close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 11272

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 33/38
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СЦЕПЛЕНИЯ
ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
(21) Номер заявки: a 20040407
(22) 2004.05.10
(43) 2005.12.30
(71) Заявитель: Республиканское дочернее
унитарное предприятие "Белорусский дорожный научно-исследовательский институт "БелдорНИИ"
(BY)
(72) Авторы: Занкович Виталий Валерьевич; Веренько Владимир Адольфович; Кравченко Сергей Егорович; Шумчик Виктор Касперович
(BY)
BY 11272 C1 2008.10.30
BY (11) 11272
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Республиканское
дочернее унитарное предприятие "Белорусский дорожный научно-исследовательский институт "БелдорНИИ"
(BY)
(56) Бонченко Г.А. Асфальтобетон. Сдвигоустойчивость и технология модифицирования полимером. - М.: Машиностроение, 1994. - С. 61-65.
SU 1693550 A1, 1991.
RU 2057315 C1, 1993.
SU 1815609 A1, 1993.
BY 5775 C1, 2003.
BY 4288 C1, 2002.
RU 2061213 C1, 1996.
BY 3067 C1, 1999.
(57)
1. Способ определения угла внутреннего трения органоминеральной смеси, включающий выдержку цилиндрических образцов в водяной бане, испытание образцов по схеме
сжатия с одновременным сдвигом по наклонной плоскости к горизонтали и последующее
определение расчетных характеристик, отличающийся тем, что сдвиг по наклонной
плоскости осуществляют под разными углами, а расчетную характеристику угла внутреннего трения ϕ определяют из выражения:
BY 11272 C1 2008.10.30
ϕ = arctg
(
2 ⋅ τ α1 − τ α 2
σ α1 − σ α 2
)
,
где τ α1 и τ α 2 - касательные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α 2 , причем α1 < α 2 , МПа;
σ α1 и σ α 2 - нормальные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α 2 , причем α1 < α 2 , МПа.
2. Способ определения внутреннего сцепления органоминеральной смеси, включающий выдержку цилиндрических образцов в водяной бане, испытание образцов по схеме
сжатия с одновременным сдвигом по наклонной плоскости к горизонтали и последующее
определение расчетных характеристик, отличающийся тем, что сдвиг по наклонной
плоскости осуществляют под разными углами, а расчетную характеристику внутреннего
сцепления C определяют из выражения:
τ α − 0,5 ⋅σ α1 ⋅tgϕ
,
C= 1
2
где τ α1 - касательное напряжение, действующее на плоскости сдвига, наклоненной под
углом α1 и α 2 , причем α1 < α 2 , МПа;
σ α1 - нормальное напряжение, действующее на плоскости сдвига, наклоненной под
углом α1 и α 2 , причем α1 < α 2 , МПа.
Изобретение относится к испытаниям дорожно-строительных материалов, а именно к
определению угла внутреннего трения и к определению внутреннего сцепления органоминеральных смесей, например асфальтобетонных.
Известен способ определения угла внутреннего трения и внутреннего сцепления асфальтобетона, основанный на их определении по результатам его испытания на одноосное
сжатие и сжатие по схеме Маршала [1].
Недостатком данного способа является то, что точность и достоверность определения
указанных характеристик достаточно сильно зависят от состава смеси (например, от содержания щебня), т.к. напряженное состояние в цилиндре, диаметр и высота которого соизмеримы, вообще неизвестно и заведомо неоднородно при боковом погружении
стенками, а представленный расчет работы деформирования образца справедлив только
для упругого тела, каким не является асфальтобетон при положительных температурах
[2].
Из известных наиболее близким техническим решением является способ определения
угла внутреннего трения и внутреннего сцепления органоминеральных смесей (различного рода материалов) на основании испытаний в условиях трехосного сжатия [3].
Недостаток прототипа заключается в том, что для создания условий испытания органоминеральных смесей (необходимого различного соотношения между тремя действующими напряжениями) необходимо использовать мощное дорогостоящее оборудование
(стабилометры).
Задачей изобретения является повышение точности и достоверности испытаний, проведение которых не требует дорогостоящего оборудования.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения угла внутреннего трения органоминеральной смеси, включающем выдержку цилиндрических образцов в водяной бане, испытание образцов по схеме сжатия с одновременным сдвигом по
наклонной плоскости к горизонтали и последующее определение расчетных характери2
BY 11272 C1 2008.10.30
стик, сдвиг по наклонной плоскости осуществляют под разными углами, а расчетную характеристику угла внутреннего трения ϕ определяют из выражения:
2 ⋅ (τ α1 − τ α 2 )
,
ϕ = arctg
σ α1 − σ α 2
где τα1 и τα2 - касательные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α2, причем α1< α2, МПа;
σα1 и σα2 - нормальные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α2, причем α1< α2, МПа.
Решение поставленной задачи достигается также тем, что в способе определения внутреннего сцепления органоминеральной смеси, включающем выдержку цилиндрических
образцов в водяной бане, испытание образцов по схеме сжатия с одновременным сдвигом
по наклонной плоскости к горизонтали и последующее определение расчетных характеристик, сдвиг по наклонной плоскости осуществляют под разными углами, а расчетную
характеристику внутреннего сцепления С определяют из выражения:
τ − 0,5 ⋅ σ α1 ⋅ tgϕ
C = α1
,
2
где τα1 - касательное напряжение, действующее на плоскости сдвига, наклоненной под углом α1, МПа;
σα1 - нормальное напряжение, действующее на плоскости сдвига, наклоненной под углом α1, МПа.
На чертеже приведена схема приспособления для реализации способа.
Способ осуществляется следующим образом. Из органоминеральной смеси изготавливают цилиндрические образцы. Перед испытанием образцы выдерживают в водяной бане,
имеющей заданную температуру в пределах от 10 до 70 °С. После термостатирования в
течение 60 минут образцы извлекают из воды и помещают в цилиндрические гильзы, как
показано на чертеже. Высота образца зависит от максимального размера зерен минеральной части смеси и угла наклона плоскости сдвига из условия обеспечения минимального
зазора между краями верхней и нижней гильз, равного максимальному размеру зерен минеральной части. Приспособление для испытания представляет собой сборную цилиндрическую конструкцию, состоящую из верхнего (1) диска, верхней (2) и нижней (3) гильз,
нижнего (4) диска, подшипника (5) и опорной (6) площадки. Образец в гильзах помещают
в испытательное устройство (разрывная машина, пресс и т.д.), где испытывается на сжатие с определением разрушающего усилия при постоянной скорости нагружения. Скорость нагружения может составлять от 1 до 60 мм/мин. Одна половина образцов
испытывается при угле наклона плоскости α1, вторая - α2. По результатам определения
разрушающих усилий определяются нормальные и касательные напряжения на плоскости
сдвига по выражениям:
σ
P
σα = σ0 ⋅ cos 2 α, τα = 0 ⋅ sin 2α, σ0 = 0 ,
2
S0
где σα, τα - предельные нормальные и касательные напряжения при угле наклона плоскости сдвига α, МПа;
α - угол наклона плоскости сдвига, °;
σ0 - напряжения, действующие по поперечному сечению образца, МПа;
P0 - разрушающее усилие, Н;
S0 - площадь поперечного сечения образца, мм2.
Угол внутреннего трения и внутреннее сцепление определяют по следующим зависимостям:
3
BY 11272 C1 2008.10.30
ϕ = arctg
2 ⋅ (τ α1 − τ α 2 )
,
σ α1 − σ α 2
τ α1 − 0,5 ⋅ σ α1 ⋅ tgϕ
,
2
где τα1 и τα2 - касательные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α2 соответственно, причем α1 < α2, МПа;
σα1 и σα2 - нормальные напряжения, действующие на плоскости сдвига, наклоненной
под углом α1 и α2 соответственно, причем α1 < α2, МПа.
Способ позволяет получить достоверные значения угла внутреннего трения и внутреннего сцепления без применения какого-либо дорогостоящего оборудования в сжатые
сроки и может быть рекомендован для применения на практике, особенно в производственных лабораториях, где требуются оперативные данные о качестве выпускаемых асфальтобетонных смесей.
Для контрольного проведения испытания были взяты следующие составы асфальтобетонных смесей:
Состав 1.
Щебень фракции 5-10 мм - 45 %;
Песок из отсевов дробления -35 %;
Песок природный - 15 %;
Минеральный порошок - 5 %;
Битум БНД 90/130 - 5 % сверх 100 % минеральной части.
Состав 2.
Песок из отсевов дробления - 38 %;
Песок природный - 50 %;
Минеральный порошок - 12 %;
Битум БНД 90/130 - 6,7 % сверх 100 % минеральной части.
Углы наклона плоскости сдвига составляли 30 и 40°.
Получены следующие результаты:
Разрушающие усилия
P030(состав2) = 11,20 кН;
P040(состав2) = 8,65 кН;
P030(состав1) = 22,60 кН;
P040(состав1) = 10,90 кН.
Предельные нормальные напряжения
σ30(состав2) = 2,06 МПа;
σ40(состав2) = 1,25 МПа;
σ30(состав1) = 4,17 МПа;
σ40(состав1) = 1,57 МПа.
Предельные касательные напряжения
τ30(состав2) = 1,19 МПа;
τ40(состав2) = 1,05 МПа;
τ30(состав1) = 2,41 МПа;
τ40(состав1) = 1,32 МПа.
Угол внутреннего трения
ϕ (состав2) = arc tg ([2(1,19 – 1,05)]/(2,06 – 1,25)) = 19,1 °;
ϕ (состав1) = arc tg ([2(2,41 – 1,32)]/(4,17 – 1,57)) = 40 °.
Внутреннее сцепление
C(состав2) = (1,05 – 0,5 ⋅ 1,25 ⋅ 0,346) / 2 = 0,417 МПа;
C(состав1) = (1,32 – 0,5 ⋅ 1,57 ⋅ 0,838) / 2 = 0,331 МПа.
C=
4
BY 11272 C1 2008.10.30
Полученные результаты полностью согласуются с данными в отношении того, что
песчаные асфальтобетоны имеют значительно меньшую сдвигоустойчивость при высокой
температуре под действием транспортных нагрузок.
Предлагаемое изобретение позволяет достоверно определять угол внутреннего трения
и внутреннего сцепления органоминеральных смесей различного гранулометрического
состава при высоких температурах, а следовательно, проводить сравнение по показателю
сдвигоустойчивости и выбирать наиболее долговечный материал для устройства покрытий автомобильных дорог в зависимости от условий движения по известным зависимостям [4].
Источники информации:
1. Кирюхин Г.Н. Определение характеристик сдвигоустойчивости асфальтобетона //
Автомобильные дороги. - 1992. - № 9 - 10. - С. 16-17.
2. Бонченко Г.А. Асфальтобетон. Сдвигоустойчивость и технология модифицирования
полимером. - М.: Машиностроение, 1994. - 176 с.
3. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83.
Министерство транспортного строительства СССР. - М.: Транспорт, 1985.-157 с.
4. Веренько В.А. Надежность дорожных одежд: Пособие. - Мн.: БГПА, 2002. - 120 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
93 Кб
Теги
11272, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа