СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2244924 (13) C1

(51) 7 G01N33/38 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003113337/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.12 
(45) Опубликовано: 2005.01.20 
(56) Аналоги изобретения: БАБАЕВСКИЙ А.Г. Наполнители для полимерных композиционых материалов, Москва, Химия, 1981, с. 27-33. SU 1727065 A1, 15.04.1992. SU 779889 A, 15.11.1980. RU 2036472 С1, 27.05.1995. SU 1791778 A1, 30.01.1993. US 6379031 B1, 30.04.2002. 
(72) Имя изобретателя: Миронов В.А. (RU); Голубев А.И. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Тверской государственный технический университет (RU) 
(98) Адрес для переписки: 170026, г.Тверь, наб. А. Никитина, 22, ТГТУ, отдел Охраны авторских прав и защиты информации 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ СЫПУЧИХ СИСТЕМ УПЛОТНЕННО-РАЗДВИНУТОГО ТИПА

Изобретение относится к испытанию свойств материалов и может быть использовано в технологии дорожных, строительных, композиционных материалов, в производстве сплавов методами порошковой металлургии и в других производствах, где в качестве сырьевых компонентов используют смеси зернистых материалов. В способе определения составов сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа во фракциях с размерами зерен D1>D2>D3 >D3>D4>D5 при D 2/D1, D3/D2,..., D 5/D4 больше 0,155 определяют объемы фракций VD1, VD2, VD3, V D4 с размерами зерен D1, D2, D 3 и D4 соответственно, м3, плотность материала зерен, средний размер зерен, величину пустотности V пD1 фракции с размерами зерен D1, коэффициенты степени уплотнения У1, У2, У3 фракции с размерами зерен D1 фракцией с размерами зерен D2, смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2) со средними размерами зерен D ср.см2 фракцией с размерами зерен D3, смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2 +D3) со средними размерами зерен Dср.см3 фракцией с размерами зерен D4 соответственно, используют фракции с большими размерами зерен для получения смесей уплотненного типа, определяют объемы смесей уплотненного типа Vсм2 , Vсм3, Vсм4 на основе фракций (D1 +D2), (D1+D2+D3 ) и (D1+D2+D3+D4) соответственно, м3, величины пустотности Vпсм2 , Vпсм3 смесей уплотненного типа на основе фракций (D1+D2) и (D1+D2+D 3) соответственно, производят раздвижку зерен смеси уплотненного типа фракциями с меньшими размерами зерен, определяют величину коэффициента раздвижки 1, 2, 3 зерен смеси на основе фракций (D1+D 2) фракцией с размерами зерен D3, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3) фракцией с размерами зерен D4, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3+D4 ) фракцией с размерами зерен D5 соответственно, а составы сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа определяют по формулам в следующей последовательности: состав бинарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2 ) по формулам VD1=1 м3, VD2=1 мз•VD1•У1•VпD1, м 3, У1=1-D2/D1, используют 1 м3 указанной бинарной смеси уплотненного типа V см2=VD1+VD2=1м3 для приготовления тернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам Vсм2=1 м3/ 1, м3; VD3=Vсм2( 1-1), м3; 1=(1+D3/Dcp.см2)3 ; определяют состав тернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3)по формулам Vсм2=1 м3, VD3=1 м3 · Vсм2•У2•Vпсм2 , м3, У2=1-D3/Dср.см2 ; используют 1 м3 указанной тернарной смеси уплотненного типа Vсм3=VD1+VD2+VD3 =1 м3 для приготовления кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам Vсм3=l м3/ 2, м3 · VD4=Vсм3 ( 2-1), м3; 2=(1+D4/Dср.см3)3 ; определяют состав кватернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3+D4 ) по формулам Усм3=1 м3, VD4 =1 м3•Vсм3•У3•Vпсм3 , м3, У3=1-D4/Dср.см.3 ; используют 1 м3 кватернарной смеси уплотненного типа Vсм4=VD1+VD2+VD3 +VD4=1 м3 для приготовления квинарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам Vсм4=1 м3/ 3, м3; VD5=Vсм4( 3-1), м3; 3=(1+D5/Dср.см4)3 . Технический результат - разработка унифицированного способа определения составов сыпучих систем, позволяющего количественно оценивать явления уплотнения и раздвижки зерен, регулировать составы сложных смесей математическими методами.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии дорожных, строительных, композиционных материалов, в производстве сплавов методами порошковой металлургии и в других производствах, где в качестве сырьевых компонентов используют смеси зернистых материалов.
