RU2029949C1

RU2029949C1 - Method to determine volume of samples of rock materials of irregular form

Info

Publication number: RU2029949C1
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Довбня; А.И. Кудяков
Original assignee: Довбня Юрий Иванович
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: structural materials production. SUBSTANCE: sample is weighted in air and water not less than four times during one minute. Dependency of sample weight change in water on time of weighting in water is determined. Sample weight in water without absorbed and capillary- collected water is determined. Sample volume is determined by a formula. EFFECT: estimation of quality of rock materials predominantly of fine porosity and irregular form. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества каменных материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру и неправильную форму, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии. The invention relates to the construction industry, in particular to methods for assessing the quality of stone materials, mainly having a finely porous structure and irregular shape, and can be used in construction, geology and mineralogy.

Известен способ определения объемов образцов минералов неправильной формы гидростатическим взвешиванием (1). Способ гидростатического взвешивания основан на измерении объема образца по массе вытесненной им жидкости (чаще всего воды). A known method for determining the volumes of samples of minerals of irregular shape by hydrostatic weighing (1). The hydrostatic weighing method is based on measuring the volume of a sample by the mass of liquid displaced by it (most often water).

Для этого необходимо взвесить образец на воздухе и в жидкости известной плотности, а объем V вычислить по формуле
V =

(1) где m и m_ж - масса гирь, уравновешивающих образец соответственно в воздухе и в жидкости;
D_ж - плотность жидкости.For this, it is necessary to weigh the sample in air and in a liquid of known density, and calculate the volume V by the formula
V =

(1) where m and m _W are the mass of weights balancing the sample, respectively, in air and in liquid;
D _W - the density of the liquid.

Гидростатическое взвешивание чаще всего проводят в дистиллированной воде, плотность которой принимают равной единице. Hydrostatic weighing is most often carried out in distilled water, the density of which is assumed to be equal to one.

Метод прост в применении, не требует дорогостоящего оборудования, дает достаточно высокую точность при испытании образцов материала, имеющих сплошную структуру. Но этим способом нельзя пользоваться в случае испытания пористых или не смачиваемых водой материалов. А поскольку практически все строительные каменные материалы имеют мелкопористую структуру, то это обстоятельство надо признать очень существенным. The method is simple to use, does not require expensive equipment, and provides fairly high accuracy when testing material samples with a continuous structure. But this method cannot be used in the case of testing porous or non-wettable materials. And since almost all building stone materials have a finely porous structure, this circumstance must be recognized as very significant.

Чтобы этот способ можно было применять для испытания образцов каменных материалов с мелкопористой структурой, необходимо эти образцы перед испытанием парафинировать или насыщать водой не менее суток. So that this method can be used to test samples of stone materials with a finely porous structure, it is necessary to wax these samples before testing or saturate with water for at least 24 hours.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения объема образцов бетона неправильной формы (обязательное приложение ГОСТ 12730.1-78, а также ГОСТы 12730.2-78 и 12730.3-78). По этому способу объем предварительно насыщенных водой образцов V_о в см³ определяют по формуле
V_o=

(2) где m_нас - масса насыщенного водой образца, определенная взвешиваем в воздухе, г;
m_нас' - масса насыщенного водой образца, определенная взвешиванием в воде, г;
ρ_В - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for determining the volume of concrete samples of irregular shape (mandatory application GOST 12730.1-78, as well as GOST 12730.2-78 and 12730.3-78). According to this method, the volume of pre-saturated water samples V _about in cm ³ is determined by the formula
V _o =

(2) where m _us is the mass of a sample saturated with water, weighed in air, g;
m _us ' is the mass of a sample saturated with water, determined by weighing in water, g;
ρ _In - the density of water, taken equal to 1 g / cm ³ .

Недостатки стандартного способа заключаются в длительности производства испытания и неточности при определении массы насыщенного водой образца в воздухе. The disadvantages of the standard method are the length of the test and inaccuracy in determining the mass of a water-saturated sample in air.

