Способ формирования упорядоченной структуры полидисперсной сыпучей смеси

 

Использование: при испытании и определении свойств материалов в технологии композиционных и строительных материалов, керамических изделий, огнеупоров и в других производствах. Сущность изобретения: для обеспечения равномерного распределения частиц монофракций в объеме межзерновых пустот фракций с большими размерами зерен, производят расчет соотношения монофракций для получения сыпучей смеси, рассчитанные насыпные объемы монофракций с размерами зерен (частиц) d₁> d₂> d₃>...> d_n-1> d_n совмещают в последовательности сопровождая каждое совмещение операцией смещения, где насыпной объем монофракции с размером частиц d_n.

Изобретение относится к испытаниям и определению свойств материалов и может быть использовано в технологии композиционных и строительных материалов, керамических изделий, огнеупоров, абразивного инструмента и в других производствах, где получение материалов и изделий основано на использовании сыпучих сырьевых компонентов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ приготовления бетонной смеси, включающий следующую последовательность введения сыпучих компонентов для приготовления смеси: насыпают песок, затем цемент, после их перемешивания добавляют крупный заполнитель.

Однако в данном способе получения смеси на основе нескольких сыпучих компонентов не обеспечивается формирование упорядоченной структуры сыпучей смеси, так как введение крупнозернистого заполнителя в смесь с меньшими размерами зерен даже при длительном времени перемешивания не обеспечивает равномерности распределения частиц в объеме смеси. Нарушение физических закономерностей совмещения компонентов не приводит к формированию упорядоченной структуры смеси.

Техническим эффектом изобретения является равномерное распределение частиц монофракций в объеме межзерновых пустот фракций с большими размерами зерен, снижение энергетических затрат и времени на получение однородной смеси с упорядоченной структурой Технический результат достигается тем, что приводят расчет соотношения монофракций для получения сыпучей смеси, рассчитанные насыпные объемы монофракций с размерами зерен (частиц) d₁ > d₂ >.>d_n-1> d_n совмещают в последовательности V_dn_→V_dn-1, (V_dn + V_dn-1) _→V_d3, (V_dn + V_dn-1 +V_d3)_→V_d2(V_dn+ V_dn-1 +V_d3 + V_d2) _→V_d1, сопровождая каждое совмещение операцией смешения.

П р и м е р 1. По результатам расчета получена следующая потребность моносферических фракций для заполнения 1 м³ сыпучей смесью: монофракция с диаметром сфер 13,11 мм 1 м³; монофракция с диаметром сфер 819,2 мкм 0,4 м³; монофракция с диаметром сфер 51,2 мкм 0,16 м³; монофракция с диаметром сфер 3,2 мкм 0,064 м³ и монофракция с диаметром сфер 0,2 мкм 0,025 м³, где 13,11 мм > 0,8192 мм > 0,0512 мкм > 0,0032 мкм > 0,0002 мкм.

На основе рассчитанных насыпных объемов требуется получить смесь объемом 1 м³ с упорядоченной структурой, имеющей наиболее плотную упаковку. Из всех возможных вариантов совмещения фракций только один V 0,0002_→V 0,0032 (перемешивание), V 0,0002 + V0,0032 _→V 0,0512 (перемешивание), V 0,0002 + V 0,0032 + V 0,0512 _→ V 0,8192 (перемешивание), V 0,0002 + V 0,0032 + V 0,0512 + V 0,8192_→V 13,11 (перемешивание) обеспечивает формирование оптимально упакованной упорядоченной структуры сложной сыпучей смеси, состоящей из монофракций, объемом 1 м³.

П р и м е р 2. По результатам расчета получена следующая потребность монодисперсных фракций для заполнения 1 м³ сыпучей смесью: монодисперсная фракция с размерами зерен 50 мм 1 м³ монодисперсная фракция с размерами зерен 3,15 мм-0,47 м³; монодисперсная фракция с размерами частиц 0,198 мм 0,244 мм³; монодисперсная фракция с размерами частиц 0,0125 мм 0,149 м³ и монодисперсная фракция с размерами частиц 0,0008 мм 0,104 мм³, где 50 > 3,15>0,198 > 0,0125 > 0,0008 мм.

На основе рассчитанных насыпных объемов требуется получить смесь объемом 1 м³ с упорядоченной структурой и максимальной упаковкой смеси. Из всех возможных вариантов совмещения указанных фракций только один V 0,0008 _→V 0,0125 (перемешивание), V 0,0008 + V 0,0125 _→V 0,198 (перемешивание), V 0,0008 + V 0,0125 + V 0,198 _→V 3,15 (перемешивание), V 0,0008 + V 0,0125 + V 0,198 + V 3,15_→V 50 (перемешивание) обеспечивает получение сыпучей смеси с упорядоченной структурой и оптимально упакованной смеси объемом 1 м³.

Применение предлагаемого способа формирования упорядоченной структуры полидисперсной сыпучей смеси обеспечивает равномерное распределение частиц меньших размеров во фракциях с частицами больших размеров, сокращение времени и снижение энергозатрат на перемешивание и получение однородной смеси. Кроме того, смесь, полученная данным способом, отличается повышенной стабильностью к сохранению однородности при хранении, транспортировке и дозировании.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ, включающий расчет соотношения монофракций для получения сыпучей смеси и их смешения, отличающийся тем, что рассчитанные объемы монофракций совмещают в следующей последовательности: Vd_n _→ Vd_n-1, (Vd_n+Vd_n-1) _→ ... Vd₃,(Vd_n+Vd_n-1+...Vd₃) _→ Vd₂(Vd_n+ +Vd_n-1+...Vd₃+Vd₂) _→ Vd₁, где Vd_n насыпной объем монофракции с размерами частиц d_n; d₁ > d₂ > > d_n-1 > d_n, при этом смешение производят после каждого совмещения объемов монофракций.