СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR DETECTION OF VOLUME AND DENSITY OF SOIL PARTICLES AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.
Известен «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ» RU 2224236 [1], включающий пикнометрическое измерение удельного объема частиц.
Недостатком известного способа является низкая технологичность, приводящая к повышенному количеству операций, низкая скорость анализа.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Определение объема и плотности пористых образцов» WO/2004/013613 [2].
Способ включает помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравнивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц.
Устройство для определения объема частиц образца содержит герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. В системе присутствует вакуумный насос для эвакуации (создания разрежения) воздуха в измерительном сосуде.
Способ обладает повышенной по сравнению с известными пикнометрическими способами технологичностью, скоростью анализа, позволяет достаточно быстро производить анализ. Недостатком способа является систематическая погрешность, обусловленная вакуумированием образца и выходом из образца газов (в том числе водяного пара), искажающих результаты измерения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.
Технический результат достигается тем, что в способе для создания давления, неравновесного с атмосферным используют пневмонасос, нагнетающий давление выше атмосферного, соединенный с измерительной емкостью, а объем частиц грунта вычисляют по формуле:
,
1
1
2
1
2
0
где р - избыточное давление в емкости объемом V; р - избыточное давление в системе объемом (V+V-V);
Если необходимо, численное значение плотности частиц грунта находят по формуле:
Для осуществления способа можно применить устройство, содержащее герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. Отличие предложенного способа от известного состоит в наличии пневмонасоса (компрессора), нагнетающего в измерительную емкость давление выше атмосферного.
Пневмонасос может быть соединен с измерительной емкостью посредством вентиля.
Устройство показано на чертеже, где
1 - компрессор;
2 - кран компрессора;
3 - измерительная емкость;
4 - манометр;
5 - емкость для образца;
6 - крышка емкости;
7 - высушенный грунт;
8 - пневмопровод между измерительной емкостью и емкостью с грунтом;
9 - вентиль.
Способ определения объема частиц грунта осуществляют следующим образом:
В емкость 5 всыпают высушенный грунт 7, закрывают герметичную крышку 6, закрывают кран 9, открывают кран 2, впускают сжатый воздух из компрессора 1 в емкость 3, снимают показания манометра 4, открывают кран 9, снимают показания манометра 4, определяют объем частиц грунта по формуле:
1
1
2
1
2
где p - избыточное давление в емкости объемом V; p - избыточное давление в системе объемом (V+V-V); и находят плотность частиц грунта по формуле:
Применение повышенного по сравнению с атмосферным давления при измерении позволяет исключить систематическую погрешность, вызванную выделением газов (в том числе водяных паров), из грунта при пониженном по отношению к атмосферному давлении.
Применение пневмонасоса (компрессора) в устройстве позволяет реализовать способ измерения объема пористых тел, в том числе грунта. По результатам измерения также можно вычислить плотность пористых тел, в том числе частиц грунта.
Если конструкция пневмонасоса не позволяет сохранять давление после его выключения, и/или неизвестен объем полости компрессора, пневматически присоединенной к измерительной емкости, между пневмонасосом и измерительной емкостью устанавливают вентиль.
Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено в промышленности для измерения объема пористых тел и измерения удельной плотности фунта.