Способ определения толщины контактной зоны в когломератных материалах

 

Союз Советсиик

Социапистичесиие республик

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 30.12.80 (2I) 3227188/18-25 с присоединением заявки рв (23) Приоритет

Опубликовано 23.10.82.Бюллетень М 39.

Дата опубликования описания 23.10.82 (51)M. Кл.

G 01 N 15/08

Вкударетеенньй кемктет

СССР ао делам нзебретеник и открытий (53) УДК 62 .8, .620.1(088.8) (72) Авторы изобретения

l0. В.Чеховский, A.À.Áàëàêèðåâ и A.Ãàíèåâ (71) Заявитель

Научно-исследовательская лаборатория физи механики материалов и технологических про (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ КОНТАКТНОЙ

ЗОНЫ В КОНГЛОМЕРАТНЫХ МАТЕРИАЛАХ!

Изобретение относится к физикохимическому анализу структуры конгломератных материалов и может быть использовано при разработке новых типов бетонов.

Известен способ измерения контактных взаимодействий твердых тел путем прикрепления образцов к подвижному и неподвижному держателям, подведения подвижного образца с помощью магнито-электрической системы, определения момента отрыва подвижного образца и расчета силы контактного взаимодействия по значениям тока напряжения и отрыва магнито-электрической системы (1 ).

Однако с помощью данного способа можно определять лишь когезию двух твердых тел, а не толщину и пористость их контактной зоны. Способ требует сложного и дорогостоящего оборудования.

Наиболее близким к предложенному является способ определения толщины

2 контактной эоны в конгломератных ма" териалах, заключающийся в определении микротвердости отдельных слоев контактной зоны (21.

Недостаток этого способа эаключа5 ется в необходимости механического воздействия на образец путем продав,ливания контактной зоны иглой твердомера на определенную глубину (по" .рядка 20-60 мкм). Учитывая неболь . шой размер толщины контактной зоны (20-200 мкм), фактически проводят измерения различных слоев контактной зоны матричной части, например цементного камня. При этом не исключено попадание иглы твердомера и на отдельные частицы твердого тела, например заполнителя конгломератного материала, что вносит ошибки в го измерения; Кроме того, необходимость механического снятия. очень тонких слоев контактной зоны толщиной 101 мкм вносит дополнительные погрешности в измерения.

3 96870

Целью изобретения является повы-, шение точности определения толщины контактной зоны, а также повышение надежности результатов и упрощение способа. 5

Поставленная цель достигается тем, что способ определения толщины контактной зоны в конгломератных материалах осуществляют, изготавливая из заполнителя набор образцов одина- 1в ковой геометрической формы и размеpos после чего каждый образец раз- деляют на симметричные половинки, образовавшиеся поверхности раздела полируют, затем притирают раствор- 15 ную часть между половинками образца до образования слоя заданной толщины при условии последовательного увеличения (уменьшения) толщины слоя от образца к образцу, после чего растворщ ную часть отверждает и:через полученные образцы при постоянном перепаде давления пропускают газ, определяют коэффициент для каждого образца, строят кривую зависимости коэф- 25 фициента проницаемости от толщины растворной части и .Ilo скачку кривой определяет толщину контактной зоны.

На чертеже изоЬражен график определения коэффициента проницаемости.

Образцы могут быть изготовлены в виде цилиндра или параллелепипеда с квадратным основанием при отноше" нии высоты к диаметру .круглого или стороне квадратного основания ат

1:2 до 1:3;

Пористость.в контактной зоне всег» да выше, чем в матричной части тел конгломератного материала. Поэтому проницаемость оЬразца при толщине растварной части Ьолее двух толщин, контактной зоны определяется .вкладом проницаемости двух контактных зон, расположенных вЬлизи полированных поверхностей. При уменьшении рас- "5 стояния между полированными поверхностями до величины, соответствующей двум тойцинам контактной зоны, обе контактные зоны сливаются и в месте их соприкосновения происходит обра- зование области с повышенной проницаемостью в результате слияния части пар и раскрытия замкнутых ïîð.

