Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии пористых зернистых теплоизоляционных материалов, в производстве гранулированных катализаторов, легкого бетона, а также для определения свойств пористых сыпучих материалов любого назначения.
Известен способ определения пористости асфальтобетона, бетона, измельченного в порошок (Материалы и изделия для строительства дорог. Справочник. Под ред. Н.В.Горелышева. - М.: Транспорт, 1986. - 288 с., с.229-230).
Однако в известном способе объем пор в пористом материале определяется как сумма открытых и закрытых пор с учетом плотности сухого бетона как материала и плотности измельченного в порошок бетона. Объем закрытых пор определяется через величину водопоглощения образцов бетона, выдерживаемых в воде 24 часа. Таким образом, известный способ определения объема пор в пористом материале является многостадийным и длительным.
Экспериментальный способ определения порового пространства в материале сжиженным гелием требует сложной аппаратуры для испытаний и связан со значительными материальными затратами (Белов В.В. и др. Лабораторные определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. - 176 с., с.11).
В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа определения объема пор в пористых сыпучих материалах, который позволяет, не прибегая к постановке лабораторных испытаний по непосредственному измерению этой величины, определять зависимость объема пор от объемно-массовых характеристик пористого сыпучего материала.
Технический результат достигается тем, что установлена количественная взаимосвязь между объемом пор и характеристиками пористого сыпучего материала, к числу которых относятся следующие: объемная масса пористого сыпучего материала, плотность монолитного материала твердых тел и объемная масса пористых твердых тел, являющихся компонентами сыпучей системы.
Поставленная задача достигается тем, что определяют объемную массу пористого сыпучего материала, плотность материала твердых тел, объемную массу пористых твердых тел, а объем пор определяют по формуле
где Vпор - объем пор в материале твердых тел, м3;
V - объем пористого сыпучего материала, м3;
γ - объемная масса пористого сыпучего материала, кг/м3;
ρm - плотность монолитного материала пористых твердых тел, кг/м3;
ρn - объемная масса пористых твердых тел, кг/м3;
Исследования пористых сыпучих материалов показали, что между объемно-массовыми характеристиками компонентов смеси и объемно-массовыми характеристиками пористого сыпучего материала существуют аналитически выраженные количественные взаимосвязи, определяемые зависимостями V=Vм+Vпус+Vпор, где V - объем пористого сыпучего материала, Vм - объем монолитного материала пористых твердых тел, Vпус - объем пустот между пористыми твердыми телами, Vпор - объем пор в пористых твердых телах, в свою очередь объем пористых твердых тел (Vп) состоит из объема монолитного материала (Vм) и объема пор Vп=Vм+Vпор.
Масса пористого сыпучего материала (Gν) равна массе пористых твердых тел (Gп), равна массе монолитного материала пористых твердых тел (Gм) Gν=Gп=Gм. С учетом приведенных сведений γ=Gν/V, кг/м3, ρn=Gп/Vп, кг/м3, ρm=Gм/Vм, кг/м3.
Общеизвестные методы испытаний обеспечивают возможность определения массы взвешиванием, а объемов - непосредственным измерением (V и Vм), кроме Vп.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример 1. Определение объема пор в измельченной пемзе.
Пемзу измельчают в щековой дробилке, фракционируют просеиванием через набор сит по ГОСТ 3584-73 и отбирают фракции с размерами зерен 10 мм и 5 мм.
Полученные фракции пемзы испытывают по ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний.
По результатам испытаний получены следующие показатели свойств пемзы.
Фракция с размерами зерен пемзы 10 мм. Объемная масса равна γ=0,662 кг/л, истинная плотность (удельный вес) монолитного материала пористых зерен пемзы равна ρm=2,84 кг/л, объемная масса пористых зерен пемзы равна ρn=1,40 кг/л.
Подстановкой полученных показателей в формулу получим объем пор в пористой сыпучей системе объемом 1 л.
Проверка достоверности заявляемой формулы и правильности расчета.
Объем монолитного материала пористых зерен пемзы равен
Масса монолитного материала численно равна объемной массе пористого сыпучего материала единицы объема при V=1, γ=Gм).
Объем пористых зерен пемзы равен Vn=Vм+Vпор=0,233 л+0,240 л=0,473 л.
Объемная масса пористого материала определяется по формуле
где Gn - масса пористых зерен, кг, Vn - объем пористых зерен, л, и равна
что соответствует экспериментально полученной величине. Масса пористых зерен численно равна объемной массе пористого сыпучего материала единицы объема (Gn=γ при V=1).
Пример 2. Определение объема пор в измельченной пемзе с размерами зерен 10 мм.
