SU968707A1 - Способ определени толщины контактной зоны в когломератных материалах - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к физикохимическому анализу структуры конгломератных материалов и может быть использовано при разработке новых типов бетонов.

Известен способ измерени  контактных взаимодействий твердых тел путем прикреплени  образцов к подвижному и неподвижному держател м, подведени  подвижного образца с помощью магнито-электримеской системы, определени  момента отрыва подвижного образца и расчета силы контактного взаимодействи  по значени м тока напр жени  и отрыва магнито-электрической системы L J.

Однако с помощью данного способа можно определ ть лишь когезию двух твердых тел, а не толщину и пористость их контактной зоны. Способ требует сложного и дорогосто щего оборудовани .

Наиболее близким к предложенному  вл етс  способ определени  толщины

контактной зоны в конгломератных материалах , заключающийс  в определении микротвердости отдельных слоев контактной зоны f 2j.

Недостаток этого способа заключаетс  в необходимости механического воздействи  на образец путем продав .ливани  контактной зоны иглой твердомера на определенную глубину (по р дка 20-60 мкм). Учитыва  неболь10 шбй размер толщины контактной зоны (20-200 мкм), фактически провод т измерени  различных слоев контактной зоны матричной части, например цементного камн . При этом не исклю15 чено попадание иглы твердомера и на отдельные частицы твердого тела, например заполнител  конгломератного материала, что вносит ошибки в измерени . Кроме того,необходимость