Известен способ определения соотношений фракций для получения системы с плотной упаковкой частиц (Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособие, пер. с англ. Под ред. П.Г.Бабаевского. - М.: Химия, 1981. -736 с., с.27-33). Известный способ включает следующую последовательность операций: выбор фракций порошков с наименьшими и наибольшими размерами частиц, определение пустотности фракций, расчет коэффициента k(ds/d), определение числа фракций (n) по графику, расчет среднего размера частиц, определение объемной массы пустот в мелкозернистых фракциях, расчет объема частиц каждой фракции, их общего объема и объемной доли каждой фракции, расчет для смеси фракций максимальной объемной доли частиц и объемной доли пустот, определение массы частиц каждой фракции и расчет массовой доли каждой фракции.
Однако известный способ определения соотношений фракций отличается многостадийностью, использованием графических зависимостей, снижающих точность определения соотношений компонентов и не в полной мере учитывает физические показатели исходных сырьевых компонентов. Кроме того, известный способ по своей сущности больше напоминает экспериментальный подход к определению соотношений фракций в смеси, чем метод строго математического проектирования смесей порошков как наполнителей полимерных композиционных материалов.
В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа, который позволяет унифицировать способ определения составов сыпучих систем на основе фракций с зернами, большими по размерам, чем размеры частиц порошков, обеспечить количественную взаимосвязь между объемами фракций и количественно оценивать проявление в формируемой сыпучей системе двух физических явлений: явления уплотнения и явления раздвижки зерен больших размеров зернами меньших размеров, а соотношение фракций определять математическими методами с учетом отношений размеров твердых тел и величин пустотности.
Технический результат достигается тем, что на основе фракций с большими размерами зерен определяются соотношения фракций в смесях (системах) уплотненного типа, а явление их раздвижки определяют фракции с наименьшими размерами зерен (частиц). При этом обеспечивается количественная зависимость объемных соотношений всех фракций через отношение размеров их зерен.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения составов сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа во фракциях с размерами зерен D1>D2 >D3>D3>D4>D 5 при D2/D1, D3/D 2,... , D5/D4 больше 0,155 определяют объемы фракций VD1, VD2, VD3 , VD4 с размерами зерен D1, D2 , D3 и D4 соответственно, м3 , плотность материала зерен, средний размер зерен, величину пустотности VпD1 фракции с размерами зерен D1, коэффициенты степени уплотнения У1, У2, У3 фракции с размерами зерен D1 фракцией с размерами зерен D2, смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2) со средними размерами зерен D cp.cм2 фракцией с размерами зерен D3,
смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D 2+D3) со средними размерами зерен Dcp.cм3 фракцией с размерами зерен D4 соответственно, используют фракции с большими размерами зерен для получения смесей уплотненного типа, определяют объемы смесей уплотненного типа Vсм2, Vсм3, Vсм4 на основе фракций (D1+D2), (D1+D2+D 3) и (D1+D2+D3+D 4) соответственно, м3, величины пустотности Vпсм2, Vпсм3 смесей уплотненного типа на основе фракций (D1+D2) и (D1 +D2+D3) соответственно, производят раздвижку зерен смеси уплотненного типа фракциями с меньшими размерами зерен, определяют величину коэффициента раздвижки 1, 2, 3 зерен смеси на основе фракций (D1+D 2) фракцией с размерами зерен D3, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3) фракцией с размерами зерен D4, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3+D4 ) фракцией с размерами зерен D5 соответственно, а составы сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа определяют по формулам в следующей последовательности: определяют состав бинарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1 +D2) по формулам
