Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси

Авторы патента:

Матлин Михаил Маркович (RU)

Казанкина Елена Николаевна (RU)

Казанкин Владимир Андреевич (RU)

G01N33/383 - Исследование или анализ материалов особыми способами, не отнесенными к предыдущим группам

G01N33/38 - бетона; извести; цемента; гипса; кирпичей; керамики; стекла; строительных растворов

Владельцы патента RU 2757545:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к области технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в застывшей цементно-песчаной смеси. Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси заключается в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих 2-10% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:

где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%), D – диаметр сферического индентора (мм), a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка, а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле

где F₁ и F₂ – нагрузки на индентор (Н), h₁ и h₂ – глубины остаточных отпечатков (мм). Техническим результатом является высокоточное определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей, возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в застывшей цементно-песчаной смеси при создании и эксплуатации строительных конструкций и изделий.

Состав цементно-песчаных смесей регламентирован ГОСТ 28013-98. «Растворы строительные. Общие технические условия» (с изменением № 1, ИУС 11-2002). Введ. 01.07.1999. Эти смеси используются, например, для кладки кирпича, для штукатурки или изготовления стяжек; при этом соотношение цемента и песка в них может существенно отличаться. Согласно ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» (введ. 01.07.1986) предусмотрены различные испытания растворов строительных как в процессе изготовления, так и после затвердевания: определение подвижности, средней плотности, предела прочности и др.

Недостатком этих методов является то, что они только косвенно оценивают количество цемента в цементно-песчаной смеси. В то же время известно, что одним из существенных параметров, определяющим конечную надежность и прочность строительной конструкции, является количество цемента, содержащееся в строительном растворе.

Известен способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции (патент РФ 2513567, МПК E02D3/12, G01N27/22, Опубл. 20.04.2014), заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора - графита, тонкость помола которого не ниже тонкости помола цемента, в количестве 1…10% веса цемента, измерении электропроводности цементного раствора с указанной добавкой, измерении электропроводности выделяемой из скважины грунтоцементной пульпы и определении цемента в грунтоцементном материале конструкции как разности между количеством цемента в цементном растворе и количеством цемента в пульпе, рассчитанном по линейной зависимости величины электропроводности цемент содержащего раствора от количества цемента в растворе.

Недостатком этого способа является возможность определения количества цемента только в процессе заливки раствора, а также необходимость постоянного использования в цементном растворе порошкового графита, который не улучшает характеристики раствора и меняет его электропроводность, что не позволяет корректно использовать данный способ.

Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют оперативно и без разрушения определять количество цемента в строительном растворе после его затвердевания, то есть проводить контроль готовых изделий и конструкций.

В этой связи важнейшей задачей является разработка способа определения количества цемента в застывшем (затвердевшем) цементно-песчаном растворе, который позволял бы оперативно и без разрушения производить измерения на готовом изделии или конструкции для проведения расчета прочности сооружаемой конструкции, а также для проведения мониторинга в процессе эксплуатации.

Техническим результатом является определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей с высокой точностью и возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации.

Указанный технический результат достигается при использовании способа определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающемся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:

где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%),

D – диаметр сферического индентора (мм),

a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка,

а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле:

где F₁ и F₂ –нагрузки на индентор (Н),

h₁ и h₂ –глубины остаточных отпечатков (мм).

Сущностью способа является то, что в процессе определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси само изделие сохраняет свою целостность, а количественные параметры, позволяющие определить процентное содержание цемента, получают посредством двукратного нагружения поверхности изделия сферическим индентором на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от его диаметра. Это позволяет с помощью выявленной количественной взаимосвязи между закономерностями протекания пластической контактной деформации материала из цементно-песчаной смеси и содержанием в её составе цемента установить точное значение последнего.

Коэффициенты a и b зависят от свойств цемента и песка и обеспечивают точность определения процентного содержания цемента в изделии из цементно-песчаной смеси благодаря учету свойств конкретного вида цемента и песка.

Предлагаемая новая зависимость (1) расчета процентного содержания цемента в изделии из цементно-песчаной смеси устанавливает взаимосвязи между всеми существенными параметрами, определяющими количество цемента: пластические свойства застывшего раствора из цементно-песчаной смеси (строительного раствора) при контактной деформации (от них зависит коэффициент пластической контактной жесткости материала изделия, однозначно определяемый глубинами остаточных отпечатков и соответствующих им контактных нагрузок), а также свойства используемого цемента и песка. Это позволяет оперативно с высокой точностью определять процентное содержание цемента в изделии из цементно-песчаной смеси без разрушения конструкции.

Способ определения количества цемента в цементно-песчаной смеси реализуется следующим образом.

Изделие, строительную конструкцию или затвердевший раствор из цементно-песчаной смеси (строительный раствор) нагружают посредством сферического индентора двумя последовательно прикладываемыми различными нагрузками с получением остаточных отпечатков с глубинами, составляющими (2…10)% от диаметра индентора. В качестве индентора используют стальной закаленный шарик (с твердостью по Виккерсу не менее HV 850 кгс/мм²). В качестве нагружающего устройства можно использовать как стационарные (Золоторевский, В.С. Механические свойства металлов/В.С. Золоторевский. - М.: МИСИС, 1998. – 400 с.), так и переносные твердомеры (Матюнин, В.М. Индентирование в диагностике механических свойств материалов/В.М. Матюнин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015 – 288 с.).

Для готовых крупногабаритных строений целесообразно использовать переносной вакуумный твердомер (Матлин, М.М. Контроль твердости крупногабаритных металлоизделий (обзор публикаций) / М.М. Матлин, В.А. Казанкин, Е.Н. Казанкина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2020. - № 10. - C. 30-33.), в котором закрепление на контролируемой поверхности и создание рабочей нагрузки реализуют при помощи атмосферного давления.

Измеряют глубину остаточных отпечатков. Эту операцию можно выполнить с помощью индикатора часового типа (ценой деления 0,01 или 0,001 мм) или индуктивного датчика, установленных в индикаторной стойке.

Значения коэффициентов a и b зависят от свойств используемого в растворе цемента и песка, постоянны для данных свойств цемента и песка независимо от их соотношения в изделии/конструкции из цементно-песчаной смеси (строительного раствора) и могут быть определены по цементно-песчаной смеси любого заданного состава.

Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа.

Для экспериментального исследования были изготовлены образцы в виде плиток из цементно-песочной смеси с разными соотношениями цемента и песка:

– 1 часть цемента и 3 части песка - часто используется, например, для кладки кирпича, для штукатурки, для стяжек;

– 1 часть цемента и 2,5 части песка;

–1 часть цемента и 2 части песка - часто используется, например, для стяжек;

– 1 часть цемента и 1,5 части песка - часто используется, например, для кладки кирпича;

– 1 часть цемента и 1 часть песка;

– 2 части цемента и 1 часть песка.

Смеси при соотношении песка и цемента 5:1 и выше (так называемые тощие смеси) используются редко, поскольку медленно застывают и имеют склонность осыпаться со временем.

Для изготовления плиток из цементно-песочной смеси использовали цемент марки М500 [ГОСТ 31108-2020 Цементы общестроительные. Технические условия. Введ. 1.03.2021 (введен вместо ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 31108-2016).] – значение коэффициента a=1675, и песок для строительных работ (ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия. Введ.01.04.2015.) – значение коэффициента b=1,23.

Таким образом, в рассматриваемом случае формула (1) примет вид

В качестве индентора использовали стальной закаленный шарик диаметром 10 мм. Нагружение проводили с помощью пресса Бринелля.

Результаты экспериментальной проверки предложенного способа – сравнения фактического процента Ц_ф содержания цемента в цементно-песчаных плитках со значениями Ц, определенными предлагаемым способом с использованием выражений (1) и (2) приведены в таблице.

Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа погрешность определения содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях не превышает (3…7)% и имеет характер двухстороннего разброса.

В связи с этим предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определять содержание цемента в цементно-песчаных строительных смесях без разрушения строительных сооружений, конструкций и других изделий из цементно-песчаных смесей, в том числе крупногабаритных и может быть использован для контроля качества строительства.

Таблица

Фактическое количество цемента, использованное при изготовлении плитки Ц_ф (%)	Контактные нагрузки, Н	Глубины остаточных отпечатков, мм	Коэффициент пластической контактной жесткости g (Н/мм)	Количество цемента, определенное предлагаемым способом Ц (%)	Погрешность
F₁	F₂	h₁	h₂
25,0	613	818	0,440	0,574	1539	24,4	2,4
28,6	613	818	0,325	0,434	1884	29,7	-3,8
33,3	818	1643	0,320	0,680	2292	35,5	-6,6
40,0	818	1643	0,290	0,585	2795	42,0	-5,1
50,0	1643	3270	0,520	0,950	3768	52,7	-5,4
66,7	1643	3270	0,310	0,670	4930	62,6	6,1

Результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о пригодности предлагаемого способа для практического использования и подтверждают его высокую точность: погрешность определения содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях не превышает (3…7)% в широком диапазоне изменения процентного содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях.

Таким образом, способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающийся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по заявленной формуле, обеспечивает определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей с высокой точностью и возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации.

Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающийся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих 2-10% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:

где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%),

D – диаметр сферического индентора (мм),

a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка,

а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле

где F₁ и F₂ –нагрузки на индентор (Н),

h₁ и h₂ – глубины остаточных отпечатков (мм).

Изобретение относится к области медицины, в частности к хирургии, и предназначено для прогнозирования исхода развития пролежней у хирургических больных. У хирургических больных осуществляют забор периферической венозной крови с последующим иммунофенотипированием с применением проточной цитометрии.

Модель несовместимой по hla гуманизированной мыши nsg с полученным от пациента ксенотрансплантатом // 2757421

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к гуманизированной иммунодефицитной без ожирения с диабетом (NOD) мыши в качестве модели, а также к способу ее создания. Также раскрыто применение вышеуказанной мыши в способе прогнозирования ранжирования эффективности множества противоопухолевых средств для лечения опухоли, способе тестирования комбинированной терапии для лечения опухоли с применением двух или более кандидатных средств, способе определения эффективности режима дозирования для лечения опухоли с использованием средства, а также в способе определения безопасности режима дозирования для лечения опухоли с использованием средства.

Способ дифференциальной диагностики узловых образований щитовидной железы человека // 2757347

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и предназначено для дифференциальной диагностики узловых образований щитовидной железы человека. Осуществляют взятие образца ткани узлового образования щитовидной железы, выделение суммарного пула РНК из образца, анализ уровня экспрессии гена HMGA2, митохондриальной ДНК, а также определение мутации V600E в гене BRAF.

Способ потенциометрической диагностики лейкоза крупного рогатого скота // 2757078

Изобретение относится к ветеринарии, а именно к физической химии и иммунологии. Способ потенциометрической диагностики лейкоза крупного рогатого скота заключается в том, что выявляют анти-ВЛКРС (вирус лейкоза крупного рогатого скота) антитела в сыворотке крови животного путем измерения потенциала индикаторного электрода для рН метрии.

Моноклональное антитело против melk и его использование // 2756982

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к антителу или его антигенсвязывающему фрагменту, которое специфически связывается с белком MELK (материнской эмбриональной киназой с лейциновой молнией) или его частичным пептидом, способу его получения, а также к содержащему его реагенту и меченому телу.

Оптический способ оценки функционального состояния растений // 2756526

Изобретение может быть использовано для оценки функционального состояния растений, в том числе при оптимизации агротехнических условий выращивания, а также для выявления устойчивости растений к различным неблагоприятным факторам среды. Способ включает измерение оптических параметров листьев.

Способ ранней диагностики острой дыхательной недостаточности у недоношенных новорожденных и определения тактики лечения // 2756425

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии и неонтологии, и может быть использовано для определения тактики лечения острой дыхательной недостаточности (ОДН) у недоношенных новорожденных. У новорожденного со сроком гестации 25-36 недель, массой тела менее 2500 г, с оценкой по шкале Апгар на 1-й минуте жизни 7 баллов и менее при наличии клинических признаков ОДН и рО2 менее 45 мм рт.ст.

Антигенсвязывающая молекула, способная к многократному связыванию двух или более молекул антигена // 2756029

Настоящее изобретение относится к области иммунологии. Предложен способ улучшения фармакокинетики антитела, включающий замену по меньшей мере одной аминокислоты вариабельной области указанного антитела на гистидин.

Способ прогнозирования риска тяжелой церебральной ишемии у новорожденных с низкой и очень низкой массой тела при преждевременных родах, инициированных преждевременным разрывом плодных оболочек // 2755965

Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству, перинатологии и клинической лабораторной диагностике, и может быть использовано для прогнозирования риска тяжелой церебральной ишемии при преждевременных родах, инициированных преждевременным разрывом плодных оболочек. Определяют срок родоразрешения, длительность безводного периода и концентрацию нейронспецифической енолазы в амниотической жидкости, которые включаются в модель пропорциональных рисков с помощью метода регрессии Кокса.

Способ прогнозирования развития fus-ассоциированных нейродегенеративных нарушений у мышей // 2755768

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и офтальмологии, и может быть использовано для прогнозирования развития FUS-ассоциированных нейродегенеративных нарушений у трансгенных мышей. Проводят определение активности медь-цинкзависимой супероксиддисмутазы (СОД) в слезе.

Способ определения долговечности железобетонных конструкций // 2755246

Использование: для определения долговечности бетонных и железобетонных конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что для прямого измерения скорости и глубины карбонизации бетона в конструкциях по всей площади через определенные расстояния сверлятся отверстия, стенки которых обрабатываются раствором универсального индикатора, и по распределению цветов по глубине отверстия определяют указанные параметры карбонизации и долговечность конструкции.