Способ определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя для полистиролбетона

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к способам определения средней плотности зерен крупного и мелкого заполнителя для бетонных и растворных смесей, а конкретно к способу определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя вспененного гранулированного (ПВГ) для полистиролбетона. Способ определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя для полистиролбетона в воде заключается в том, что в качестве эталонной вмещающей межзерновой среды используют воду при температуре 15-25°C, модифицированную воздухоудаляющей кремнийорганической добавкой с концентрацией 0,001-0,01% от массы воды. При этом пробу полистирольных гранул, предварительно высушенных и охлажденных, помещают в предварительно взвешенный мерный металлический цилиндрический сосуд объемом V_с. Затем уплотняют легким постукиванием днища сосуда о твердую поверхность в течение 5-10 с таким образом, чтобы верхние гранулы лежали в одной плоскости по горизонтали и совпадали с краями верхнего обреза сосуда. Далее сосуд с уплотненными гранулами взвешивают, накрывают сверху ситом с размером ячеек не менее чем на 0,3 мм меньше наименьшего размера гранул и снова взвешивают, заполняют водой, модифицированной воздухоудаляющей добавкой в объеме межзернового пространства (V_в), и через 5 мин после полного заполнения водой замеряют суммарную массу (∑М) экспериментального измерительного устройства, включая массу мерного металлического сосуда (m_с), массу сита (m_ст), массу полистирольных гранул (m_г) и массу израсходованной воды (m_в). Техническим результатом является повышение точности измерения параметра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к способам определения средней плотности зерен крупного и мелкого заполнителя для бетонных и растворных смесей, а конкретно к способу определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя вспененного гранулированного (ПВГ) для полистиролбетона.

Известен способ определения средней плотности зерен крупного заполнителя в цементном тесте.

Сущность метода заключается в следующем.

От высушенной пробы отбирают навеску, равную 3,5 л, перемешивают на предварительно увлажненном противне с навеской цемента в количестве 1,7 кг и кварцевого песка в количестве 3,4 кг. В полученную смесь постепенно наливают воду до получения малоподвижной бетонной смеси жесткостью 5-10 с. Израсходованное количество воды замеряют.

Перемешанную смесь выдерживают в течение 15 мин, а затем полностью помещают в предварительно взвешенный сосуд емкостью 5 л. Смесь в сосуде уплотняют вибрированием в течение 30-60 с на виброплощадке.

Сосуд с уплотненной смесью взвешивают и определяют массу смеси в сосуде с погрешностью до 10 г и объем смеси в сосуде с погрешностью до 10 мл.

Среднюю плотность зерен крупного заполнителя определяют делением массы высушенной навески на ее объем.

Известен способ определения средней плотности зерен песка в цементном тесте.

Сущность способа заключается в следующем.

Из высушенной до постоянной массы пробы испытываемого песка отбирают навеску, равную 0,9 л, и перемешивают на предварительно увлажненном противне с навеской цемента, равной 1 кг. В полученную смесь постепенно наливают воду до получения пластичной растворной смеси подвижностью 6-8 см. Израсходованное количество воды замеряют. Перемешанную смесь выдерживают 15 мин и затем помещают в предварительно взвешенный мерный сосуд объемом 1 л.

Смесь в сосуде вибрируют 5-10 с до полного уплотнения, характеризуемого обильным выделением цементного клея на поверхности смеси. Затем сосуд взвешивают и вычисляют среднюю плотность приготовленной смеси в уплотненном состоянии.

Среднюю плотность зерен мелкого заполнителя определяют делением массы высушенной навески на ее объем.

Недостатком известных технических решений является невозможность получения однородности полистиролбетонной формовочной смеси из-за значительной разницы плотностей цементного теста и полистирольного заполнителя, которые находятся соответственно на уровне 1800-1900 кг/м³ и 18-23 кг/м³. При таком соотношении цементного теста и заполнителя уплотнение вибрированием приводит к резкому расслоению смеси подвижностью смеси 6-8 см. Легкий полистирольный заполнитель всплывает наверх, а в нижней части сосредотачивается в основном цементное тесто, что может привести к искажению результатов конечных определений средней плотности.

Кроме того, известный способ многоделен, неудобен, и трудоемок (ГОСТ 9758-86, п.7.4.1 и п.7.5).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является определение средней плотности зерен крупного заполнителя гидростатическим методом (по ГОСТ 9758-86) по разности массы специального контейнера с навеской до и после насыщения ее водой при взвешивании в воде и на воздухе.

Среднюю плотность зерен крупного заполнителя каждой фракции вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, каждое из которых производят на новой порции заполнителя.

Недостатком известного технического решения является относительная сложность аппаратурного оформления, в частности весов для гидростатического взвешивания гранул заполнителя и специального контейнера для заполнения водой, а также малоэффективность использования специального контейнера, не приспособленного для работы с особо легкими частицами полистирольного заполнителя, плотность которых на два порядка меньше плотности крупного заполнителя, используемого в тяжелых бетонах (ГОСТ 9758 п.4 определение средней плотности зерен крупного заполнителя).

Техническая задача заключается в создании удобного, эффективного, малозатратного и относительно быстрого способа определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя для полистиролбетона.

Поставленная цель достигается тем, что пробу полистирольных гранул 4, предварительно высушенных при температуре не более 60°C и охлажденных до температуры 15-25°C, помещают в предварительно взвешенный мерный металлический цилиндрический сосуд 3 (см. рис.1) объемом V_с, уплотняют легким постукиванием днища сосуда о твердое основание 5 в течение 5-10 с таким образом, чтобы гранулы лежали в одной плоскости по горизонтали и совпадали с краями верхнего обреза сосуда, затем сосуд с уплотненными гранулами взвешивают, накрывают сверху ситом 2 с размером ячеек не менее чем на 0,3 мм меньше наименьшего размера гранул и снова взвешивают, заполняют через воронку 1 водой в объеме межзернового пространства (V_в) и через 5 мин после заполнения водой (или водой, модифицированной воздухоудаляющей кремнийорганической добавкой типа 139-282 с концентрацией 0,001-0,01% от массы воды), замеряют суммарную массу (∑М) экспериментального измерительного устройства, включая массу мерного металлического сосуда (m_с), массу сита (m_ст), массу полистирольных гранул (m_г) и массу израсходованной воды (m_в).

Среднюю плотность гранул полистирольного заполнителя для полистиролбетона определяют по формуле

$${\rho }_{ПВГ}=\frac{\Sigma М-\left(m_{с}+m_{ст}+m_{в}\right)}{V_{с}-V_{в}}$$ ,

где ρ_ПВГ - средняя плотность гранул ПВГ, г/см³;

∑М - суммарная масса мерного сосуда вместе с массой сита, гранул ПВГ и израсходованной воды в объеме V_в, г;

m_с - масса мерного сосуда, г;

m_ст - масса сита, г;

m_в - масса израсходованной воды, г;

V_в - объем израсходованной модифицированной воды заполнения, см³;

V_с - объем мерного сосуда, см³.

Используемые материалы и аппаратура для известного и предлагаемого способов определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя ПВГ для полистиролбетона и результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Используемые материалы и аппаратура
По прототипу (ГОСТ 9758-86 п.4)	По предлагаемому способу
1	2
1. Вода по ГОСТ 23732-79	1. Вода по ГОСТ 23732-79, модифицированная воздухоудаляющей добавкой
2. Специальный контейнер с крышкой для насыщения заполнителя по ГОСТ 9758-86	2. Мерный металлический цилиндрический сосуд емкостью 2 л (см. рис.1)
3. Весы для гидростатического взвешивания по ГОСТ 24104-80	3. Весы электронные с механизмом обнуления показания предыдущего взвешивания
4. Весы для статического взвешивания по ГОСТ 23676-79	4. Сито с отверстиями диаметром не менее чем на 0,3 мм меньше наименьшего размера гранул
5. Сита с отверстиями 5, 10, 20, 40 мм	5. Сушильный электрошкаф по ОСТ 16.0.801.397-87
6. Сушильный электрошкаф по ОСТ 16.0.801.397-87
Недостатки способа	Преимущества способа
1. Наличие относительно сложного специального контейнера с крышкой для насыщения гранул полистирольного заполнителя сложной конструкции. Аппарат снабжен по всей боковой поверхности сквозными отверстиями диаметром 4 мм с шагом 3 мм, что ограничивает его использование для определения гранул полистирольного заполнителя диаметром менее 4 мм	1. Простота аппаратурного оформления, его доступность и относительное удобство в работе при наличии электростатических свойств прилипания частиц ПВГ к различным поверхностям
2. Наличие операции удаления воды из контейнера в течение 10 мин для повторного взвешивания контейнера	2. Отсутствуют операции удаления воды из мерного сосуда 3