VD1=1 м3 ,
VD2=1 м3· V D1· У1· V пD1, м3,
У1=1-D2 /D1,
используют 1 м3 указанной бинарной смеси уплотненного типа Vсм2=VD1+V D2=1 м3 для приготовления тернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам
Vсм2 =1 м3/ 1, м3; VD3=Vcм2( 1-1), м3; 1=(1+D3/Dcp.cм2)3 ;
определяют состав тернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3) по формулам
Vcм2=1 м3, VD3 =1 м3Vсм2· У2 · Vпсм2, м3, У2 =1-D3/Dcp.cм2;
используют 1 м 3 указанной тернарной смеси уплотненного типа Vcм3 =VD1+VD2+VD3=1 м3 для приготовления кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам
Vcм3 =1 м3/ 2, м3; VD4=Vcм3 ( 2-1), м3; 2=(1+D4/Dcp.cм3)3 ;
определяют состав кватернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3+D 4) по формулам
Усм3=1 м3 , VD4=1 м3· Vсм3 · У3· Vпсм3 , м3, У3=1-D4/Dср.см.3 ;
используют 1 м3 кватернарной смеси уплотненного типа Vcм4=VD1+VD2+VD3 +VD4=1 м3 для приготовления квинарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам 
Vcм4=1 м3/ 3, м3; VD5=Vcм4( 3-1), м3; 3=(1+D5/Dcp.cм4)3 .
В процессе исследования зернистых смесей было установлено, что увеличение содержания монолитного материала в смеси зернистых систем уплотненно-раздвинутого типа возможно только с использованием смесей уплотненного типа, в которых в результате более плотной упаковки зерен разных размеров снижается пустотность системы, а ее величину, при дальнейшем увеличении содержания фракции с наименьшими размерами зерен, можно сохранить в условиях раздвижки сочетанием только двух явлений, проявляющихся в процессе совмещения рассчитанных количеств фракций (явление уплотнения в результате более плотной упаковки зерен и явление раздвижки упакованных зерен зернами еще более мелких размеров).
В процессе спекания таких систем фракции с наименьшими размерами зерен образуют непрерывную матричную среду, связывая в единое целое всю сыпучую систему с образованием плотного монолитного конгломерата. В процессе проектирования систем уплотненного типа определяющая роль принадлежит отношениям размеров зерен, входящим в критериальные величины степени уплотнения (У), а в процессе проектирования систем раздвинутого типа определяющая роль принадлежит отношениям размеров зерен, входящим в критериальные величины степени раздвижки ( ).
Способ осуществляется следующим образом.
В лаборатории испытывают сыпучие сырьевые материалы на пригодность их применения в конкретной технологии. Выбранные материалы подвергают фракционированию с использованием стандартного набора сит. В каждой фракции по общепринятым методикам определяют следующие показатели свойств: насыпную плотность (объемную массу), , кг/м, истинную плотность (удельный вес) материала зерен, , г/см3, величину пустотности (определяется экспериментально или методом расчета), Vп, м3.
В полифракционных (полидисперсных) сыпучих материалах по результатам ситового или седиментационного анализа определяют средний размер зерен (частиц) в каждой фракции.
В заявляемом способе определение соотношений фракций в проектируемом составе смеси базируется на отношениях размеров зерен во фракциях и смесях уплотненного типа, а также на изменениях величин пустотности, которые в свою очередь зависят от степени уплотнения, функционально определяемой отношениями размеров зерен в смесях, подвергаемых раздвижке. Степень раздвижки и степень уплотнения имеют между собой количественную взаимосвязь через отношение размеров зерен уплотняемых и уплотняющих, раздвигаемых и раздвигающих фракций.
Для приготовления сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа выбраны и испытаны следующие фракции кварцевого песка:
фракция с размерами зерен D1=2,5 мм, 
насыпная плотность 1=1260 кг/м3, 
фракция с размерами зерен D2=1,25 мм, 
насыпная плотность 2=1460 кг/м3, 
фракция с размерами зерен D3=0,63 мм, 
насыпная плотность 3=1450 кг/м3, 
фракция с размерами зерен D4=0,315 мм, 
насыпная плотность 4=1440 кг/м3, 
фракция с размерами зерен D5=0,14 мм, 
насыпная плотность 5=1430 кг/м3, 

истинная плотность материала зерен песка, определенная пикнометрическим методом, равна п=2,65 г/см3.
На основе имеющихся в наличии фракций песка можно рассчитать и приготовить тернарные смеси следующих составов:
(D 1+D2)+D3 (D2 +D3)+D4 
(D 1+D2)+D4 (D2+D 3)+D5 
(D1 +D2)+D5 (D3+D4 )+D5 

кватернарные смеси следующих составов: (D1+D2+D3)+D4
(D1+D2+D3)+D5
(D2+D3+D4)+D5
и квинарную смесь следующего состава: (D1+D 2+D3+D4)+D5.
Примеры расчета составов смесей песка уплотненно-раздвинутого типа на основе трех, четырех и пяти фракций песка.
Пример 1. Расчет состава тернарной смеси песка на основе фракций с размерами зерен D1=2,5 мм, D2=1,25 мм и D3=0,63 мм.
Определяют состав бинарной смеси песка уплотненного типа на основе фракций с размерами зерен D1=2,5 мм и D2=1,25 мм.
Для приготовления смеси объемом 1 м3 требуется 1 м3 фракции с D1 =2,5 мм
V2,5=1 м3, G2,5 =1260 кг, а расход фракции с размерами зерен D2=1,25 мм составит:
V1,25=1 м3· V2,5· У· Vп2,5 , м3,
V2,5=1 м3, У=1-1,25/2,5=0,5, Vп2,5=1 м3 (1-1260/2650)=0,525.
V 1,25=1 м3· 0,5· 0,525=0,263 м3, G1,25=0,263 м3· 1460 кг/м3=384 кг.
Объемная масса рассчитанной смеси равна
см=1260 кг+384 кг=1644 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Массовая доля фракции с размерами зерен D1=2,5 мм в смеси равна
1260 кг/1644 кг=0,766. 
Массовая доля фракции с размерами зерен D2=1,25 мм в смеси равна
384 кг/1644 кг=0,234.
Средний размер зерен в рассчитанном составе смеси равен
2,5 мм· 0,766=1,915 мм
1,25 мм· 0,234=0,293 мм
Dcp.cм2 =2,208 мм
Определяют расход материалов для приготовления 1 м3 тернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа на основе бинарной смеси уплотненного типа Vсм2=V D1+VD2=1 м3 и фракции песка с размерами D3=0,63 мм.
Определяют =(1+D3/Dср.см2)3=(1+0,63/2,208) 3=2,123.
Расход бинарной смеси уплотненного типа определяется по формуле
Vcм2=1 м3 /2=1 м3/2, 123=0/471 м3
Gсм2=0,471 м3· 1644 кг/м 3=774 кг.
Расход фракции песка с размерами зерен D3=0,63 мм определяется по формуле
V0,63 =Vcм2( -1)=0,471 м3 (2,123-1)=0,529 м3
G 0,63=0,529 м3· 1450 кг/м 3=767 кг.
Объемная масса рассчитанного состава смеси уплотненно раздвинутого типа равна
см=774 кг+767 кг=1541 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Vcм=Vcм2+V0,63 =0,471 м3+0,529 м3=1,000 м3 
(расчет произведен правильно)
V2,5=(774· 0,766)/1260=0,471 м3,
V1,25=(774· 0,234)/1460=0,124 м3.
Объем монолитного материала в смеси равен
Vмcм=0,471 (1260/2650)+0,124 (1460/2650)+0,529(1450/2650)=0,581 м3,
Объем пустот в смеси равен Vпсм =1 м3 (1-1541/2650)=0,419 м3,
Объем смеси равен Vсм=0,581 м3+0,419 м3 =1,000 м3.
Пример 2. Расчет состава тернарной смеси песка на основе фракций с размерами зерен D2,5 , D1,25 и D0,14 (данные из примера 1).
Определяют =(1+D5/Dср.см2)3=(1+0,14/2,208) 3=1,203.
Расход бинарной смеси уплотненного типа равен
Vсм2=1 м3/1,203=0,831 м3
Gсм2=0,831 м3· 1644 кг/м3=1366 кг.
Расход фракции песка с размерами зерен D5=0,14 мм равен
V 0,14=0,831 м3 (1,203-1)=0,169 м3, G0,14=241 кг
Vcм=Vcм2+V 0,14=0,831 м3+0,169 м3=1,000 м3
Объемная масса рассчитанного состава смеси уплотненно раздвинутого типа равна
см=1366 кг+241 кг=1607 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Объем монолитного материала в рассчитанном составе смеси равен
vмcм=1 м3 (1-1607/2650)=0,606 м3,
Объем пустот в рассчитанном составе смеси равен Vпсм=1 м3(1-1607/2650)=0,394 м 3,
Объем смеси равен Vсм=Vмсм +Vпсм=0,606 м3+0,394 м3=1,000 м3
(расчет состава смеси произведен правильно). 
Пример 3. Расчет состава тернарной смеси песка на основе фракций с размерами зерен D3=0, 63 мм, D4 =0,315 мм и D5=0,14 мм.
Определяют состав бинарной смеси песка уплотненного типа на основе фракций с размерами зерен D3=0,63 мм и D4=0,315 мм.
Для приготовления смеси объемом 1 м3 требуется 1 м3 фракции с D3=0,63 мм
V0,63=1 м3 , G0,63=1450 кг, а расход фракции с размерами зерен D4=0,315 мм составит:
V0,315=1 м 3· V0,63· У· Vп0,63, м3,
V0,63=1 м 3, У=1-0,315/2,5=0,5, Vп0,63=1 м3 (1-1450/2650)=0,453.
V0,315=1 м3 · 0,5· 0,453=0,227 м3, G 0,315=326 кг.
Объемная масса рассчитанной смеси равна 
см=1450 кг+326 кг=1776 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Массовая доля фракции с размерами зерен D3=0,63 мм в смеси равна
1450 кг/1776 кг=0,816,
Массовая доля фракции с размерами зерен D 4=0,315 мм в смеси равна
326 кг/1776 кг=0,184.
Средний размер зерен в рассчитанном составе смеси равен
0,63 мм· 0,816=0,514 мм
0,315 мм· 0,184=0,058 мм
Dср.см2=0, 572 мм
Определяют расход материалов для приготовления 1 м3 тернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа на основе бинарной смеси уплотненного типа Vсм2=VD3+VD4=1 м3 и фракции песка с размерами D5=0,14 мм.
Определяют =(1+D5/Dcp.см2)3=(1+0,14/0,572) 3=1,929.
Расход бинарной смеси уплотненного типа равен
Vсм2=1 м3/ м3/1, 929=0,518 м3
Gcм2 =0,518 м3· 1776 кг/м3=920 кг.
Расход фракции песка с размерами зерен D5 =0,14 мм определяется по формуле
V0,14=V cм2( -1)=0,518 м3(1,929-1)=0,482 м3, G0,14 =689 кг.