Первый недостаток обусловлен необходимостью насыщать водой образцы в течение одних суток, второй недостаток - грубой ошибкой при учете количества поглощенной воды при взвешивании образцов в воздухе. The first drawback is due to the need to saturate the samples with water for one day, the second drawback is a gross mistake when taking into account the amount of absorbed water when weighing the samples in air.

Грубая ошибка объясняется тем, что стандартный прием удаления избытка воды с образца после его насыщения и вынимания из воды не обеспечивает удаления такого количества воды с поверхности образца, чтобы оставшаяся часть воды была равной той части, которая находится внутри образца при взвешивании его в воде. The gross error is explained by the fact that the standard method of removing excess water from a sample after it has been saturated and removed from water does not ensure that such an amount of water is removed from the surface of the sample so that the remaining part of the water is equal to the part that is inside the sample when it is weighed in water.

По п.4.2 ГОСТ 12730.3-78 положено при взвешивании на обычных весах образцы, вынутые из воды, предварительно вытирать отжатой влажной тканью. Массу воды, вытекающую из пор образца на чашу весов, следует включать в массу насыщенного образца. According to clause 4.2 of GOST 12730.3-78, it is necessary to weigh samples taken out of water when weighing on ordinary scales, first wipe them with a squeezed wet cloth. The mass of water flowing from the pores of the sample to the pan should be included in the mass of the saturated sample.

Очевидно, что при этом на результат будут влиять следующие факторы: качество ткани, степень насыщения ткани водой, степень отжатия избытка воды из ткани, тщательность обтирания и т.п., например, испарение влаги с поверхности образца, температура, влажность и давление воздуха в поглощении. Obviously, the following factors will influence the result: the quality of the fabric, the degree of saturation of the fabric with water, the degree of squeezing the excess water from the fabric, the thoroughness of wiping, etc., for example, evaporation of moisture from the surface of the sample, temperature, humidity and air pressure in absorption.

Но главные факторы, которые будут влиять на результат, это два обстоятельства:
первое - количество воды, которое необходимо удалять с поверхности образца, неизвестно;
второе - количество фактически удаляемой воды также неизвестно, т.е. процесс удаления избытка воды не контролируется.But the main factors that will affect the result are two circumstances:
first, the amount of water that must be removed from the surface of the sample is unknown;
second, the amount of actually removed water is also unknown, i.e. the process of removing excess water is not controlled.

Поэтому, определение массы насыщенного водой образцы взвешиванием в воздухе осуществляется с грубой ошибкой и приводит к тому, что стандартный способ определения объема образцов неправильной формы с мелкопористой структурой является не только длительным, но и недостаточно точным. Therefore, the determination of the mass of water-saturated samples by weighing in air is carried out with a gross error and leads to the fact that the standard method for determining the volume of irregularly shaped samples with a finely porous structure is not only lengthy, but also not accurate enough.

Целью изобретения является повышение точности определения объема образца каменного материала с мелкопористой структурой при одновременном сокращении времени испытания. The aim of the invention is to increase the accuracy of determining the volume of a sample of stone material with a finely porous structure while reducing test time.

Указанная цель достигается тем, что по заявляемому способу, включающему взвешивание образца в воздухе и в воде, опускают в воду высушенный до постоянной массы образец, взвешивают его в воде не менее четырех раз в течение первой минуты с момента погружения образца в воду, после чего определяют массу образца в воде без адсорбированной и капиллярно-поглощенной части воды путем ретроспективной экстраполяции графика зависимости изменения массы образца в воде от времени взвешивания в воде, а объем образца V_об в см³ определяют в заявляемом способе по формуле
V_об=

(3) где m - постоянная масса высушенного образца, определенная взвешиванием в воздухе, г;
m'_o - масса образца в воде без адсорбированной и капиллярно-поглощенной части воды, определенная путем ретроспективной экстраполяции графика зависимости изменения массы образца в воде от времени взвешивания в воде, г;
ρ_В - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.This goal is achieved by the fact that according to the claimed method, comprising weighing the sample in air and in water, the sample dried to a constant mass is lowered into water, it is weighed at least four times in water for the first minute from the moment the sample is immersed in water, and then determined the mass of the sample in water without the adsorbed and capillary-absorbed part of the water by retrospectively extrapolating the graph of the dependence of the change in the mass of the sample in water on the time of weighing in water, and the sample volume V _about in cm ³ is determined in the inventive method both according to the formula
V _about =