1	2
3. Необходимость использования весов для гидростатического взвешивания	3. Вместо весов для гидростатического взвешивания используют весы электронные со встроенным механизмом обнуления показания предыдущего взвешивания
4. Неприспособленность и малоэффективность использования специального контейнера для работы с особо легкими частицами полистирольного заполнителя марки ПВГ, плотность которых на два порядка меньше плотности крупного заполнителя в тяжелых бетонах	4. Возможность получения достоверных результатов определения средней плотности гранул ПВГ за счет использования воды, модифицированной воздухоудаляющей добавкой, исключающей защемление пузырьков воздуха. Относительная погрешность измерения по предлагаемому способу на 10-15% ниже по сравнению с известным техническим решением при значительно сниженных временных затратах.
5. Неудобство работы с контейнером при использовании легких частиц ПВГ, обладающих свойствами электростатического притяжения к поверхности контейнера	5. Оперативность проведения анализа. Продолжительность одного определения с момента загрузки высушенных гранул ПВГ в мерный цилиндрический сосуд составляет 10-15 мин
6. Возможное искажение результатов анализа за счет защемления воды в межзерновом пространстве
7. Относительная длительность проведения анализа. Продолжительность одного определения с момента загрузки высушенных гранул ПВГ в специальный контейнер составляет 45-60 мин

Анализ табличных данных показывает, что применение предлагаемого способа определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя ПВГ приводит к значительному упрощению аппаратурного оформления, сокращению в 2-3 раза и более временных затрат на определение и повышению точности измерения параметра. Относительная погрешность измерения по предлагаемому способу на 10-15% ниже по сравнению с известным способом.

1. Способ определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя в воде для полистиролбетона, включающий операции подготовки, проведения испытаний и обработку результатов испытаний, отличающийся тем, что в качестве эталонной вмещающей межзерновой среды используют воду при температуре 15-25°C, модифицированную воздухоудаляющей добавкой до концентрации в воде на уровне 0,001-0,01%, при этом пробу полистирольных гранул, предварительно высушенных при температуре не более 60°C и охлажденных до температуры 15-25°C, помещают в предварительно взвешенный мерный металлический цилиндрический сосуд объемом V_с, уплотняют легким постукиванием днища сосуда о твердую поверхность в течение 5-10 с таким образом, чтобы верхние гранулы лежали в одной плоскости по горизонтали и совпадали с краями верхнего обреза сосуда, затем сосуд с уплотненными гранулами взвешивают, накрывают сверху ситом с размером ячеек не менее чем на 0,3 мм меньше наименьшего размера гранул и снова взвешивают, заполняют водой, модифицированной воздухоудаляющей добавкой в объеме межзернового пространства (V_в), и через 5 мин после полного заполнения водой замеряют суммарную массу (∑М) экспериментального измерительного устройства, включая массу мерного металлического сосуда (m_с), массу сита (m_ст), массу полистирольных гранул (m_г) и массу израсходованной воды (m_в).

2. Способ определения средней плотности гранул полистирольного заполнителя для полистиролбетона по п.1, отличающийся тем, что среднюю плотность гранул полистирольного заполнителя определяют делением массы высушенной навески полистирольных гранул на их объем по формуле
$${\rho }_{ПВГ}=\frac{\Sigma М-\left(m_{с}+m_{ст}+m_{в}\right)}{V_{с}-V_{в}}$$ ,
где ρ_ПВГ - средняя плотность гранул ПВГ, г/см³;
∑М - суммарная масса мерного сосуда вместе с массой сита, гранул ПВГ и израсходованной воды в объеме V_в, г;
m_с - масса мерного сосуда, г;
m_ст - масса сита, г;
m_в - масса израсходованной воды, г;
V_в - объем израсходованной модифицированной воды заполнения, см³;
V_с - объем мерного сосуда, см³;