Способ определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в производстве пористых заполнителей бетона, зернистых теплоизоляционных материалов. Изобретение позволяет без определения массовых характеристик заполняемых и заполняющих фракций и без непосредственного определения величины объема пустот оценивать величину пустотности через объемные и гранулометрические характеристики фракций с большими размерами пористых твердых тел и фракций с меньшими размерами монолитных твердых тел. Способ согласно изобретению включает послойное заполнение единицы объема зернами пористого материала и монолитными зернами, определение объемного расхода обеих фракций и определение объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала по математической зависимости, приведенной в формуле изобретения.

 

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

Известны способы определения пустотности материалов заполнением межзерновых пустот водой, ртутью и другими жидкими компонентами (Невилль А.М. Свойства бетона. М.: Изд-во литер. 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 межзерновой пустотности используются жидкие компоненты, обладающие способностью заполнять не только пустоты между зернами, но и их поры. Проникновение жидких компонентов в поры твердых пористых тел приводит к значительным колебаниям в определении величины межзерновой пустотности пористых сыпучих материалов. Кроме того, в известных способах не учитываются объемные соотношения пористых сыпучих материалов и их зависимости от гранулометрических характеристик.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала, который позволяет без определения массовых характеристик заполняемых и заполняющих фракций и без непосредственного определения величины объема пустот оценивать величину пустотности через объемные и гранулометрические характеристики фракций с большими размерами пористых твердых тел и фракций с меньшими размерами монолитных твердых тел.

Технический результат достигается тем, что при послойном совмещении фракций с пористыми и монолитными твердыми телами меньших размеров установлена количественная взаимосвязь между величиной объема межзерновых пустот и объемными соотношениями фракций в послойно приготовленной смеси с учетом размеров пористых и монолитных твердых тел.

Поставленная задача достигается тем, что при послойном заполнении единицы объема фракциями с пористыми и монолитными твердыми телами определяют объемный расход обеих фракций, а объем межзерновых пустот пористого сыпучего материала определяют по формуле

где V_пус - величина объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала единицы объема, м³;

V₁ - объем сыпучего материала с пористыми твердыми телами, используемого для приготовления смеси, м³;

V₂ - объем сыпучего материала с монолитными твердыми телами, используемого для приготовления смеси, м³;

d₁ - размер пористых зерен, мм;

d₂ - размер монолитных зерен, мм;

d₁ больше d₂.

Исследование пористых сыпучих материалов показало, что в процессе послойного совмещения фракций монолитные зерна контактируют с поверхностью пористых твердых тел без заполнения объема пор. Расход фракции с монолитными зернами для приготовления смеси определяется степенью уплотнения (заполнения) фракции с пористыми зернами и зависит от величины ее пустотности, от отношения размеров зерен и от степени раздвижки одной фракции другой. Без явления раздвижки объем системы равен объему пористого сыпучего материала, т.е. V₁=1 м³, а расход фракции с монолитными зернами определяется величиной пустотности пористого сыпучего материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Фракционированием измельченного керамзита выделяют фракцию с размерами зерен 5 мм (d₁=5 мм), а также используют фракцию песка с размерами зерен 1,25 мм (d₂=1,25 мм).

При послойном заполнении мерного сосуда единицы объема определяют объемный расход каждой фракции для приготовления смеси объемом 1 л. Расход фракции измельченного керамзита составил V₅=0,512 л, а расход фракции песка - V_1,25=0,659 л. Полученных экспериментальных данных достаточно для определения объема межзерновых пустот измельченного керамзита, который определяется по формуле

и равен

Пример 2. Используют ту же фракцию измельченного керамзита с размерами зерен 5 мм и фракцию песка с размерами зерен 0,63 мм (d₂=0,63). При послойном заполнении мерного сосуда единицы объема определяют объемный расход каждой фракции для приготовления смеси объемом 1 л. Расход фракции измельченного керамзита составил V₅=0,700 л, а расход фракции песка - V_0,63=0,572 л. С использованием полученных экспериментальных данных объем межзерновых пустот измельченного керамзита определяется по формуле

и равен

Как видно из сравнения данных (примеры 1 и 2), пустотность измельченного керамзита, определенная с использованием фракций монолитного материала (кварцевый песок) с разными размерами зерен (1,25 и 0,63 мм), имеет постоянную величину, равную V_пус=0,445 (44,5% объемных).

Сравнительные испытания заявляемого способа, проведенные в ЦСЛ комбината крупнопанельного домостроения, показали, что величина пустотности измельченного керамзита совпадает с величиной, определенной по стандартной методике. Определение величины пустотности обеспечивает возможность оценки всех остальных объемно-массовых характеристик пористых сыпучих материалов.

Способ определения объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала, характеризующийся тем, что осуществляют послойное заполнение единицы объема зернами пористого материала и монолитными зернами, определяют объемный расход обеих фракций, а объем межзерновых пустот пористого сыпучего материала определяют по формуле

где V_пус - величина объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала единицы объема, м³;

V₁ - объем пористого сыпучего материала, используемого для приготовления смеси, м³;

V₂ - объем сыпучего материала с монолитными зернами, используемого для приготовления смеси, м³;

d₁ - размер пористых зерен, мм;

d₂ - размер монолитных зерен, мм;

d₁, больше d₂.