Объемная масса рассчитанного состава смеси уплотненно-раздвинутого типа равна
см=920 кг+689 кг=1609 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
V0,63=(920· 0,816)/1450=0,518 м3, V0,315=(920· 0,184)/1440=0,118 м3
Объем монолитного материала в смеси равен 
Vmcm=0,518 (1450/2650)+0,118 (1440/2650)+0,482 (1430/2650)=0,283+0,064+0,260=0,607 м3,
Объем пустот в рассчитанном составе смеси равен
Vпcм =1 м3 (1-1609/2650)=0,393 м3,
Объем рассчитанного состава смеси равен
Vcм=V мcм+Vпcм=0,607 м3+0,393 м3 =1,000 м3
(расчет произведен правильно).
Пример 4. Расчет состава кватернарной смеси песка на основе фракций с размерами зерен D1=2,5 мм, D2 =1,25 мм, D3=0,63 мм и D4=0,315 мм.
Определяют состав бинарной смеси песка уплотненного типа D 1+D2 (состав и характеристики смеси из примера 1).
V2,5=1 м3, G2,5 =1260 кг, V1,25=0,263 м3, G1,25 =384 кг,
см=1644 кг/м3, Dcp.cм2=2,208 мм.
Определяют расход смеси Vсм2 и фракции с размерами зерен D3=0,63 мм для приготовления 1 м 3 тернарной смеси уплотненного типа D1+D 2+D3.
Расход смеси D1+D 2 составляет 1 м3
Vcм2=1 м 3, Gсм2=1644 кг, а расход фракции с размерами зерен D3=0,63 мм определяется по формуле
V 0,63=1 м3· У2· Vпсм2, м3,
У2 =1-D3/Dср.см2=1-0,63/2,208=0,715, V псм2=(1-1644/2650)=0,380.
V0,63=1 м 3· 0,715· 0,380=0,272 м3 , G0,63=394 кг.
Объемная масса тернарной смеси уплотненного типа VD1+VD2+VD3 равна
см=1644 кг+394 кг=2038 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Массовая доля смеси Vcм2 равна
1644 кг/2038 кг=0,807.
Массовая доля фракции V0,63 равна
394 кг/2038 кг=0,193.
Средний размер зерен в рассчитанном составе тернарной смеси уплотненного типа равен
2,208 мм· 0,807=1,782 мм
0,63 мм· 0,193=0,123 мм
Dср.см2=1,904 мм
Определяют расход смеси и фракции с размерами зерен D4=0,315 мм для приготовления 1 м3 кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа
=(1+D4/Dcp.cм3)3=(1+0,315/1,904) 3=1,583.
Vcм3=1 м3/ м3/1,583=0,632 м3
Gcм3 =0,632 м3· 2038 кг/м3=1287 кг.
Расход фракции с размерами зерен D4=0,315 мм определяется по формуле
V0,315=Vcм3 ( -1)=0,632 м3 (1,583-1)=0,368 м3, G 0,315=530 кг.
Vcм=Vcм3+V 0,315=0,632 м3+0,368 м3=1,000 м 3.
Объемная масса рассчитанной кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа равна
cм=1287 кг+530 кг=1817 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Объем монолитного материала в смеси равен
Vmcm=1 м3 (1817/2650)=0,686 м3,
Объем пустот в рассчитанном составе смеси равен
Vпсм=1 м3 (1-1817/2650)=0,314 м3,
Объем рассчитанного состава смеси равен
Vcм=Vмcм+Vпcм=0,686 м 3+0,314 м3=1,000 м3
(расчет произведен правильно).
Пример 5. Расчет состава кватернарной смеси песка на основе фракций с размерами зерен D1 =2,5 мм, D2=1,25 мм, D3=0,63 мм и D 5=0,14 мм (данные из примера 4).
Состав тернарной смеси уплотненного типа.
см=2038 кг/м3, Vcм3=1 м 3, Dср.см3=1,904 мм.
