СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ПОР В ПОРИСТЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛАХ Российский патент 2006 года по МПК G01N33/38 G01N15/08 

Описание патента на изобретение RU2285919C1

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.

Похожие патенты RU2285919C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ТВЕРДЫХ ПОРИСТЫХ ТЕЛ В СЫПУЧЕМ МАТЕРИАЛЕ 2005
  • Голубев Александр Иванович
  • Миронов Вячеслав Александрович
RU2289130C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННОГО ТИПА 2003
  • Миронов В.А.
  • Голубев А.И.
RU2244920C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА МЕЖЗЕРНОВЫХ ПУСТОТ ПОРИСТОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА 2005
  • Голубев А.И.
  • Миронов В.А.
RU2283478C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ ЗАПОЛНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА 2003
  • Миронов В.А.
  • Голубев А.И.
RU2244925C1
СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА СМЕСИ ЛЕГКОГО БЕТОНА 1991
  • Голубев Александр Иванович
RU2005700C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ФРАКЦИЙ МЕЛКОЗЕРНИСТЫМИ 2003
  • Миронов В.А.
  • Голубев А.И.
RU2236005C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА МЕЖЗЕРНОВЫХ ПУСТОТ ПОРИСТОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА 2005
  • Голубев Александр Иванович
  • Миронов Вячеслав Александрович
RU2278369C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННО-ЗАПОЛНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА 2003
  • Миронов В.А.
  • Голубев А.И.
RU2244926C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА 2003
  • Миронов В.А.
  • Голубев А.И.
RU2244924C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ 1998
  • Носко И.Г.
  • Скрябин В.А.
  • Юзбашев Н.Н.
RU2177868C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ПОР В ПОРИСТЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛАХ

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.

Формула изобретения RU 2 285 919 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2285919C1

Т.Г.ПЛАЧЕНОВ, С.Д.КОЛОСЕНЦЕВ
Порометрия
- Л.: Химия, 1988, с.47-48
Способ определения объемов пор 1988
  • Копосов Игорь Алексеевич
  • Морозович Ярема Романович
SU1571474A1
RU 2001385 C1, 15.10.1993
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ПОРИСТОСТИ СЕРОБЕТОНОВ 1998
  • Прошина Н.А.
  • Королев Е.В.
  • Прошин А.П.
RU2151394C1

RU 2 285 919 C1

Авторы

Голубев Александр Иванович

Миронов Вячеслав Александрович

Даты

2006-10-20Публикация

2005-04-18Подача