УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к устройствам для определения прочности строительных материалов, а именно гранулированных материалов, и может найти применение для определения прочности на сжатие гранулированных искусственных пористых заполнителей.
Известно устройство для определения прочности на сжатие гранулированных минеральных материалов (ГОСТ 9758). Оно состоит из цилиндра и плунжера. Исследуемые гранулы размещают между дном цилиндра и плунжером, после чего на последний посредством гидропресса создают давление. При условии погружения плунжера на 20 мм фиксируют величину нагрузки на плунжер. Значение прочности на сжатие гранулированного материала определяют по формуле:
сд
R=P/F
2
где R - нагрузка при сдавливании материала, соответствующая погружению плунжера на 20 мм; F - площадь поперечного сечения цилиндра, равная 0,0177 м.
Основной недостаток устройства состоит в том, что оно не создает условия всестороннего сжатия гранул, как это имеет место, если гранулы размещены в затвердевшем бетоне. Отсюда низкая точность измерения прочности на сжатие гранул. Кроме того, для определения прочности гранул требуется достаточно мощное гидропрессовое оборудование.
Известно также устройство для определения прочности на сжатие керамзитового гравия (Книгина Г.И. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей. - М.: Высшая школа, 1985, с.158. Прототип). Устройство представляет собой пресс-форму, внутри которой уложены вкладыши из упруго-эластичного материала - гидропластмассы. Между этими прокладками размещена исследуемая гранула из искусственного минерального материала. На поршень пресс-формы с помощью гидропресса создают давление, под влиянием которой гранула раздавливается. Предельная прочность гранулы на сжатие определяется усилием, развиваемым гидропрессом.
Основной недостаток вышеназванного устройства состоит в значительной погрешности измерения из-за разницы давлений на гранулу в вертикальном и горизонтальном направлениях, т.е. из-за отсутствия равномерного всестороннего или объемного давления на гранулу. Кроме того, гидропластмасса обладает такими недостатками, как быстро высыхает, деформируется и засоряется посторонним материалом. Это также влияет на точность измерения и ограничивает срок службы прокладок.
Поставлена задача: повысить точность измерения прочности на сжатие гранулированного материала и увеличить срок службы упруго-эластичного материала.
Поставленная задача решена следующим образом. Устройство для определения прочности на сжатие гранулированного материал представляет собой пресс-форму, включающую цилиндр и поршень, причем цилиндр заполнен упруго-эластичным материалом, в котором размещена исследуемая гранула. Согласно полезной модели пресс-форма снабжена вторым поршнем, при этом пространство между поршнями заполнено гранулированным полиуретаном, с размером гранул не более 3 мм.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство для определения прочности на сжатие гранулированного материала (в разрезе).
Устройство представляет собой пресс-форму, состоящую из цилиндра 1 и двух поршней 2 со штоками 3, контактирующими с плитами гидропресса (на чертеже не показано). Пространство между поршнями заполнено гранулированным полиуретаном 4. В массе полиуретановых гранул помещена исследуемая гранула 5, например гранула керамзита или пеностекла.
Следует пояснить, что полиуретан - это синтетический полимер, обладающий высокими упруго-эластичными и износостойкими свойствами и прочностными характеристиками. Находясь в среде полиуретановых гранул, исследуемая гранула плотно контактирует с гранулами полиуретана, которые значительно меньше по размеру исследуемой гранулы. Это создает предпосылки для оказания на исследуемую гранулу всестороннего или объемного давления.
Пространство между поршнями 2 пресс-формы заполняют гранулами 4 упруго-эластичного материала, например полиуретана, с размером (диаметром) гранул не более 3 мм. В массу полиуретановых гранул 4 помещают исследуемую гранулу 5 из материала, например керамзита, пеностекла, вспученного перлита и т.п., используемого в бетонах в качестве заполнителей. Пресс-форму размещают между плит гидропресса, посредством которого на поршни 2 через штоки 3 создают давление, передаваемое на полиуретановые гранулы 4, а через них на исследуемую гранулу 5. Благодаря тому, что гранулы полиуретана имеют гораздо меньший размер по сравнению с исследуемой гранулой, значительное количество гранул 4 полиуретана вступают в контакт с поверхностью гранулы 5, оказывая на нее всестороннее или объемное давление. Этим самым воссоздаются реальные условия нахождения и работы минеральной гранулы-заполнителя в массе цементного камня. По этой причине точность измерения прочности на сжатие гранулы минерального материала значительно возрастает.
Так как полиуретан является износостойким материалом с высокими упругими свойствами, то его гранулы быстро восстанавливают свою первоначальную форму и не подвергаются пластической и разрывной деформации. Загрязнения гранулированного полиуретана частицами разрушенной гранулы легко удаляются. За счет этого упруго-эластичный гранулированный полиуретановый материал обладает долговечностью и может многократно использоваться.
Момент разрушения гранулы заполнителя легко устанавливается по специфическому щелчку и по резкому падению давления в гидросистеме
гидравлического пресса. Значение предела прочности на сжатие гранулы вычислят по формуле:
пор
гp
2
где М - показание манометра при разрушении гранулы (МПа); F - площадь поршня гидропресса (см); d - средний диаметр гранулы (см).