20 механического сн ти .очень тонких слоев контактной зоны толщиной 1015 мкм вносит дополнительные погрешности в измерени . 39 Целью изобретени   вл етс  повышёние точности определени  толщины контактной зоЖ)1, а также повышение надежности результатов и упрощение способа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что способ определени  толщины контактной зоны в конгломератных ма териалах осуществл ют, изготавлива  из заполнител  набор образцов одина ковой геометрической формы и размеров , после чего каждый образец раздел ют на симметричные половинки, образовавшиес  поверхности раздела полируют, затем притирают растворную часть между половинками образца до образовани  сло  заданной толщины при условии последовательного ув личени  (уменьшени ) толщины сло  о образца к образцу, после чего раств ную масть отверждают и ;через полученные образцы при посто нном переп де давлени  пропускают газ, определ ют коэффициент дл  каждого образца , стро т кривую зависимости коэффициента проницаемости от толщины растворной части и .по скачку кривой определ ют толщину контактной зоны. На чертеже изображен график опре делени  коэффициента проницаемости. Образцы могут быть изготовлены в виде цилиндра или параллелепипеда с квддратным основанием при отношении высоты к диаметру круглого или стороне квадратного основани  от 1:2 до 1:3; Пористость в контактной зоне все да выше, чем в матричной части тел Конгломератного материала. Поэтому проницаемость образца при толщине растворной части более двух толщин контактной зоны определ етс  .вкладом проницаемости двух контактных ЗОН, расположенных вблизи полирован ных поверхностей При уменьшении ра сто ни  между полированными поверхност ми до величины, соответствующе двум толщинам контактной зоны, обе контактные зоны сливаютс  и в месте их соприкосновени  происходит образование области с покошенной проницаемостью в результате сли ни  части пор и раскрыти  замкнутых пор. Образование этой области приводит к резкому увеличению измер емого коэффициента проницаемости образца при толщине растворной части, равной двум толщинам контактной зоны. При распиливании образцов на половинки образуютс  неровные поверхности их распила и, дл  обеспечени  достаточно высокой точности результатов анализа, необходима их полировка . Операци  притирани  растворной части между полированными половинками в образцах необходима дл  обеспечени  сплошного контакта растворной части с поверхностью заполнител , поскольку подобный процесс происходит во врем  приготовлени  промышленного количества конгломератного материала, например, при уплотнении его на виброплощадке. Дл  пропускани  газа через растворную часть образцов используют прибор , выполненный в виде емкости с обоймой дл  размещени  и креплени  образцов, снабженный манометром дл  определени  перепада давлени  и газовым счетчиком. В качестве газа может быть использован любой пригодный дл  этой цели газ, например сжатый воздух, азот или другой инертный газ.. (1 р и м е р 1. Из гранита, преДназначенного дл  использовани  в ка-, честве заполнител  в конгломератном материале - бетоне, выпиливают 5 одинаковых образцов - цилиндров с диаметром основани  80 мм и высотой 0 мм, которые распиливают вдоль по высоте на симметричные половинки. Образовавшиес  поверхности распила половинок полируют. Из алитового низкоалюминатного цемента М-500 и воды при водоцементном отношении 0,3 готов т растворную часть - цементное тесто, которое притирают между полированными поверхност ми половинок до различных между ними в различных образцах рассто ний, характеризующих толщину растворной части, фиксируемых с помощью эталонных пластинок, толщину которых дл  данного состава конгломер атного матержала выбиpaюt: 100, 80, 60, ЙО и 20 мкм. Подготовленные таким образом образцы подвергают тепловлэжностной обработке при дл  отверждени  растворной части и высушивают при , после чего охлаждают до комнатной температуры и насыщают бутиловым спиртом дл  заполнени  пор. Насыщенные бутиловым спиртом образцы каждый в отдельности основанием вниз закрепл ют в обойме, располо- , женной в верхней части емкости прибора дл  определени  газопроницаемости образцов, после чего в емкос под образец подают сжатый азот и по держивают посто нный перепад давлени , обеспечивающий вытеснение бути лового спирта из пор и прохождение через него азота. Измер ют расход азота, прошедшего через образцы, и дл  каждого образца определ ют коэффициент проницаемости К по формуле К. ДРЛР МПед-МИН- CIA объем прошедшего азота, см высота образца, см; перепад давлени , МПд, врем  прохождени  газа через образец, мин, F - плоо(адь растворной части,см определ ема  по формуле: , где t - длина растворной части, см; а - ее то щина, см. После определени  коэффициента проницаемости дл  каждого образца стро т кривую графической зависимости К от толщины растворной части d (cMi чертеж, крива  1). П р и м е р 2. Поступают согласн примеру 1с тем отличием, что в качестве заполнител  используют мрамо из которого образцы выпиливают в фо ме параллелепипеда с квадратным основанием , образованным сторонами 60 мм, высота параллелепипеда 20 мм Образцы на симметричные половинки вдоль по высоте распиливают в плоскости , параллельной сторонам основа ни . Растворную часть готов т из ги са и воды при водов жущем отношении 0,1. Подготовленную с притертой растворной частью образцы перед стади ей сушки отверждают при комнатной температуре. В качестве газа исполь зуют сжатый воздух. Крива  графической зависимости ,коэффициента проницаемости К от тол щины растворной части а. приведена на чертеже (крива  2). Скачок кривой 1 находитс  в инте вале, соответствующем толщине растворной части мкм. Следовательно , толщина контактной зоны в конгломератном материале, изготовле ном из гранита и растворной масти цементного камн  (затвердевшего це7 ментного теста), находитс  в пределах 20-30 мкм (в:2). Скачок кривой 2 находитс  в интервале, соответствующем толщине растворной масти в 80-100 мкм. Следовательно, толщина контактной зоны в конгломератном материале, изготовленном из мрамора и гипса, нахо|дитс  в пределах ЛО-50 мкм. Ошибка {измерений в обоих слума х составл ет ±5 мкм. Дл  еще более томного определени  толщины контактной зоны в конгломератном материале после определени  интервала, в котором находитс  скачок кривой (40-60 или 80-100 мкм), изготавливают еще t-2 образца с толщиной растворной масти, вход щей в этот интервал, например, дл  интервала кривой tO-60 мкм - 1 образец с толщиной растворной масти 50 мки или 2 образца с толщиной рдстворной части 45 и 55 мкм, после мего описанными приемами определ ют более узкий интервал скачка кривой. П р и м е р 3 Из гранитного щебн , алитового низкоал«6минатиого цемента и воды Г1ри водоцементном отношении 0,3 путем смешивани  компонентов и уплотнени  с использованием вибрации готов т бетонную смесь, из которой формуют образцы кубической формы. Образцы подвергают тепловлажностной обработке, сушке и охлаждению согласно режимам, приведенным в примере 1. Полученные бетонные образцы раскалывают на отдельные куски ив полученных поверхност х раскола кусков со стороны растворной масти определ ют толщину контактной зоны по известному способу, т.е. по иикротвердости путем продавливани  контактной зоны иглой твердомера, снима  эту зону сло ми толщиной 10-15 мкм. В результате 30-ти замеров разлимных участков контактной зоны полумены следующие данные определени  толщины контактной зоны: толщину 15 мкм показали 3 замера, толщину 20 мкм - 8 замеров, толщину 25 мкм - 6 замеров, тьлщину 30 мкм (амера, толщину 35 мкм - 5 замеров, толщину 40 мкм -: 2 замера, толщину 45 мкм - 1 замер и тотчцину 50 мкм 1 замер. Полученные сравнительные данные определени  толщины контактной зоны в конгломератных материалах показывают , мто предлагаемый способ позвол ет значительно повысить томность реаультатов определени , а также упростить сам способ определени  толщины контактной зоны и повысить надежность, результатов. Предлагаемый способ может найти широкое применение при анализе образцов вновь создаваемых конгломератных материалов. формула изобретени  1. Способ определени  толщины кон тактной зоны в конгломератных матери алах, отличающи й- с   тем, что, с целью повышени  точности опре делени , изготавливают иР заполнител  набор образцов одинаковой геометрической формы и размеров, каждый образец раздел ют на симметричные половинки, образовавшиес  поверхност раздела полируют, затем притирают растворную часть между половинками образца до образовани  сло  заданной толщины при условии последовательного увеличени  (уменьшени ) толщины сло  от образца к образцу, после чего растворную часть отверждают и через полученные образцы при посто нном перепаде давлени  пропускают газ, определ ют коэффициент дл  каждого образца, стро т кривую (Зависимости коэффициента проницаемости от толщины растворной части и по скачку кривой определ ют толщину контактной зоны. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что образцы изготавливают в виде цилиндра или параллелепипеда с квадратным основанием при отношении высоты к диаметру круглого или к стороне квадратного основани  от 1:2 до 1:3. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N ТЭ/О, 1976. 2 Любимова Т.Ю., Агапова Р.А. Применение метода микротвердости дл  исследовани  структуры цементного камн  в бетоне,- Бетон и железобетон, М., Стройиздат, № 7, 1959, с. 18 (прототип).

Claims (2)

формула изобретения

1. Способ определения толщины контактной зоны в конгломератных материалах, отличающи й- с я тем, что, с целью повышения точности опре- ¹⁵ деления, изготавливают πί¹ заполнителя набор образцов одинаковой геометрической формы и размеров, каждый образец разделяют на симметричные половинки, образовавшиеся поверхности 20 раздела полируют, затем притирают растворную часть между половинками образца до образования слоя заданной толщины при условии последовательного увеличения (уменьшения) толщины 25 слоя от образца к образцу, после че го растворную часть отверждают и через полученные образцы при постоянном перепаде давления пропускают газ, определяют коэффициент для каждого образца, строят кривую Зависимости коэффициента проницаемости от толщины растворной части и по скачку кривой определяют толщину контактной зоны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образцы изготавливают в виде цилиндра или параллелепипеда с квадратным основанием при отношении высоты к диаметру круглого или к стороне квадратного основания от 1:2 до 1:3.