Способ определения насыпного объема фракций для получения сыпучей смеси

 

Использование: в технологии наполненных полимерных материалов (пластмасс), силикатных и керамических изделий, строительных материалов (жесткие смеси бетона, асфальтобетона), абразивных изделий, материалов теплотехнического назначения и в других отраслях, где существует необходимость получения сыпучей смеси с высокой точностью планируемого объема. Сущность изобретения: для приготовления единицы объема сыпучей смеси на основе различных фракций, отношение размеров зерен которых не превышает величину 0,063, используют крупнозернистые, мелкозернистые, дисперсные и коллоидные фракции, объемные соотношения которых определяют по формулам , . . . , где - насыпной объем фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂... . . . d_n, м³; ; - пустотность единицы насыпного объема фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂ . . . d_n-1, безразмерная величина.

Изобретение относится к испытанию и определению свойств материалов и может быть использовано в технологии наполненных полимеров, силикатных и керамических изделий, строительных материалов (жесткие смеси бетона и асфальтобетона), абразивных изделий, материалов теплотехнического назначения и в других производствах, где существует необходимость получения сыпучей смеси с регулируемой плотностью и остаточной пустотностью.

Известен способ определения соотношения сыпучих материалов для приготовления смеси [1] . Однако известный способ требует длительных и сложных испытаний сырья и получаемых смесей, не обеспечивает требуемой точности в определении насыпного объема фракций.

Наиболее близким из известных к заявляемому является способ определения соотношения сыпучих компонентов для приготовления минеральной смеси керамических масс [2] , в котором предусматривается непрерывный и прерывный методы укладки зерен, а расчет производится по формулам. Однако использование известных формул предполагает предварительное проведение сложной серии экспериментов для получения исходных данных. Недостатками известного способа определения насыпных объемов является то, что не указывается точная граница в размерах зерен, обеспечивающих возможность полного заполнения пустот предыдущей фракции и возможность получения смесей оптимальной плотности.

Цель изобретения - повышение степени уплотнения смеси и упрощение способа.

Цель достигается тем, что в способе определения насыпного объема фракций для получения сыпучей смеси, включающем измерение размеров зерен и пустотности фракций, используют фракции, размеры зерен которых d₁, d₂ . . . d_n удовлетворяют условию: d₂/d₁≅ d₃/d₂≅ . . . d_n/d_n-1≅ 0,063, из которых выбирают фракцию с наибольшими размерами зерен в объеме, равном единице планируемого объема смеси, а объемы фракций с меньшими размерами зерен определяют по формулам Vd₂ = Vпd₁; Vd₃ = Vпd₁ ˙ Vпd₂ . . .

Vd_n = Vпd₁ ˙ Vпd₂ ˙. . . ˙Vпd_n-1, где Vd₁, Vd₂ . . . Vd_n - насыпной объем фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂ . . . d_n, м³; Vпd₁, Vпd₂ . . . Vd_n-1 - пустотность единицы насыпного объема фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂ . . . d_n-1 - безразмерная величина. Способ осуществляют следующим образом.

Для получения сыпучих смесей используют фракции с размерами зерен 66 мм, 4,1 мм, 0,256 мм и 0,015 мм, объемы межзерновых пустот (пустотность) которых составляют соответственно 0,444, 0,460, 0,480 и 0,520 (ГОСТ 18898-73).

Определяют отношение размеров зерен фракций: d₂/d₁= 4.1/66 = 0,062; d₃/d₂= 0.256/4.1= 0,062; d₄/d₃= 0.015/0.256= 0,059, полученные значения меньше величины 0,063, это указывает на то, что данные фракции пригодны для приготовления сыпучих смесей по физическому принципу "заполняя-заполняюсь". Для получения бинарной смеси, состоящей из двух фракций (66 мм и 4,1 мм), насыпные объемы каждой фракции определяют по формулам Vd₁= Vd₆₆= 1м³; Vd₂= Vd_4,1= Vпd₁= 0,444 м³.

Для получения тернарной смеси, состоящей из трех фракций (66 мм, 4,1 мм и 0,256 мм), насыпные объемы каждой фракции определяют по формулам Vd₁= Vd₆₆= 1м³; Vd₂= Vd_4,1= Vпd₁= 0,444 м₃; Vd₃= Vd_0,256= Vпd₁˙Vпd₂= Vп₆₆˙Vп_4,1= 0,444˙0,460= 0,204 м³.

Для получения кватернарной смеси, состоящей из четырех фракций (66 мм, 4,1 мм, 0,256 мм и 0,015 мм), насыпные объемы каждой фракции определяют по формулам Vd₁= Vd₆₆= 1 м³,
Vd₂= Vd_4,1= Vпd₁= 0,444 м³,
Vd₃= Vd_0,256= Vпd₁˙Vпd₂= Vп₆₆˙Vп_4,1= 0,444˙0,460= 0,204 м³,
Vd₄= Vd_0,015= Vпd₁˙Vпd₂˙Vпd₃= Vп₆₆˙Vп_4,1˙Vп_0,256=
= 0,444˙0,460˙0,480= 0,098 м³.

Величина остаточной пустотности, определенная по ГОСТ 18898-73, для бинарной смеси составляет 0,200 м³ на 1 м³ смеси, для тернарной смеси - 0,097 м³ на 1 м³ смеси, для кватернарной смеси - 0,050 м³ на 1 м³ смеси.

Применение способа определения насыпного объема фракций для получения сыпучей смеси обеспечивает снижение трудозатрат и времени на проведение испытаний, точное определение насыпных объемов фракций, получение смеси с максимально возможной степенью упаковки зерен, возможность его применения для оптимизации состава смесей на основе любых сыпучих материалов, фракции которых отличаются по размерам зерен на величину, равную или меньше 0,063. (56) 1. Дорожный асфальтобетон. Под ред. Л. Б. Гезенцвея. М. : Транспорт, 1985, с. 110-113.

2. Химическая технология керамики и огнеупоров. Под общ. ред. П. П. Будникова и Д. Н. Полубояринова. М. : Стройиздат, 1972, с. 51-60.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАСЫПНОГО ОБЪЕМА ФРАКЦИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ, включающий измерение размеров зерен и пустотности фракций, отличающийся тем, что, с целью повышения степени уплотнения смеси и упрощения способа, используют фракции, размеры зерен которых d₁, d₂, . . . , d_n удовлетворяют условию
≅ ≅ . . . ≅ ≅ 0.063
из которых выбирают фракцию с наибольшими размерами зерен в объеме, равном единице планируемого объема смеси, а объемы фракций с меньшими размерами зерен определяют по формулам
V_d2 = V_nd1 ,
V_d3 = V_nd1˙V_nd2 ;
V_dn = V_nd1˙V_nd2 . . . V_{nd ,}
где V_d1 , V_d2 . . . V_dn - насыпной объем фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂, . . . , d_n, м³;
V_nd1 , V_nd2 , . . . , V_nd - пустотность единицы насыпного объема фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂, . . . , d_n-1, безразмерная величина.