Определяют коэффициент раздвижки смеси Vсм3 зернами фракции с размерами зерен D5=0,14 мм
=(1+D5/Dcp.cм3)3=(1+0,14/1,904) 3=1,237.
Определяют расход смеси Vсм3 для приготовления 1 м3 кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа
Vcм3=1 м3/ =1 м3/1,237=0,808 м3
Gсм3 =0,808 м3· 2038 кг/м3=1647 кг.
Определяют расход фракции с размерами зерен D5 =0,14 мм для приготовления 1 м3 кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа
V0,14=V cм3( -1)=0,808 м3 (1,237-1)=0,192 м3, G 0,14=0,192 м3+1430 кг/м3=275 кг.
Объемная масса рассчитанного состава смеси равна
см=1647 кг+275 кг=1922 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Объем смеси равен Vсм=V см3+V0,14, м3
Vcм =0,808 м3+0,192 м3=1,000 м3 
Пример 6. Расчет состава квинарной смеси песка уплотненно-раздвинутого типа на основе фракций с размерами зерен D1=2,5 мм, D2=1,25 мм, D3=0,63 мм, D4=0,315 мм и D5=0,14 мм.
Vсм3=1 м3 , Gсм3=2038 кг, Dср.см3=1,904 мм (данные из примера 4).
Для приготовления кватернарной смеси уплотненного типа объемом 1 м требуется Vcм3=1 м3, G см3=2038 кг.
Расход фракции с размерами зерен D4=0,315 мм определяется по формуле
V0,315 =1 м3· Vсм3· У3· Vпсм3, м3, Vсм3=1 м3
У3 =1-D4/Dср.см3=1-0,315/1, 904=0,835.
Vпcм3=(1- cм3/ п)=(1-2038/2650)=0,231.
V0,315=1 м3-0,835· 0,231=0,193 м3,
G 0,315=0,193 м3· 1440 кг/м 3=278 кг.
Объемная масса рассчитанного состава кватернарной смеси уплотненного типа равна
см=2038 кг+278 кг=2316 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Массовая доля смеси Vсм3 в рассчитанном составе равна.
2038 кг/2316 кг=0,880,
Массовая доля фракции с размерами зерен D4=0,315 мм в смеси равна
278 кг/2316 кг=0,120.
Средний размер зерен в рассчитанном составе кватернарной смеси уплотненного типа равен
1,904 мм· 0,880=1,676 мм
0,315 мм· 0,120=0,038 мм
Dср.см4=1,714 мм
Для приготовления 1 м3 квинарной смеси уплотненно-раздвинутого типа на основе Vсм4 и фракции с размерами зерен D5 =0,14 мм расход компонентов определяется по формулам
Vсм4=1 м3/ , м3
V0,14=Vcм4 ( -1), м3
=(1+D5/Dcp.см4)3=(1+0,14/1,714) 3=1,266.
Vсм4=1 м3/1,266=0,790 м3
Gсм4=0,790 м3· 2316 кг/м3=1829 кг.
V0,14 =0,790 м3 (1,266-1)=0,210 м3,
G 0,14=0,210 м3· 1430 кг/м 3=301 кг.
Объемная масса рассчитанного состава квинарной смеси уплотненно-раздвинутого типа равна
см=1829 кг+301 кг=2130 кг/м3 (масса 1 м 3 смеси).
Vcм=Vcм4+V 0,14=0,790 м3+0,210 м3=1,000 м 3.
Методы расчета составов сыпучих смесей песка по заявляемому способу были испытаны в ЦСЛ домостроительного комбината г.Твери. Испытание составов трех смесей песка, приготовленных по заявляемому методу расчета, показали хорошую сходимость результатов испытаний и рассчитанных составов. Действительно, в смесях уплотненного типа достигается увеличение объемной массы за счет более плотной упаковки зерен различных размеров. Установлено в результате испытаний смесей различного состава, что по мере увеличения разницы в размерах зерен совмещаемых фракций резко повышается степень уплотнения и наблюдается уменьшение величины пустотности смеси. Установлено также, что при увеличении размеров зерен в раздвигающих фракциях уменьшается содержание в рассчитанной смеси фракций с большими размерами зерен и, наоборот, с уменьшением размеров зерен в раздвигающих фракциях содержание смеси уплотненного типа в смесях уплотненно-раздвинутого типа увеличивается.
