-1399/2650)=0,472 м³.

Объем рассчитанного состава смеси песка раздвинутого типа равен

V_cм=V_мcм+V_псм=0,528 м³+0,472 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 2. Расчет бинарной смеси раздвинутого типа на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм и d₅=0,14 мм.

Определяют величину коэффициента раздвижки

α =(1+d₅/d₁)³=(1+0,14/2,5)³=1,178.

Определяют расход фракций песка для приготовления 1 м³ смеси песка раздвинутого типа по формулам

V_2,5=1 м³/α =1 м³/1,178=0,849 м³, G_2,5=1070 кг.

V_0,14=V_2,5(α -1)=0,849(1,178-1)=0,151 м³, G_0,14=0,151 м³·1430 кг/м³=216 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _см=1070 кг+216 кг=1286 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси песка равен:

V_мсм=0,849(1260/2650)+0,151(1430/2650)=0,404 м³+0,081 м³=0,485 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _п)=1 м³ (1-1286/2650)=0,515 м³

Объем рассчитанного состава смеси песка равен

V_см=V_мсм+V_псм=0,485 м³+0,515 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 3. Расчет состава тернарной смеси песка на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм, d₂=1,25 мм и d₃=0,63 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(d₂+2d₃)/d₁)³=(1+(1,25+2· 0,63)/2,5)³=8,000.

α ₂=(1+d₃/d₂)³=(1+0,63/1,25)³=3,402.

Определяют расход фракций песка для приготовления 1 м³ тернарной смеси песка раздвинутого типа по формулам

V_2,5=1 м³/α ₁=1 м³/8,00=0,125 м³, G_2,5=158 кг.

V_1,25=V_2,5((α ₁-1)/α ₂)=0,125((8,0-1)/3,402)=0,257 м³, G_1,25=376 кг,

V_0,63=V_1,25(α ₂-1)=0,257(3,402-1)=0,617 м³, G_0,63=0,617 м³·1450=895 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _cм=158 кг+376 кг+895 кг=1429 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси песка равен:

V_мсм=0,125(1260/2650)+0,257(1460/2650)+0,617(1450/2650)=0,059 м³+0,142 м³+0,338 м³=0,539 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³(1-γ _cм/ρ _н)=1 м³ (1-1429/2650)=0,461 м³.

Объем рассчитанного состава смеси песка равен

V_см=V_мсм+V_псм=0,539 м³+0,461 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 4. Расчет состава тернарной смеси песка на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм, d₂=1,25 мм и d₅=0,14 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(d₂+2· d₅)/d₁)³=(1+(1,25+2· 0,14)/2,5)³=4,189.

α ₂=(1+d₅/d₂)³=(1+0,14/1,25)³=1,375.

Определяют расход фракций песка для приготовления 1 м³ тернарной смеси песка раздвинутого типа по формулам

V_2,5=1 м³/α ₁=1 м³/4,189=0,239 м³, G_2,5=301 кг,

V_1,25=V_2,5((α ₁-1)/α ₂)=0,239((4,189-1)/1,375)=0,554 м³, G_1,25=809 кг,

V_0,14=V_1,25(α ₂-1)=0,554(1,375-1)=0,208 м³, G_0,14=297 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _см=301 кг+809 кг+297 кг=1407 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси песка равен:

V_мсм=0,239(1260/2650)+0,554(1460/2650)+0,208(1430/2650)=0,114 м³+0,305 м³+0,112 м³=0,531 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _п)=1 м³ (1-1407/2650)=0,469 м³.

Объем рассчитанного состава смеси песка равен

V_см=V_мсм+V_псм=0,531 м³+0,469 м³=1,000 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 5. Расчет состава кватернарной смеси песка на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм, d₂=1,25 мм, d₃=0,63 мм и d₄=0,315 мм. Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(d₂+2· d₃+4· d₄)/d₁)³=(1+(1,25+2· 0,63+4· 0,315)/2,5)³=15,775.

α ₂=(1+(d₃+2· d₄)/d₂)³=(1+(0,63++2· 0,315)/1,25)³=8,096,

α ₃=(1+d₄/d₃)³=(1+0,315/0,63)³=3,375.

Определяют расход фракций песка для приготовления 1 м³ кватернарной смеси песка раздвинутого типа по формулам

V_2,5=1 м³/α ₁=1 м³/15,775=0,063 м³, G_2,5=80 кг,

V_1,25=V_2,5((α ₁-1)/α ₂)=0,063((15,775-1)/8,096)=0,115 м³, G_1,25=168 кг,

V_0,63=V_1,25((α ₂-1)/α ₃)=0,115((8,096-1)/3,375)=0,242 м³, G_0,63=351 кг,

V_0,315=V_0,63(α ₃-1)=0,242(3,375-1)=0,575 м³, G_0,315=828 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _см=80 кг+168 кг+351 кг+828 кг=1427 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

γ _см=80 кг+168 кг+351 кг+828 кг=1427 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси песка равен:

V_мсм=0,063(1260/2650)+0,115(1460/2650)+0,242(1450/2650)+0,575 (1440/2650)=0,030 м³+0,063 м³+0,132 м³+0,312 м³=0,537 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _п)=1 м³ (1-1427/2650)=0,462 м³.