(3) where m is the constant mass of the dried sample, determined by weighing in air, g;
m ' _o is the mass of the sample in water without the adsorbed and capillary-absorbed part of the water, determined by retrospective extrapolation of the dependence of the change in mass of the sample in water on the time of weighing in water, g;
ρ _In - the density of water, taken equal to 1 g / cm ³ .

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что опускают в воду высушенный до постоянной массы образец, взвешивают его в воде не менее четырех раз в течение первой минуты с момента погружения образца в воду, после чего определяют массу образца в воде без адсорбированной и капиллярно-поглощенной части воды путем ретроспективной экстраполяции графика зависимости изменения массы образца в воде от времени взвешивания в воде, а объем определяют по формуле (3). The inventive method differs from the prototype in that a sample dried to a constant mass is immersed in water, weighed in water at least four times during the first minute from the moment the sample is immersed in water, after which the mass of the sample in water without the adsorbed and capillary-absorbed part is determined water by retrospective extrapolation of the graph of the dependence of the change in mass of the sample in water on the time of weighing in water, and the volume is determined by the formula (3).

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому способу соответствие критерию "существенные отличия". These differences allow us to conclude that the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty." Signs that distinguish the claimed method from the prototype, are not identified in other technical solutions in the study of this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed method with the criterion of "significant differences".

Определение объема образцов каменных материалов неправильной формы по заявляемому способу осуществляется следующим образом. Образец, высушенный до постоянной массы m взвешивают в воде на гидростатических весах в соответствии со схемой, приведенной на черт.2 ГОСТ 12730.1-78, стр.4, и следующих дополнений:
Момент времени полного погружения образца в воду на подвесе засекается секундомером и принимается за начало отсчета времени выдерживания образца в воде.The determination of the volume of samples of stone materials of irregular shape according to the claimed method is as follows. A sample dried to a constant mass m is weighed in water on a hydrostatic balance in accordance with the scheme shown in Fig. 2 GOST 12730.1-78, page 4, and the following additions:
The moment of complete immersion of the sample in water on the suspension is detected by a stopwatch and is taken as the reference point for the time the sample was kept in water.

Производят последовательно четыре взвешивания в воде в течение первой минуты после погружения в воду и определяют массу образца в воде m₁', m₂', m₃', m₄' в моменты времени соответственно τ₁, τ₂, τ₃, τ₄.Four weighings are performed sequentially in water during the first minute after immersion in water and the mass of the sample in water m ₁ ', m ₂ ', m ₃ ', m ₄ ' is determined at time instants τ ₁ , τ ₂ , τ ₃ , τ ₄ .

Экспериментально установлено, что взвешивание производить в течение первой минуты следует через равные промежутки времени, например через 15 с, т. е. в моменты времени τ₁ = 15 с, τ₂ = 30 с, τ₃ = 45 с, τ₄ = =60 с после погружения образца в воду.It was experimentally established that weighing should be performed during the first minute at regular intervals, for example, after 15 s, i.e., at times τ ₁ = 15 s, τ ₂ = 30 s, τ ₃ = 45 s, τ ₄ = = 60 s after immersion of the sample in water.

Строится график зависимости изменения массы в воде m_n' от момента времени измерения τ_n, производится ретроспективная экстраполяция этого графика до пересечения с осью ординат и находится m₀', соответствующая τ_o.A graph of the dependence of the mass change in water m _n 'on the measurement time point τ _n is constructed, a retrospective extrapolation of this graph is made to the intersection with the ordinate axis, and m ₀ ' corresponding to τ _{o is found} .

Вычисляют объем по формуле (3). The volume is calculated by the formula (3).

На чертеже представлен график зависимости изменения массы в воде от момента времени измерения. The drawing shows a graph of the dependence of the change in mass in water from the time of measurement.

П р и м е р. PRI me R.

Взят образец обычного тяжелого цементного бетона неправильной формы размерами примерно 7х7х7 см, высушен до постоянной массы m = 821,0 г, поле чего на проволочной подвеске опускается в сосуд с водой, засекается время, подвеска крепится к плечу весов, через 15 с после погружения в воду производится первое взвешивание в воде m₁' = 469,6 г, затем эти три взвешивания через каждые 15 с, в результате чего получают m₂' = 470,2 г, m₃' = 470,8 г, m₄' = =471,4 г. Строят график зависимости изменения m_n' от τ_n , производят ретроспективную экстраполяцию и определяют m_o' = =469,0 г, соответствующую τ₀ = 0. После этого вычисляется объем образца по ф.3:
V_об=

=

= 252 см³
Подвеска снимается с весов, образец освобождается, но оставляется в воде на 24 ч для стандартного определения объема образца, который заключается в том, что по истечении 24 ч образец, насыщенный водой, взвешивают на воздухе после удаления избытка воды с поверхности образца и получают m_нас = 849 г, а потом в воде и получают m_нас' = 500 г, после чего объем образца вычисляют по формуле (2):
V_o=

=

= 349 см³
Перечень операций дан в таблице.A sample of ordinary heavy cement concrete of irregular shape about 7x7x7 cm in size was taken, dried to a constant weight m = 821.0 g, the field of which was lowered into a vessel with water on a wire suspension, time was detected, the suspension was attached to the balance arm, 15 seconds after immersion in water is first weighed in water m ₁ '= 469.6 g, then these three weighings every 15 s, resulting in m ₂ ' = 470.2 g, m ₃ '= 470.8 g, m ₄ ' = = 471.4 g. A graph of the dependence of the change of m _n 'on τ _{n is built} , retrospective extrapolation is performed and m _o ' = 469.0 g, co corresponding τ ₀ = 0. After this, the sample volume is calculated according to f.3:
V _about =

=

= 252 cm ³
The suspension was withdrawn from the balance, the sample is freed but is left in the water for 24 hours to the standard definition of the sample volume which lies in the fact that after 24 hours, a sample saturated with water were weighed in air after removal of excess water from the sample surface to obtain m _Us = 849 g, and then in water, we get m _us = 500 g, after which the sample volume is calculated by the formula (2):
V _o =

=

= 349 cm ³
The list of operations is given in the table.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ занимает время испытания в 481 раз меньше, чем стандартный при более точном определении объема образца. As can be seen from the table, the proposed method takes a test time 481 times less than the standard with a more accurate determination of the volume of the sample.

Предлагаемый способ можно использовать в строительной лаборатории для определения структурно-технологических характеристик, необходимых при проектировании состава бетона, а также при оценке качества каменных материалов, используемых в качестве крупного заполнителя в бетонах. Использование предлагаемого способа позволит существенно сократить время испытания образцов, а также получать структурные показатели с высокой точностью и однородностью. The proposed method can be used in a construction laboratory to determine the structural and technological characteristics necessary when designing the composition of concrete, as well as when assessing the quality of stone materials used as a large aggregate in concrete. Using the proposed method will significantly reduce the time of testing samples, as well as obtain structural indicators with high accuracy and uniformity.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE VOLUME OF SAMPLES OF STONE MATERIALS OF INCORRECT FORM of predominantly finely porous structure, including weighing the sample in air and in water, characterized in that the sample dried to constant weight is weighed in water at least four times during the first minute from the moment the sample is immersed in water, the dependence is established changes in the mass of the sample in water from the time of weighing in water, determine the established dependence of the mass of the sample in water without the adsorbed and capillary absorbed part of the water, and the sample volume V _about _b is determined by the formula

where m is the constant mass of the dried sample, determined by weighing in air;

- the mass of the sample in water without adsorbed and capillary absorbed part of the water;
ρ _in - the density of water, taken equal to 1 g / cm ³ .