Заявляемый способ определения соотношений фракций в сложных смесях позволяет математическими методами регулировать их составы и характеристики.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения составов сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа, характеризующийся тем, что во фракциях с размерами зерен D1>D2>D3>D3 >D4>D5 при D2/D1 , D3/D2,..., D5/D4 больше 0,155 определяют объемы фракций VD1, V D2, VD3, VD4 с размерами зерен D1, D2, D3 и D4 соответственно, м3, плотность материала зерен, средний размер зерен, величину пустотности VпD1 фракции с размерами зерен D1, коэффициенты степени уплотнения У1, У2, У3 фракции с размерами зерен D1 фракцией с размерами зерен D2, смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D 2) со средними размерами зерен Dср.см2 фракцией с размерами зерен D3, смеси уплотненного типа на основе фракций(D1+D2+D3) со средними размерами зерен Dср.см3 фракцией с размерами зерен D4 соответственно, используют фракции с большими размерами зерен для получения смесей уплотненного типа, определяют объемы смесей уплотненного типа Vсм2, Vсм3, V см4 на основе фракций (D1+D2), (D 1+D2+D3) и (D1+D 2+D3+D4) соответственно, м3 ,
величины пустотности Vпсм2, Vпсм3 смесей уплотненного типа на основе фракций (D1+D 2)и(D1+D2+D3) соответственно, производят раздвижку зерен смеси уплотненного типа фракциями с меньшими размерами зерен, определяют величину коэффициента раздвижки 1, 2, 3 зерен смеси на основе фракций(D1+D 2) фракцией с размерами зерен D3, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3) фракцией с размерами зерен D4, зерен смеси на основе фракций (D1+D2+D3+D4 ) фракцией с размерами зерен D5 соответственно, а составы сыпучих систем уплотненно-раздвинутого типа определяют по формулам в следующей последовательности:
определяют состав бинарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D 1+D2)по формулам
VD1=1 м 3,
VD2=1 мз•VD1•У 1•VпD1, м3,
У1 =1-D2/D1,
используют 1 м3 указанной бинарной смеси уплотненного типа Vсм2=V D1+VD2=1м3 для приготовления тернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам
Vcм2=1м3/ 1, м3; VD3=Vсм2( 1-1), м3; 1=(1+D3/Dcp.cм2)3 ;
определяют состав тернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3)по формулам
Vcм2=1 м3, VD3 =1 м3Vсм2•У2•Vпсм2 , м3, У2=1-D3/Dср.см2 ;
используют 1 м3 указанной тернарной смеси уплотненного типа Vсм3=VD1+VD2 +VD3=1м3 для приготовления кватернарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам
Vсм3=1 м3/ 2, м3; VD4=Vсм3( 2-1), м3; 2=(1+D4/Dср.см3)3 ;
определяют состав кватернарной смеси уплотненного типа на основе фракций (D1+D2+D3+D 4)по формулам
Усм3=1 м3 , VD4=1 м3•Vсм3•У3 •Vпсм3, м3, У3=1-D4 /Dср.см.3;
используют 1 м3 кватернарной смеси уплотненного типа Vсм4=VD1+V D2+VD3+VD4=1 м3 для приготовления квинарной смеси уплотненно-раздвинутого типа, состав которой определяют по формулам
Vcм4=1 м3/ 3, м3; VD5=Vсм4( 3-1), м3; 3=(1+D5/Dср.см4)3





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru