способ расчета состава тернарной сыпучей смеси

Формула изобретения

СПОСОБ РАСЧЕТА СОСТАВА ТЕРНАРНОЙ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ, включающий определение насыпного объема каждой фракции, отличающийся тем, что предварительно при размерах зерен d₁, d₂ и d₃ фракции тернарной сыпучей смеси, удовлетворяющих условиям

d₁ > d₂ > d₃;



определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен размером d₁ зернами d₂ и d₃ и размером d₂ зернами размером d₃ по формулам







определяют пустотность фракций с размерами зерен d₁ и d₂, а насыпной объем каждой фракции определяют соответственно по формулам

V₁= 1м³(₁₂)^-1, м³;





где 1 объем тернарной сыпучей смеси, м³;

V₁, V₂, V₃ насыпной объем фракции с размерами зерен соответственно d₁, d₂ и d₃, м³;

пустотность фракций с размерами зерен соответственно d₁ и d₂, безразмерные величины;

₁, ₂, ₃ объемные коэффициенты раздвижки зерен соответственно размером d₁ зернами размером d₂ и d₃, размером d₂ зернами d₃ безразмерные величины, = 1 - 8..

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в технологии композиционных материалов.

Известен способ оптимизации соотношениям между песком и щебнем, заключающийся в определении зернового состава по идеальным кривым просеивания и табличным данным с последующим уточнением подобранного состава экспериментальным путем. Известен также способ определения расхода щебня и песка для бетонных смесей по формулам [1]

Однако подбор составов по графикам и таблицам дает большой разброс в значениях объемных и массовых соотношений сыпучих компонентов. Метод подбора соотношений эмпирическим путем является трудоемким и не соответствует требованиям оптимизации состава и структуры сложной сыпучей смеси. Подбирают составы в расчете на 1 м³смеси, а после смешения компонентов всегда получают объем меньше 1 м³, корректируя это несоответствие коэффициентом выхода бетонной смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения количества каждой фракции для получения минеральной смеси [2] Количество первой фракции (наиболее крупной) определяется по формуле

a , а количество промежуточных фракций по формуле

a_x= K^x-1, где а количество первой фракции (наиболее крупной);

k коэффициент сбега;

n число фракций.

Однако составы, получаемые с учетом только коэффициента сбега по приведенным формулам, не отличаются оптимальностью структуры механического каркаса зерновой системы, так как не учитывают явлений заполнения свободного пространства сыпучих компонентов и раздвижки зерен зернами.

Данное изобретение обеспечивает упрощение испытаний, исключение корректировок приготовленной смеси, точного определения насыпных объемов фракций для получения сыпучей смеси объемом 1 м³, получение оптимально упакованной гранулометрической системы с максимально возможным числом контактов между зернами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе расчета количественного состава тернарной сыпучей смеси, включающем определение насыпного объема каждой фракции, предварительно при размерах зерен фракций d₁, d₂ и d₃, удовлетворяющих условиям d₁> d₂> d₃ и 1>d₂/d₁>d₃/d₂>0 определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен размером d₁ зернами размером d₂ и размером d₂ зернами размером d₃ по формулам

₁= ; ₂= ; ₃= определяют пустотность фракций с размерами зерен d₁ и d₂, а насыпной объем каждой фракции определяют по формулам

V₁=1 м³ (₁₂)^-1 м³;

V₂= (V_п1+₁₂ 1) (₁₂₃)^-1 м³;

V₃= (V_п1+₁₂-1)(V_п2+₃-1)x

x (₁₂₃) ^-1 м³, где 1 объем тернарной сыпучей смеси, м³;

V₁, V₂, V₃ насыпной объем фракций с размерами зерен соответственно d₁, d₂ и d₃, м³;

V_п1, V_п2 пустотность фракций с размерами зерен соответственно d₁ и d₂, безразмерные величины;

₁, ₂, ₃ объемные коэффициенты раздвижки зерен соответственно d₁, зернами размером d₂ и d₃, размером d₂ зернами размером d₃, безразмерные величины.

Способ осуществляется следующим образом.

П р и м е р 1. Проводят ситовой анализ измельченного известняка (по ГОСТ 8269-64, сита по ГОС 3584-73), выделяют фракции с размерами зерен 40, 5 и 1,25 мм. Пустотность фракции с размерами зерен 40 мм, определенная по ГОСТ 8269-64, равна 0,410, пустотность фракции с размерами зерен 5 мм 0,418 определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен размером 40 мм зернами размером 5 и 1,25 мм, зерен размером 5 мм зернами размером 1,25 мм по формулам

₁= _40-5= = = 1,423;

₂= _40-1,25= = = 1,098;

₃= _5-1,25= = = 1,953 определяют насыпной объем каждой фракции для приготовления тернарной сыпучей смеси объемом 1 м³ по формулам

V₁= V₄₀=1 м³ (₁₂)^-1=1 м³(1,423 1,098)^-1=0,640 м³;

V₂=V₅=(V_п1+₁₂-1)(₁₂₃)^-1= (0,410+1,423 1,098-1) (1,423 1,098 1,953)^-1=0,318 м³;

V₃=V_1,25=( V_п1+₂ 1) (V_п2+₃-1) x

x(₁₂₃)^-1=(0,410+ 1,423 1,098-1) (0,418+1,953-1)x

x (1,423 1,098 1,953)^-1=0,972 1,371 3,051^-1=0,437 м³.

Арифметическая сумма насыпных объемов V₁+V₂+V₃ составляет величину 0,640+0,318+0,437>1 м³, а сумма объемов монолитных зерен V_мон= (V₁-V₁V_п1) + + (V₂-V₂V_п2)+(V₃-V₃V_п3)= (0,640-0,6400,410) + (0,318-0,318 0,418)+(0,437-0,4370,426)= 0,378 + 0,185 + 0,251=0,814 и величины остаточной пустотность V_оп=V₃ V_п3=0,437 0,426=0,816 равна 0,814+0,816=1,000 м³. П р и м е р 2. На основе стеклянных сферофракций с размерами сфер 5, 1,25 и 0,63 мм требуется приготовить сыпучую смесь оптимально упакованного состава. Определяют пустотность сферофракций по ГОСТ 8269-64, которая составляет для сферофракции с размерами сфер 5 мм 0,392, с размерами сфер 1,25 мм 0,396 и с размерами сфер 0,63 мм 0,406.

Определяют объемные коэффициенты раздвижки сфер диаметром 5 мм сферами диаметром 1,25 и 0,63 мм, сфер диаметром 1,25 мм сферами диаметром 0,63 мм по формулам

₁= _5-1,25= = = 1,428

₃= _1,25-0,63= = = 3,402

Определяют насыпной объем каждой фракции для приготовления тернарной сыпучей смеси объемом 1 м³ по формулам

V₁=V₅=1 м³ (₁₂)^-1=

1 м³(1,953 1,428)^-1=0,359 м³;

V₂= V_1,25=1 м³(V_п1+ ₁₂-1) (₁₂₃)^-1=(0,392+ 1,953 1,428-1) (1,953 1,428 3,402)^-1=2,181 9,488^-1=

0,230 м³;

V₃=V_0,63=(V_п1+₁₂-1)(V_п2+₃-1)x

x (₁₂₃)^-1(0,392+1,953 1,428-1)х (0,398+3,402) (1,953 1,4283,402)^-1= 2,181 2,800 9,488^-1= 0,644 м³.

Арифметическая сумма насыпных объемов V₁+V₂+V₃ составляет величину 0,359+0,230+0,644>1 м³, а сумма монолитных объемов сфер

V_мон=(V₁-V₁V_п)+(V₂+V₂V_п2)+

+ (V₃-V₃ V_п3)=(0,359-0,359 0,392)+

+(0,230-0,2300,398)+(0,644-0,644

0,405)= 0,218+0,138+0,383= 0,739 м³ и остаточной пустотности смеси V_оп= V₃ V_п3= 0,6440,406=0,261 м³ равна V_мон+V_оп=0,739+0,261=1,000 м³.

Предлагаемый способ расчета по сравнению с прототипом обеспечивает возможность точного определения насыпных объемов фракций для приготовления 1 м³ сыпучей смеси, не ограничивая соотношение размеров зерен коэффициентом сбега, снижение трудозатрат и сокращение времени на проведение испытаний, поскольку для осуществления способа требуется ограниченный перечень физических показателей исходного сырья. Наиболее существенный эффект в процессе использования предлагаемого способа обеспечивается за счет формирования оптимального упакованного зернового каркаса в максимально плотно упакованной системе, имеющей минимальную величину остаточной пустотности для конкретного соотношения размеров зерен исходных фракций.