Способ определения объемной массы зернистого материала

 

СПОСПБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА В одометре с жесткиьш стенками, включапщий измерение веса материала, помещенного в одометризвестного объема, о тличаюцийся тем, что, с цеЛью повышения точности измерений эа счет исключения погрешности, обусловленной контактированием материала с жесткими стенками одометра, в. исследуемый материал дополнительно вводят шаблон с известной контактной площсЩью, а искомую величину рассчитывают по формуле г Ра - °t Р Ч Ma-J.V/ где Р - вес материала в одометре; объем оДометра, вес материала в одометре после изменения площади контакта; g объем одометра после изменения площади контакта ) . 5i ot« - - постоянная, где 5 площадь контакта материа ла со стенками одометра, 9а -измененная плсмцадь контакта. DO J i d

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

И Ф

РЕСПУБЛИК

0% (И) NS9 G 6.1 М 9 02

Ф

Ф

» а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЬЕМНОЙ

МАССЫ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА в одометре с жесткими стенкам, включакщий измерение веса материала, помещенного в одометр известного объема, о тл и ч а ю шийся тем, что, с цеК ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3413109/18-25 (22) 23.03.82 (46) 23.08. 83. Бюл. Ю 31 (72) И.М.Семин, К.И.Турсунбаев, Л.С.Рейфман и В.С.Аннин (71) Среднеазиатское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука (53) 539.218(088.8) (56) 1. Лушнов В.Л. Прибор плотности крупнообломочного материала в наброске. М., Стройиздат, 1975, с. 41-50.

2. Казакбаев К.К. и др. Строительные свойства крупно бломочных грунтов. Изд-во Узбекистан, Ташкент, 1978, с. 48-55 (прототип).

:лью повышения точности измерений за счет исключения погрваности, обусловленной контактированием материала с жесткими стенками одометра, в. исследуемый материал дополнительно вводят шаблон с известной контактной площадью, а искомую величину рассчитывают по формуле

Pg-4 Р»

Ф ч -.л, где Р1 — вес материала в одометре, Ч„- объем одометра, вес материала в одометре после изменения площади контакта, Ч вЂ” объем одометра после из- g

% менения площади контакта)

»(= — — постоянная, где площадь контакта матерна ла со стенками одометра, Я - измененная площадь ф контакта.

10373 43

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению объемной глассы сыпучего или зернистого материала, в том числе и крупнообломочного грунта, в одометре с жесткими стенками.

Известен способ определения объемной массы крупнообломочного, грунта на модельных смесях в лабораторных условиях (1), где определение объемной массы круп нообломочного матери а- г 0 ла, под которой понимается вес единицы объема грунта, производится следующим образом: в емкость определенного объема засьгпают грунт, измеряют вес Р и высоту засыпки гг, на 15 основании полученных результатов определяют объемную массу материала по формуле P о = T!ì, Tгсм .

Однако при определении объемной массы таким способом значение ) не соответствует действительному значению объемной массы материала, поскольку стенки прибора вносят существенные 25 искажения, выражающиеся в так называемом "эффекте стенки" или "масштабном эффекте", физическая сущность которого заключается в том, что в районе соприкосновения с плоскостью материал имеет меньшую объемную массу, поскольку со стороны жесткой стенки от сут ст вуют фракции, которые своим взаимным проникновением увеличивают объемную массу.

Это объясняется тем, что безграничный объем рассечен мнимой плос-костью. При этом данная плЬскость не вносит никаких искажений в объемную массу материала. Рассматривается правая часть материала, при этом 40 мнимая плоскость заменяется на жесткую стенку. В этом случае, стенка должна представлять собой рельефнуго поверхность. Однако, исходя иэ условия целостности зерен материала, в 45 данном случае искусственно образованный пограничный дефицит материала должен быть исключен.

"Эффект стенки" или "масштабный эффект", таким образом обуславливается только площадью контакта материала со стенками прибора Sy, Если учесть, что пограничный объем, образованный плоскостью контакта матеРиала со стенками прибора и величиной пограничных искажений b, занимает сравнительную большую часть, то ошибка в результатах измерений достигает существенной величины, порядка 20-30%.

Наиболее близким к предлагаемому, является способ определения массы зернистого материала в одометре с жесткими стенками, включающий измерение веса материала, помещенного в одометр известного объема. 65 с(=

Sz

S1 для учета "эффекта стенки" материал в одометр засыпают послойно с соответствующим изглерением высоты каждого слоя, при этом для наиболее точного определения значения объемной массы необх0димо производить измерения, как минимум, трех слоев (2) .

Недостатком данного способа является низкая точность измерения, обусловленная погрешностью, возникакиаей при контактировании материала с жесткими стенками одометра.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет ис; ключения погрешности, обусловленной при контактировании материала с жесткими стенками одометра.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения объемной массы зернистого материала в одометре с жесткими стенками, включающему измерение веса материала, помещенного в одометр известного объема, в исследуемый материал дополнительно вводят шаблон с известной контактной площадью, а расчет искомой величины ; производят по формуле P - Р где РЛ вЂ” вес материала в одометре, V< — объем одометра, р — вес материала в одометре после изменения пощади контакта, постоянная, где 5 — площадь контакта материала со стенками одометра; измененная площадь контакта со стенками прибора.

В качестве шаблона можно использовать, тонкую жесткую пластину, тонкостенный стакан или дополнительное кольцо.

На. фиг.1 изображен одометр с исследуемым материалом, с введенной в него тонкой пластиной; на фиг.2 — то же, с исследуемым материалом, иэ которого извлечена пластина, на фиг.Зто же, с исследуемым и добавленным до его верхней грани материалогл; на фиг.4 — то же, заполненный исследуемым материалом; на фиг.5 — то же, с установленным íà его верхней грани дополнительным кольцом.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуегый «латериал 1 помещают в одометр 2,. в который предварительно вводят тонкую жесткую пластину 3, после этого поверхность материала выравнивают и определяют его вес, затем пластину 3 извлекают, а образовавшееся при этом свободное пространство заполняют этим же материалом 1.

Поверхность материала вновь выравнивают и определяют вес добавленного материала Aors т.е. не что иное, как

1037143 е =

g@

5„

Э г/см

U

7441,55

7441,55

7441,55

9900

20233

30633

41033

51247

61534

71884

14883,12

22324,68

29766,24

1,410

1,416

1,418

1,412

1,409

1, 410

1, 412

1,274

1,551

1, 826

2,102

2,377 . 2,653

2,929

9900

9900

7441,55

9900

37207,55

9900

7441,55

7441,55

7441,55 44649,40

52040,90

9900

59532,40

82284

9900 вес вытесненный контактной поверхностью тонкой пластины.

Так как в районе контакта происходит понижение объемной массы, то при извлечении пластины материал в этом районе приобретает истинную объемнурз массу, т.е. уплотняется, и на поверхности образуется свободное пространство.

Зйая контактную площадь пластиными и вес добавленного материала Рдо„, 10 определяют вес материала Р>, приходящийся на полную поверхность одометра

5 „о„по Формуле STlop

Ра ТРАО Яь а- объемную массу материала в одомет- 15 ре определяют по формуле !

Р+ Рь, °

Существуют и другие, более общие, примеры реализации предложенного спо-Ф0 соба, суть которых заключается также в увеличении {или уменьшении) площади контакта материала со стенками прибора.

В этом случае для реализации спо-! соба (фиг.4 и 5) в одометр известно го объема 1 до верхней грани засыпа ют известное количество материала 2 и устанавливают на верхней грани одометра 1 дополнительное кольцо 3, затем засыпают.до верхней грани кольца .3 известное количество материала 4, после чего расчет объемной массы производят по установленной математическое Формуле

Т = где Р1 — вес материала в одометре, V4 — объем одометра, p — вес материала в одометре

1 и в дополнительном коль- 40 це 3; суммарный объем одометра

1 и дополнительного кольцa 3, постоянная, где 5< — контактная поверхность материала в одометре 1; Я контактная поверхность материала в одометре 1 и дополнительном кольце,3.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в повышении точности полученных ре-, зульт атов, снижении трудоемкости определений объемной массы путем замены многократного (не менее. 3 раз) измерения объема и Веса исследуемого материала о,цнократным замером.

Повышение точности измерения осуществляется совокупностью и последовательностью операций, учитывающих

"масшт абный эффект", т .е. влияние жестких стенок, искажающих структуру материала, обе спе чи в аемой и спольз о ванием одометра с дополнительными элементами к нему, при этом величина

"масштабного эффекта" отражена в математической зависимости определения объемной массы в предлагаемом способе в отличие от экстраполирования и графического построения при определении плотности в базовом способе.

Серия испытаний, проведенных по обоим вариантам предлагаемого способа, подтверждает повышение точности определения объемной массы предлагаемым способом в сравнении с базовым.

Так, плотность измерения базовым способом имеет пределы 1,28-1,48 кг1M в зависимости от крупности фракций.

Значения объемной массы, определяемой предлагаемым способом, представлены в таблице.

1037143

Составитель Е.Карманова

Редактор С.Патрушева Техред М.Костик Корректор A- Ференц

Заказ 6000/45 . Тираж 873 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент"., r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

При проектировании каменно-набросных плотин из-за неточности определе- ния объемной массы грунта базовым способом в проектах предусматривают материал конструкции с качественными и количественными показателяьы, дающими увеличенный запас прочности.

Если величина погрешности в базовом способе составляет +бЪ, то в предложенном решении +О,ЗЪ. Повышение точности измерений объемной массы грунта позволяет при разработке конструкций грунтовых сооружений (плотин, дамб, качественных насыпей и др.) назначить более экономичный профиль. сооружения, что приводит. к экономии материалов и трудозатрат при возведении сооружения.