close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13433

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 33/42
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА СМЕСИ
ИЗ НЕУКРЕПЛЕННЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: a 20080484
(22) 2008.04.16
(43) 2009.12.30
(71) Заявитель: Республиканское дочернее унитарное предприятие "Белорусский дорожный научно-исследовательский институт "БелдорНИИ"
(BY)
(72) Авторы: Штабинский Владислав
Владиславович; Смыковский Андрей Иванович (BY)
BY 13433 C1 2010.08.30
BY (11) 13433
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Республиканское
дочернее унитарное предприятие "Белорусский дорожный научно-исследовательский институт "БелдорНИИ"
(BY)
(56) BY 6853 C1, 2005.
SU 779883, 1980.
SU 1818585 A1, 1993.
SU 1762237 A1, 1992.
SU 1606936 A1, 1990.
SU 1520440 A1, 1989.
SU 1418613 A1, 1988.
SU 1310725 A1, 1987.
(57)
Способ определения оптимального состава смеси из неукрепленных каменных материалов, при котором приготавливают образцы смеси крупного и мелкого заполнителя в
сухом состоянии, уплотняют их в три слоя методом вибрирования в цилиндрическом сосуде с насадкой и пригрузом, причем перед приготовлением образцов смеси крупного и
мелкого заполнителя определяют массу крупного заполнителя в образцах смеси и массу
мелкого заполнителя в образце смеси начального состава, при этом производят уплотнение в цилиндрическом сосуде раздельно крупного и мелкого заполнителя в сухом состоянии вибрированием, определяют максимальные плотности ρкd max крупного заполнителя и
ρмd max мелкого заполнителя в сухом состоянии, рассчитывают массу М кр крупного заполнителя в образцах смеси по выражению:
M кp = 1,15 ⋅ Vц ⋅ ρкd max ,
где 1,15 - коэффициент запаса крупного заполнителя;
Vц - объем цилиндрического сосуда, см3,
и массу M мp мелкого заполнителя в образце смеси начального состава по выражению:
Пк м
⋅ ρd max ⋅ Vц ,
100
где 0,9 - коэффициент учета заполнения пустот между частицами крупного заполнителя;
П к - пустотность крупного заполнителя в уплотненном состоянии, %,
после чего готовят образец смеси крупного и мелкого заполнителя начального состава,
производят его уплотнение и определяют плотность уплотненного вибрированием образца смеси в сухом состоянии, затем готовят новый образец смеси крупного и мелкого заM мp = 0,9 ⋅
BY 13433 C1 2010.08.30
полнителя, увеличивая в смеси начального состава содержание мелкого заполнителя на 23 %, сохраняя содержание крупного заполнителя постоянным, уплотняют его и определяют плотность нового образца, причем операции добавления мелкого заполнителя, уплотнения и определения плотности повторяют до двукратного получения образцов с
уменьшающейся плотностью, строят график зависимости плотности образцов смеси
крупного и мелкого заполнителя, полученных после виброуплотнений смеси в сухом состоянии, от процентного содержания в них мелкого заполнителя, по которому определяют
оптимальное процентное содержание мелкого заполнителя Смопт в смеси крупного и мелкого заполнителя, а оптимальное процентное содержание в смеси крупного заполнителя
Cкопт определяют по выражению:
Скопт = 100 − Смопт .
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог, в частности к устройству слоев оснований и покрытий дорожных одежд из неукрепленных каменных материалов по способу заклинки.
Известен прибор для подбора соотношения крупного и мелкого заполнителя бетона,
включающий цилиндрический сосуд и расположенную внутри него диафрагму с отверстиями, диаметр которых равен максимальному размеру зерен мелкого заполнителя. Оптимальное соотношение заполнителей определяется путем засыпки на диафрагму
равными порциями мелкого заполнителя и вибрирования с целью проникания мелкого заполнителя в пустоты предварительно уплотненного крупного заполнителя. При этом объем порций мелкого заполнителя принимают равным 5-10 % от объема цилиндра [1].
Недостатком этого прибора, а следовательно, и способа, основанного на работе прибора, является малая надежность при достижении цели, так как гарантии того, что мелкий
заполнитель заполнит все пустоты в крупном заполнителе, особенно в нижней части цилиндра, нет.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения плотности крупнообломочного грунта в плотном состоянии и устройство для его осуществления,
включающий укладку и уплотнение сухого грунта в три слоя, причем уплотнение каждого
слоя осуществляют вибрированием с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,35-0,5 мм
в цилиндрическом сосуде с насадкой и пригрузом в течение 60-90 секунд [2].
Однако данный способ позволяет определить максимальную плотность зернистого
материала конкретного зернового состава, но не дает ответа на вопрос, является ли оптимальным зерновой состав данной смеси в части достижения на строительной площадке
возможного наибольшего значения плотности в сухом состоянии.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение точности определения оптимального состава смеси крупного и мелкого заполнителя.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе определения оптимального состава смеси из неукрепленных каменных материалов, включающем приготовление в
сухом состоянии образцов смеси крупного заполнителя и мелкого заполнителя, уплотнение их в три слоя методом вибрирования в цилиндрическом сосуде с насадкой и пригрузом и определение плотности образцов, причем перед приготовлением образцов смеси
крупного и мелкого заполнителя определяют массу крупного заполнителя в образцах смеси и массу мелкого заполнителя в образце смеси начального состава, при этом производят
уплотнение в цилиндрическом сосуде раздельно крупного и мелкого заполнителя в сухом
состоянии вибрированием, определяют максимальные плотности ρкd max крупного заполни-
2
BY 13433 C1 2010.08.30
теля и ρмd max мелкого заполнителя в сухом состоянии, рассчитывают массу M кp крупного
заполнителя в образцах смеси по выражению:
(1)
M кp = 1,15 ⋅ Vц ⋅ ρкd max ,
где 1,15 - коэффициент запаса крупного заполнителя;
Vц -объем цилиндрического сосуда, см3,
и массу M мp мелкого заполнителя в образце смеси начального состава по выражению:
Пк м
⋅ ρd max ⋅ Vц ,
(2)
100
где 0,9 - коэффициент учета заполнения пустот между частицами крупного заполнителя;
Пк - пустотность крупного заполнителя в уплотненном состоянии, %,
после чего готовят образец смеси крупного и мелкого заполнителя начального состава,
производят его уплотнение и определяют плотность уплотненного вибрированием образца смеси в сухом состоянии, затем готовят новый образец смеси крупного и мелкого заполнителя, увеличивая в смеси начального состава содержание мелкого заполнителя на 23 %, сохраняя содержание крупного заполнителя постоянным, уплотняют его и определяют плотность нового образца, причем операции добавления мелкого заполнителя, уплотнения и определения плотности повторяют до двукратного получения образцов с
уменьшающейся плотностью, строят график зависимости плотности образцов смеси
крупного и мелкого заполнителя, полученных после виброуплотнений смеси в сухом состоянии, от процентного содержания в них мелкого заполнителя, по которому определяют
оптимальное содержание мелкого заполнителя Cмопт в смеси крупного и мелкого заполниM мp =
теля, а оптимальное процентное содержание в смеси крупного заполнителя Cкопт определяют по выражению:
(3)
Cкопт = 100 − Cмопт .
Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.
Определяют плотность крупного и мелкого заполнителя в уплотненном состоянии.
Для этого производят уплотнение в три слоя раздельно крупного и мелкого заполнителя в
цилиндрическом сосуде с насадкой и пригрузом, диаметр которого в 1,1-1,2 раза меньше
внутреннего диаметра сосуда, причем уплотнение каждого слоя выполняют вибрированием на вибростоле с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,35-0,5 мм в течение 90 секунд. При этом нагрузка от пригруза составляет 2,0-2,4 кН/м2, а высота сосуда не
превышает его диаметр. В результате определяют максимальные плотности крупного
ρкd max (г/см3) и мелкого ρмd max (г/см3) заполнителей в сухом состоянии. Определяют среднюю плотность зерен крупного заполнителя ρфк (г/см3) по ГОСТ 8269.0-97 (п. 4.16) [3].
Рассчитывают пустотность крупного заполнителя в уплотненном состоянии Пк (%) по выражению:
 ρк

 ⋅ 100 .
П к = 1 − d max
(4)
к


ρ
ср 

По выражению (1) рассчитывают массу крупного заполнителя в приготавливаемых
смесях, а по выражению (2) - массу мелкого заполнителя в смеси начального состава.
Готовят смесь крупного и мелкого заполнителя начального состава и производят ее
уплотнение в цилиндрическом сосуде с насадкой и пригрузом по вышеуказанной методике. Рассчитывают плотность уплотненного вибрированием образца смеси в сухом состоя3
нии ρсм
d (г/см ) по выражению:
М см + ц − М ц
ρсм
,
(5)
d =
Vц
3
BY 13433 C1 2010.08.30
где Мсм+ц - масса цилиндрического сосуда с уплотненным образцом смеси, г;
Мц - масса цилиндрического сосуда, г;
Vц - объем цилиндрического сосуда, см3.
Увеличивают содержание в испытанной смеси мелкого заполнителя по отношению к
рассчитанному для начального состава на 2-3 %, сохраняя содержание крупного заполнителя постоянным, готовят новую смесь и производят ее уплотнение аналогично уплотнению смеси начального состава.
По выражению (5) рассчитывают плотность нового образца смеси. Операции по добавлению мелкого заполнителя, уплотнению и определению плотности образцов смеси в
сухом состоянии повторяют.
Испытания заканчивают, когда при последующих двух испытаниях с повышением
процентного содержания в смеси мелкого заполнителя происходит уменьшение плотности
образца смеси после виброуплотнения.
По результатам испытаний строят график зависимости плотности образцов смеси
крупного и мелкого заполнителя, полученных после виброуплотнений смеси в сухом состоянии, от процентного содержания в них мелкого заполнителя, по которому определяют
оптимальное содержание мелкого заполнителя Cмопт (%) в смеси крупного и мелкого заполнителя. Оптимальное содержание крупного заполнителя Cкопт (%) определяют по выражению (3).
Сущность изобретения поясняется на примере.
Необходимо установить оптимальный состав смеси из щебня фракции 40-70 мм
(крупного заполнителя) и песка (мелкого заполнителя).
Для уплотнения образцов смеси щебня и песка вибрированием применяют следующее
оборудование:
цилиндрический сосуд объемом Vц = 10000 см3, внутренний диаметр и высота которого 234 мм, с насадкой высотой 50 мм;
пригруз массой 6200 г и диаметром 200 мм;
вибростол с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,35-0,5 мм;
приспособление для фиксации цилиндра на вибростоле.
По приведенной выше методике отдельно определяют максимальные плотности крупного и мелкого заполнителя. Определяют среднюю плотность зерен крупного заполнителя
в соответствии с методикой, приведенной в п. 4.16 ГОСТ 8269.0-97.
Определенные в результате испытаний величины составляют:
максимальная плотность щебня - ρкd max = 1,65 г/см3;
средняя плотность зерен щебня - ρкср = 2,70 г/см3;
максимальная плотность песка - ρмd max = 1,80 г/см3.
Вычисляют пустотность щебня в уплотненном состоянии Пк (%) по выражению (4):
Пк = (1 − 1,65/2,70)⋅100 = 38,9 %.
Рассчитывают массу щебня M кp (г) в образцах смеси щебня и песка по выражению (1):
M кp = 1,15⋅10000⋅1,65 = 18975 г.
Рассчитывают массу песка Ммр (г) в образце смеси начального состава по выражению (2):
Ммр = 0,9⋅38,9/100⋅1,80⋅10000 = 6302 г.
Проводят испытания по уплотнению образцов смеси с разным содержанием песка и
постоянным содержанием щебня по приведенной выше методике и вычисляют их плотность в сухом состоянии по выражению (5). Испытания прекращают после двукратного
получения образцов с уменьшающейся плотностью. Результаты испытаний приведены в
таблице.
4
BY 13433 C1 2010.08.30
Оптимальное соПлотность
Содержание
Максимальная
держание
мелкого запол- уплотненного плотность смещебня
песка
щебня
песка нителя в смеси образца смеси
3
си
ρcм
,
г/см
3
к
м
к
м
см
d
max
ρ d , г/см
Cопт , % Cмопт , %
С ,%
М ,г
М ,г
6310
25,0
1,93
7020
27,0
1,99
7750
29,0
2,03
18980
2,05
69,0
31,0
8530
31,0
2,05
9350
33,0
2,03
10220
35,0
2,02
Строят график зависимости плотности уплотненных образцов смеси щебня и песка,
полученных после виброуплотнений смеси в сухом состоянии, от процентного содержания в них мелкого заполнителя.
Масса навески
Содержание в смеси мелкого заполнителя, %
По графической зависимости определяют значение максимальной плотности смеси
3
щебня и песка ( ρcм
d max = 2,05 г/см ) и соответствующее ему оптимальное содержание песка
( Cмопт = 31,0 %) в смеси.
Оптимальное содержание в смеси щебня определяют по выражению (3):
Cкопт = 100,0 - 31,0 = 69,0 %.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет в лабораторных условиях с высокой
точностью определить состав смеси крупного заполнителя (в нашем случае щебня) и мелкого заполнителя (песка), уплотнение которой на строительной площадке позволит получить наиболее плотное и прочное состояние материала устроенного конструктивного слоя
дорожной одежды.
Источники информации:
1. А. с. SU 630586. Прибор для подбора соотношения крупного и мелкого заполнителей бетона / В.И. Овчаров // БИ № 40.- 30.10.78.
5
BY 13433 C1 2010.08.30
2. Патент BY 6853. Способ определения плотности крупнообломочного грунта в
плотном состоянии и устройство для его осуществления / В.В. Штабинский.- Опубл.
30.03.2005.
3. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
(п. 4.16).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
141 Кб
Теги
by13433, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа