СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА МЕЖЗЕРНОВЫХ ПУСТОТ ПОРИСТОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2006 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в производстве легкого бетона, зернистых теплоизоляционных материалов.

Известны способы определения пустотности материалов заполнением межзерновых пустот водой, цементным тестом (Невилль А.М. Свойства бетона. М.: Изд-во лит. по строительству, 1972, с.84-88. Книгина Г.И. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей, М.: Высшая школа, 1985, с.152, 155-156).

Однако в известных способах определения объема межзерновых пустот используются жидкие компоненты, обладающие способностью заполнять не только пустоты между зернами, но и их поры. Учитывая, что поры бывают открытыми, доступными для проникновения жидких веществ, и закрытыми, т.е. находящимися вне пределов досягаемости жидких компонентов, соотношение величин пористости (открытой и закрытой) даже в однородном материале колеблется в значительных пределах и приводит к снижению точности лабораторных измерений или вычислений искомой величины. Кроме того, в известных способах отсутствуют количественные взаимосвязи между объемно-массовыми и гранулометрическими характеристиками пористых сыпучих материалов.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала, который позволяет количественно оценивать величину объема пустот с учетом объемных характеристик раздвигающих фракций и гранулометрических характеристик пористых и монолитных твердых тел, а также без определения экспериментальными и аналитическими методами их массовых характеристик.

Технический результат достигается тем, что при послойном совмещении фракций с пористыми и монолитными зернами меньших размеров количественно оценивается величина раздвижки пористых зерен монолитными, с учетом их размеров определяется величина объема межзерновых пустот, которая корреляционно связана со степенью заполнения их пустот монолитными зернами. Способ предусматривает только фракционирование материалов и определение объемного расхода фракций для приготовления смеси единичного объема путем послойного его заполнения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала осуществляют послойное заполнение единицы объема зернами пористого сыпучего материала размером d₁, мм, и зернами монолитного материала размером d₂, мм, при d₁ больше d₂ определяют объем пористого сыпучего материала, используемого для приготовления смеси, V₁, м³, и объем монолитного материала, используемого для приготовления смеси, V₂, м³, величину коэффициента раздвижки зерен пористого сыпучего материала зернами монолитного - α по формуле α=1м³/V₁м³, a величину объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала V_пус/ м³, определяют по формуле

Исследование пористых сыпучих материалов показало, что в пористых зернах поры на 1-2 порядка меньше геометрических размеров зерен, поэтому заполнения объема пор твердыми монолитными зернами не происходит. Заявляемый способ предусматривает определение полного объема пустот пористого сыпучего материала даже в тех случаях, когда монолитные зерна заполняют часть объема пустот пористого сыпучего материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Фракционированием выделяют фракцию керамзита с размерами зерен d₁=2,5 мм, а также фракцию кварцевого песка с размерами зерен d₂ =0,14 мм.

При послойном заполнении единицы объема мерного сосуда определяют расход каждой фракции для приготовления смеси объемом 1 м³. Расход фракции керамзита составил V_2,5=0,849 м³, а фракции кварцевого песка с размерами зерен d₂=0,14 мм - 0,490 м³. Коэффициент раздвижки зерен керамзита зернами песка составляет α=1 м³/0,849 м³=1,178, безразмерная величина. Величину объема межзерновых пустот керамзита определяют по формуле

которая равна

Пример 2. Фракционированием выделяют фракцию керамзита с размерами зерен d₁=12,5 мм, а также фракцию кварцевого песка с размерами зерен d₂=2,5 мм. При послойном заполнении мерного сосуда определяют расход каждой фракции для приготовления смеси объемом 1 м³. Расход керамзита составил 0,579 м³, а фракции песка - 0,617 м³. Коэффициент раздвижки зерен керамзита зернами песка составляет α=1л м³/0,579 м³=1,728, безразмерная величина. Величину объема межзерновых пустот керамзита определяют по формуле

которая равна

Результаты сравнительных испытаний, проведенные в ЦСЛ Тверского комбината крупнопанельного домостроения, показали, что данные расчета по заявляемому способу и результаты испытаний по существующей методике совпадают. Колебания в величинах объемов межзерновых пустот керамзита лежат в пределах допустимой точности измерений физических величин. По сравнению с существующими отмечено значительное ускорение процесса испытания пористых заполнителей бетона. Заявляемый способ не требует дополнительного лабораторного оборудования и материальных затрат, готов к внедрению в производство.

Определение величин объемов межзерновых пустот по заявляемому способу обеспечивает возможность установления количественных взаимосвязей между всеми объемно-массовыми характеристиками пористых сыпучих материалов и разработки вычислительных программ для их определения.

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в производстве легкого бетона, зернистых теплоизоляционных материалов. В способе определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала осуществляют послойное заполнение единицы объема зернами пористого сыпучего материала размером d₁, мм, и зернами монолитного материала размером d₂, мм, при d₁ больше d₂ определяют объем пористого сыпучего материала, используемого для приготовления смеси, V₁, м³, и объем монолитного материала, используемого для приготовления смеси, V₂, м³, величину коэффициента раздвижки зерен пористого сыпучего материала зернами монолитного - α по формуле α=1м³/V₁м³, a величину объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала V_пус, м³, определяют по формуле V_пус=((V₂·α+1-α)d₁)/(d₁-d₂). Технический результат - повышение точности определения, ускорение процесса испытания без использования дополнительного лабораторного оборудования и повышения материальных затрат.

Способ определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала, характеризующийся тем, что осуществляют послойное заполнение единицы объема зернами пористого сыпучего материала размером d₁, мм, и зернами монолитного материала размером d₂, мм, при d₁ больше d₂, определяют объем пористого сыпучего материала, используемого для приготовления смеси, V₁, м³, и объем монолитного материала, используемого для приготовления смеси, V₂, м³, величину коэффициента раздвижки зерен пористого сыпучего материала зернами монолитного - α по формуле α=1м³/V₁м³, а величину объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала V_пус, м³, определяют по формуле