Образование этой области приводит к резкому увеличению измеряемого коэффициента проницаемости образца при толщине растворной части, равной двум толщинам контактной зоны.

7 ф

При распиливании образцов на по" ловинки образуются неровные поверхности их распила и, для обеспечения достаточно высокой точности результатов анализа, необходима их полировка. Операция притирания растворной части между полированными половинками в оЬразцах необходима для обеспечения сплошного контакта рв" створной части с поверхностью заполнителя, поскольку подоЬный процесс происходит во время приготовления промышленного количества конгломератного материала, например, при уплотнении его на виброплощадке.

Для пропускания газа через растворную часть образцов используют прибор, выполненный в виде емкости с оЬоймай для размещения и крепления образцов, снаЬженный манометрам для определения перепада давления и газовым счетчиком. В качестве газа может Ьыть использован любой пригодный для этой цели газ, например сжатый воздух, азот или другой инертный .Пример 1.. Из гранита, предназначенного для использования в ка-. честве заполнителя в конгломератном .материале - бетоне, выпиливают 5 оди" наковых оЬразцов - цилиндров с диаметром основания 80 мм и высотой

40 мм, которые распиливают вдоль по высоте на симметричные половинки.

Образовавшиеся поверхности распила половинок полируют. Иэ алитового ниэкоалюминатного цемента И-500 и воды при водоцементном отношении

0,3 готовят растворную часть - цементное теста, которое притирают. между полированными поверхностями половинок до различных между ними в различных образцах расстояний, характеризующих толщину растворной части, фиксируемых с помощью эталонных пластинок, толщину которых для данного состава .конгломератного материала выбирают: 300, 80, 60, 40 и

20 мкм. Подготовленные таким образом образцы подвергают тепловлажностной обработке- при 70вС для отверждения растварной части.и высушивают при

60 С, после чего охлаждают до комO натной температуры и насыщает бутиловым спиртом для заполнения пар.

Насыщенные бутиловым спиртом образцы каждый в отдельности основанием вниз закрепляют в обойме, расположенной в верхней части емкости при5 9687 бора для определения газопроницаемости .образцов, после чего в емкость под образец подают сжатый азот и поддерживают постоянный перепад давле- . ния, обеспечиваюций вытеснение Ьути- 5 лового спирта из пор и прохождение через .него азота. Измеряют расход азота, прошедшего через образцы, и для каждого оЬразца определяют коэффициент проницаемости К по формуле

Ч.Ь . См5 - см

6P + ïó мин. см где V — объем прошедшего азота, см .

h — - высота образца, см;

ЬР - перепад давления, ЙП4, В - время прохождения газа через образец, мин, . 7.

F - площадь растворной части,см, определяемая по формуле:

«= 5, где С - длина растворной части, см, O - ее тол- 5 щина, см.

После определения коэффициента проницаемости для каждого образца строят кривую графической зависимо" сти К от толщины растворной части а (см. чертеж, кривая 1).

Пример 2. Поступают согласно примеру 1 с тем отличием, что в качестве заполнителя используют мрамор, из которого образцы выпиливают в форме параллелепипеда с квадратным ос. нованием, оЬразованным сторонами

60 мм, высота параллелепипеда 20 мм.

Образцы на симметричные половинки вдоль Ilo высоте распиливают в плоскости, параллельной сторонам основания. Растворную часть готовят из гипса и воды при водовяжущем отношении

0,4, Подготовленную с притертой ра створной частью оЬразцы перед стадией сушки отверждают при комнатной температуре. В качестве газа используют сжатый воздух.

Кривая графической зависимости коэффициента проницаемости К от толщины растворной части ct приведена Ю на чертеже (кривая 2).