При послойном заполнении единицы объема мерного сосуда фракцией измельченной пемзы с размерами зерен 10 мм и фракцией с размерами зерен 5 мм определяют объемный расход каждой фракции для приготовления смеси объемом 1 л. Расход фракции с размерами зерен 10 мм составил 0,296 л, а расход фракции с размерами зерен 5 мм - 0,782 л. С учетом данных испытаний и размеров зерен во фракциях рассчитывают объем межзерновых пустот в единице объема фракции пемзы с размерами зерен 10 мм
С использованием рассчитанной величины объема межзерновых пустот фракции пемзы с размерами зерен 10 мм определяют величину объемной массы пористых зерен пемзы (ρn, кг/л). Объемная масса пористого сыпучего материала равна γ=0,662 кг/л, плотность монолитного материала равна ρm=2,84 кг/л.
Масса пористых тел численно равна объемной массе пористого сыпучего материала (Gn=γ при V=1 л).
С учетом полученных данных объем пор во фракции пемзы с размерами зерен 10 мм составляет
Пример 3. Определение объема пор в измельченной пемзе с размерами зерен 5 мм.
Фракцию пемзы с размерами зерен 5 мм испытывают по ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний.
По результатам испытаний получены следующие показатели свойств фракции пемзы с размерами зерен 5 мм.
Объемная масса фракции пемзы с размерами зерен 5 мм (γ) равна γ=0,59 кг/л, плотность монолитного материала пористых зерен (ρm) равна ρm=2,84 кг/л, объемная масса пористых зерен пемзы (ρn) равна ρn=1,32 кг/л.
Объем пор в единице объема фракции пемзы с размерами зерен 5 мм равен
Проверка достоверности заявляемой формулы и правильности расчета.
Объем монолитного материала равен
Объем пористых тел равен Vn=Vм+Vпор=0,208 л+0,240 л=0,448 л.
Объемная масса пористых зерен пемзы равна
что соответствует экспериментально полученной величине.
Меньшая величина объемной массы фракции с размерами зерен 5 мм (γ=0,59 кг/л) по сравнению с фракцией пемзы с размерами зерен 10 мм (γ=0,662 кг/л) объясняется менее плотной упаковкой пористых зерен.
Экспериментально-лабораторные испытания заявляемого способа определения объема пор в пористых сыпучих материалах, проведенные в центральной строительной лаборатории Тверского комбината крупнопанельного домостроения, показали хорошую сходимость результатов испытаний по величине пористости бетона. В лаборатории определяли объем открытых и закрытых пор. Сумма открытых и условно закрытых пор, определенная в бетоне в пределах требуемой точности измерений, совпадала с величиной объема пор, рассчитанной по заявляемому способу.
При использовании заявляемого способа отмечено снижение объема трудозатрат и времени на проведение испытаний материалов. Измерения массы и объема, широко применяемые в лабораторной практике, обеспечивают определение объемной массы сыпучего материала и истинной плотности вещества с более высокой точностью, чем другие известные методы.
Заявляемый способ не требует дополнительных затрат, базируется на использовании существующего лабораторного оборудования и стандартных методов испытаний материалов, проводимых в лабораториях дорожно-строительного профиля.
Использование: в технологии пористых зернистых теплоизоляционных материалов, в производстве гранулированных катализаторов, легкого бетона, а также для определения свойств пористых сыпучих материалов любого назначения. Сущность изобретения заключается в определении объемной массы пористого сыпучего материала и пористых твердых тел, плотности монолитного материала пористых твердых тел и объема пор пористого сыпучего материала по формуле
где Vпор - объем пор в пористом сыпучем материале, м3; V - объем пористого сыпучего материала, м3; γ - объемная масса пористого сыпучего материала, кг/м3; ρm - плотность монолитного материала пористых твердых тел, кг/м3; ρn - объемная масса пористых твердых тел, кг/м. Технический результат изобретения заключается в снижении объема трудозатрат и времени на проведение испытаний материалов.
Способ определения объема пор в пористых сыпучих материалах, характеризующийся тем, что определяют объемную массу пористого сыпучего материала, плотность монолитного материала пористых твердых тел, объемную массу пористых твердых тел, а объем пор определяют по формуле
где Vпор - объем пор в пористом сыпучем материале, м3;
V - объем пористого сыпучего материала, м3;
γ - объемная масса пористого сыпучего материала, кг/м3;
ρm - плотность монолитного материала пористых твердых тел, кг/м3;
ρn - объемная масса пористых твердых тел, кг/м3.
Т.Г.ПЛАЧЕНОВ, С.Д.КОЛОСЕНЦЕВ | |||
Порометрия | |||
- Л.: Химия, 1988, с.47-48 | |||
Способ определения объемов пор | 1988 |
|
SU1571474A1 |
RU 2001385 C1, 15.10.1993 | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ПОРИСТОСТИ СЕРОБЕТОНОВ | 1998 |
|
RU2151394C1 |
Авторы
Даты
2006-10-20—Публикация
2005-04-18—Подача