СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.

Известен «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ» RU 2224236 [1], включающий пикнометрическое измерение удельного объема частиц.

Недостатком известного способа является низкая технологичность, приводящая к повышенному количеству операций, низкая скорость анализа.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Определение объема и плотности пористых образцов» WO/2004/013613 [2].

Способ включает помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравнивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц.

Устройство для определения объема частиц образца содержит герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. В системе присутствует вакуумный насос для эвакуации (создания разрежения) воздуха в измерительном сосуде.

Способ обладает повышенной по сравнению с известными пикнометрическими способами технологичностью, скоростью анализа, позволяет достаточно быстро производить анализ. Недостатком способа является систематическая погрешность, обусловленная вакуумированием образца и выходом из образца газов (в том числе водяного пара), искажающих результаты измерения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе для создания давления, неравновесного с атмосферным используют пневмонасос, нагнетающий давление выше атмосферного, соединенный с измерительной емкостью, а объем частиц грунта вычисляют по формуле:

,

где р₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V₀);

Если необходимо, численное значение плотности частиц грунта находят по формуле:

Для осуществления способа можно применить устройство, содержащее герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. Отличие предложенного способа от известного состоит в наличии пневмонасоса (компрессора), нагнетающего в измерительную емкость давление выше атмосферного.

Пневмонасос может быть соединен с измерительной емкостью посредством вентиля.

Устройство показано на чертеже, где

1 - компрессор;

2 - кран компрессора;

3 - измерительная емкость;

4 - манометр;

5 - емкость для образца;

6 - крышка емкости;

7 - высушенный грунт;

8 - пневмопровод между измерительной емкостью и емкостью с грунтом;

9 - вентиль.

Способ определения объема частиц грунта осуществляют следующим образом:

В емкость 5 всыпают высушенный грунт 7, закрывают герметичную крышку 6, закрывают кран 9, открывают кран 2, впускают сжатый воздух из компрессора 1 в емкость 3, снимают показания манометра 4, открывают кран 9, снимают показания манометра 4, определяют объем частиц грунта по формуле:

где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; p₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V); и находят плотность частиц грунта по формуле:

Применение повышенного по сравнению с атмосферным давления при измерении позволяет исключить систематическую погрешность, вызванную выделением газов (в том числе водяных паров), из грунта при пониженном по отношению к атмосферному давлении.

Применение пневмонасоса (компрессора) в устройстве позволяет реализовать способ измерения объема пористых тел, в том числе грунта. По результатам измерения также можно вычислить плотность пористых тел, в том числе частиц грунта.

Если конструкция пневмонасоса не позволяет сохранять давление после его выключения, и/или неизвестен объем полости компрессора, пневматически присоединенной к измерительной емкости, между пневмонасосом и измерительной емкостью устанавливают вентиль.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено в промышленности для измерения объема пористых тел и измерения удельной плотности фунта.

Предложенный способ и устройство относятся к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии. Способ определения объема и плотности частиц грунта заключается в том, что пробы грунта помещают в емкость для пробы, которая соединена с измерительной емкостью. Также емкость для пробы соединена и с датчиком давления пневмопроводом с вентилем. Затем закрывают вентиль между измерительной емкостью и емкостью с пробой. Далее в измерительной емкости устанавливают давление, которое выше атмосферного. Затем открывают кран между измерительной емкостью и емкостью с пробой, снимают показание датчика давления и вычисляют объем частиц. При этом объем частиц грунта вычисляют по формуле: где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁, р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V). А плотность частиц грунта находят по формуле .

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения объема и плотности частиц грунта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения объема частиц грунта, включающий помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравновешивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц, отличающийся тем, что дополнительно содержит пневмонасос, нагнетающий давление выше атмосферного, соединенный с измерительной емкостью, а объем частиц грунта вычисляют по формуле


где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность частиц грунта находят по формуле

3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, отличающееся тем, что дополнительно содержит пневмонасос, соединенный с измерительной емкостью.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что пневмонасос соединен с измерительной емкостью посредством вентиля.