Объем рассчитанного состава смеси песка равен

V_см=V_мсм+V_псм=0,537 м³+0,462 м³=0,999 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Пример 6. Расчет состава квинарной смеси песка раздвинутого типа на основе фракций песка с размерами зерен d₁=2,5 мм, d₂=1,25 мм, d₃=0,63 мм, d₄=0,315 мм и d₅=0,14 мм.

Определяют величины коэффициентов раздвижки

α ₁=(1+(d₂+2· d₃+4· d₄+8· d₅)/d₁)³=(1+(1,25+2· 0,63+4· 0,315+8· 0,14)/2,5)³=25,829,

α ₂=(1+(d₃+2· d₄+4· d₅)/d₂)³=(1+(0,63+2· 0,315+4· 0,14)/1,25)³=14,814,

α ₃=(1+(d₄+2· d₅)/d₃)³=(1+(0,315++2· 0,14)/0,63)³=7,352,

α ₄=(1+d₅/d₄)³=(1+0,14/0,315)³=3,014.

Определяют расход фракций песка для приготовления 1 м³ смеси песка по формулам

V_2,5=1 м³/α ₁=1 м³/25,829=0,039 м³, G_2,5=49 кг,

V_1,25=V_2,5((α ₁-1)/α ₂)=0,039((25,829-1)/14,814)=0,065 м³, G_1,25=95 кг,

V_0,63=V_1,25((α ₂-1)/α ₃)=0,065((14,814-1)/7,352)=0,122 м³, G_0,63=177 кг.

V_0,315=V_0,63((α ₃-1)/α ₄)=0,122((7,352-1)/3,014)=0,257 м³, G_0,315=370 кг.

V_0,14=V_0,315(α ₄-1)=0,257(3,014-1)=0,518 м³, G_0,14=740 кг.

Объемная масса смеси песка равна

γ _см=49 кг+95 кг+177 кг+370 кг+740 кг=1431 кг/м³ (масса 1 м³ смеси).

Объем монолитного материала кварца в смеси песка равен:

V_мсм=0,039(1260/2650)+0,065(1460/2650)+0,122(1450/2650)+0,257(1440/2650)+0,518(1430/2650)=0,019 м³+0,036 м³+0,067 м³+0,140 м³+0,280 м³=0,542 м³.

Объем пустот в рассчитанном составе смеси песка равен

V_псм=1 м³ (1-γ _см/ρ _п)=1 м³ (1-1431/2650)=0,460 м³.

Объем рассчитанного состава смеси песка равен

V_см=V_мсм+V_псм=0,542 м³+0,460 м³=1,002 м³

(расчет состава смеси произведен правильно).

Лабораторные испытания, проведенные в ЦСЛ домостроительного комбината г.Твери, показали, что составы смесей щебня, смесей песка, приготовленные по заявленному способу, соответствуют расчетным данным. При совмещении рассчитанных объемов фракций щебня или песка получается заданный объем смеси раздвинутого типа и рассчитанная величина объемной массы (насыпной плотности). В приготовленной смеси, подвергнутой перемешиванию во вращающейся емкости типа "пьяная бочка", состав смеси получался постоянным при испытании проб, взятых из разных мест объема смеси. Постоянство фракционного состава проб является доказательством упорядочение сформированной зернистой структуры приготовленной смеси.

Заявляемый способ определения составов сыпучих систем раздвинутого типа не предусматривает проявление физических явлений уплотнения зерен зернами и заполнения объема пустот зернами. В системах раздвинутого типа формирование оптимальных зернистых структур и им соответствующих оптимальных составов обеспечивается при соблюдении условия формирования одного слоя зерен меньших размеров между зернами больших размеров, что количественно оценивается величинами коэффициентов раздвижки.

Зернистые системы раздвинутого типа преимущественно рекомендуются для производства пористых и фильтрующих материалов.