Скачок кривой 1 находится в интервале, соответствующем толщине раст" ворной части а.=40- 60 мкм. Следова" тельно, толщина контактной зоны в конгломератном материапе, изготовлен-, ном из гранита и растворной частицементного камня (затвердевшего це07 6 ментного теста), находится в пределах

20-30 мкм (а:2). Скачок кривой 2 находится в интервале, соответствующем толщине растворной части а80-100 мкм.

Следовательно, толщина контактной эо ны в конгломератном материале, изготовленном иэ мрамора и гипса, нахо-! дится в пределах 40-50 мкм. Ошибка измерений в оЬоих случаях составляет

g5 мкм.

Для еще более точного определения толщины контактной зоны в конгломератном материале . после определения интервала, в котором находится скачок кривой (40-60 или 80-100 мкм), изготавливают еще 1-2 оЬразца с толщийой растворной части, входящей в этот интервал, например, для интервала кривой 40-60 мкм - 1 образец с толщиной растворной части 50 мкм или

2 образца с толщиной растворной части

45 и 55 мкм, после чего описанными приемами определяют более узкий интервал скачка кривой.

Пример 3. Из гранитного щебня, алитового ниэкоалюминатного це- . .мента и воды при водоцементном отношении 0,3 путем смешивания компонентов и уплотнения с использованием вибрации готовят Ьетонную смесь, иэ которой формуют образцы кубической формы. Образцы подвергают тенловлажностной обработке, сушке и охлаждению согласно режимам, приведенным в примере 1. Полученные бетонные образцы раскалывают на отдельные куски и в полученных поверхностях раскола кусков со стороны растворной части определяют толщину контактной эоны по . известному способу, т.е. по микротвердости путем продавливания контактной эоны иглой твердомера, снимая эту зону слоями толщиной 10-15 мкм. В результате 30"ти замеров различных участков контактной зоны получены следующие данные определения толщины контактной зоны: толщину 15 мкм показали 3 замера, толщину 20 мкм - 8,замеров, толщину

25 мкм - 6 замеров, толщину 30 мкм4 замера, толщину 35 мкм - 5 замеров, толщину 40 мкм - 2 замера, толщину

45 мкм - 1 замер и толщину 50 мкм1 замер.

Полученные сравнительные данные .определения толщины контактной зоны в конгломератных материалах показывают, что предлагаемый спосоЬ позволяет значительно повысить точность результатов определения, а также упростить сам способ определения толщины контактной зоны и повысить надежность. результатов. Предлагаемый способ может найти широкое применение при анализе образцов вновь создаваемых конгломератных материалов. формула изобретения

1. Способ определения толщины контактной зоны в конгломератных материалах, отличающи и .с я тем, что, с целью повышения точности определения, изготавливают из" заполнителя набор образцов одинаковой геометрической формы и размеров, каждый образец разделяют на симметричные половинки, образовавшиеся поверхности раздела полируют, затем притирают растворную часть между половинками образца до образования слоя заданной толщины при условии последовательного увеличения (уменьшения) толщины слоя от образца к образцу, после че8707 8 го растворную часть отверждают и через полученные образцы при постоянном перепаде давления пропускают газ определяют коэффициент для каждого

5 образца, строят кривую зависимости коэффициента проницаемости от толщины растворной части и по скачку кривой определяют толщину контактной зоны.

>4 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что образцы изго.тавливают в виде цилиндра или параллелепипеда с квадратным основанием при отношении высоты к диаметру круглого или к стороне квадратного основания от 1:2 до 1:3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20 N 694797, кл. (з 01 N 19/М, 1976.

2. Любимова Т.I0., Агапова P.À. При-. менение метода микротвердости для исследования структуры цементного камня в бетоне, †"Бетон и железобетон", 25 И., "Стройиздат", N 7, 1999, с. 18 (прототип).

968707

4юкм

157/72 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб,, д. Й/5

Заказ

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 1

Составитель А.Кощеев

Редактор (1.Коссей Техред А.Ач Корректор. О, Билак