Изобретение относится к испытанию свойств материалов и может быть использовано в технологии технических материалов, в производстве которых используются сыпучие сырьевые материалы или смеси на их основе. В способе определения составов сыпучих би-сенарных систем раздвинутого типа при размерах зерен во фракциях d₁>d₂>d₃>...>d₅>d₆, определяемых методами ситового анализа или седиментационным методом, определяют объемы фракций для бинарных систем: V₁=1/α₁, м³, V₂=V₁(α₁-1), м³, α₁=(1+d₂/d₁)³, м³, для тернарных систем V₁=1/α₁, м³, V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³, V₃=V₂(α₂-1), м³,

α₁=(1+(d₂+2·d₃)/d₁)³, м³, α₂=(1+d₃/d₂)³, м³, для кватернарных систем V₁=1/α₁, м³, V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³, V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³, V₄=V₃(α₃-1), м³, α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄)/d₁)³, м³, α₂=(1+(d₃+2·d₄)/d₂)³, м³, α₃=(1+d₄/d₃)³, м³, для квинарных систем V₁=1/α₁, м³, V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³, V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³, V₄=V₃((α₃-1)/ α₄), м³, V₅=V₄(α₄-1), м³, α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄+8·d₅)/d₁)³, м³, α₂=(1+(d₃+2·d₄+4·d₅)/d₂)³, м³,

α₃=(1+(d₄+2·d₅)/d₃)³, м³, α₄=(1+d₅/d₄)³, м³, для сенарных систем V₁=1/α₁, м³, V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³, V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³, V₄=V₃((α₃-1)/ α₄), м³, V₅=V₄((α₄-1)/α₅), м³, V₆=V₅(α₅-1), м³, α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄+8·d₅+16·d₆)/d₁)³, м³, α₂=(1+(d₃+2·d₄+4·d₅+8·d₆)/d₂)³, м³, α₂=(1+(d₄+2·d₅+4·d₆)/d₃)³, м³, α₃=(1+(d₅+2·d₆)/d₄)³, м³, α₄=(1+d₆/d₅)³, м³, где V₁, V₂, V₃, ..., V₆ - объемы фракций с размерами зерен d₁, d₂, d₃, ..., d₆, м³; α₁, α₂, α₃, ..., α₅ - объемные коэффициенты раздвижки зерен размером d₁ всеми остальными зернами, размером d₂ всеми остальными зернами, размером d₃ всеми остальными зернами,... , размером d₅ зернами размером d₆.

Технический результат - рзработка способа, обеспечивающего проектирование составов сыпучих смесей на основе различного числа фракций с учетом размеров их зерен, а также возможность регулирования содержания в проектируемой смеси монолитного материала и ее пустотности математическими методами с учетом характеристик исходного сыпучего сырья.

Способ определения составов сыпучих би- сенарных систем раздвинутого типа, характеризующийся тем, что при размерах зерен во фракциях d₁>d₂>d₃>...>d₅>d₆, определяемых методами ситового анализа или седиментационным методом, определяют объемы фракций

для бинарных систем

V₁=1/α₁, м³,

V₂=V₁(α₁-1), м³,

α₁=(1+d₂/d₁)³, м³,

для тернарных систем

V₁=1/α₁, м³,

V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³,

V₃=V₂(α₂-1), м³,

α₁=(1+(d₂+2·d₃)/d₁)³, м³,

α₂=(1+d₃/d₂)³, м³,

для кватернарных систем

V₁=1/α₁, м³,

V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³,

V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³,

V₄=V₃(α₃-1), м³,

α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄)/d₁)³, м³,

α₂=(1+(d₃+2·d₄)/d₂)³, м³,

α₃=(1+d₄/d₃)³, м³,

для квинарных систем

V₁=1/α₁, м³,

V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³,

V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³,

V₄=V₃((α₃-1)/ α₄), м³,

V₅=V₄(α₄-1), м³,

α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄+8·d₅)/d₁)³, м³,

α₂=(1+(d₃+2·d₄+4·d₅)/d₂)³, м³,

α₃=(1+(d₄+2·d₅)/d₃)³, м³,

α₄=(1+d₅/d₄)³, м³,

для сенарных систем

V₁=1/α₁, м³,

V₂=V₁((α₁-1)/ α₂), м³,

V₃=V₂((α₂-1)/ α₃), м³,

V₄=V₃((α₃-1)/ α₄), м³,

V₅=V₄((α₄-1)/ α₅), м³,

V₆=V₅(α₅-1), м³,

α₁=(1+(d₂+2·d₃+4·d₄+8·d₅+16·d₆)/d₁)³, м³,

α₂=(1+(d₃+2·d₄+4·d₅+8·d₆)/d₂)³, м³,

α₂=(1+(d₄+2·d₅+4·d₆)/d₃)³, м³,

α₃=(1+(d₅+2·d₆)/d₄)³, м³,

α₄=(1+d₆/d₅)³, м³,

где V₁, V₂, V₃, ..., V₆ - объемы фракций с размерами зерен d₁, d₂, d₃, ..., d₆, м³;

α₁, α₂, α₃ ,..., α₅ - объемные коэффициенты раздвижки зерен размером d₁ всеми остальными зернами, размером d₂ всеми остальными зернами, размером d₃ всеми остальными зернами,..., размером d₅ зернами размером d₆.