Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гранулометрия
Образец Net-withGraphic.png
Основные понятия
Размер частиц  · Размер зерна
Распределение по размерам  · Морфология
Методы и приемы
Ячеистая шкала  · Оптическая гранулометрия.
Ситовый анализ  · Градация почвы.
Связанные понятия
Грануляция  · Гранулированный материал
Минеральная пыль  · Распознавание образов
Динамическое рассеяние света

Ситовой анализ (или тест градаций ) является практика или процедура , используемая в гражданском строительстве [1] и химической инженерии [2] , чтобы оценить распределение частиц по размерам (также называемый градаций ) из гранулированного материала, позволяя материал , чтобы пройти через серию сит с постепенно уменьшающимся размером ячеек и взвешиванием количества материала, задерживаемого каждым ситом, как доли от общей массы.

Гранулометрический состав часто имеет решающее значение для эксплуатационных характеристик материала. Ситовый анализ может быть выполнен на любом типе неорганических или органических гранулированных материалов, включая песок, щебень, глины, гранит, полевые шпаты, уголь, почву, широкий спектр промышленных порошков, зерна и семян, вплоть до минимального размера в зависимости от по точному методу. Поскольку это такой простой метод определения размера частиц, он, вероятно, является наиболее распространенным. [3]

Процедура [ править ]

Сита, используемые для градационного теста.
Механический шейкер, используемый для ситового анализа.

Тест на градацию проводится на образце заполнителя в лаборатории. Типичный ситовый анализ включает вложенный столбец сит с тканью из проволочной сетки (сито). Подробную информацию о размерах сита см. На отдельной странице сетки (шкалы) .

Типичная взвешенная проба наливается в верхнее сито с наибольшими отверстиями для сита. Каждое нижнее сито в колонне имеет отверстия меньшего размера, чем расположенное выше. В основании находится круглая кастрюля, называемая ресивером.

Колонку обычно помещают в механический шейкер. Шейкер встряхивает колонку, как правило, в течение некоторого фиксированного времени. После завершения встряхивания материал на каждом сите взвешивается. Затем массу образца каждого сита делят на общую массу, чтобы получить процентное содержание, оставшееся на каждом сите. Затем анализируется размер средней частицы на каждом сите, чтобы получить точку отсечения или определенный диапазон размеров, которые затем фиксируются на экране.

Результаты этого испытания используются для описания свойств заполнителя и определения его пригодности для различных целей гражданского строительства, таких как выбор соответствующего заполнителя для бетонных смесей и асфальтобетонных смесей, а также определение размеров экранов скважин для добычи воды.

Результаты этого теста представлены в графической форме для определения типа градации агрегата. Полная процедура этого теста изложена в Американском обществе испытаний и материалов ( ASTM ) C 136 [4] и Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта ( AASHTO ) T 27 [5]

Подходящий размер сита для заполнителя под гнездом сит для сбора заполнителя, который проходит через самые мелкие. Затем все гнездо перемешивается, и материал, диаметр которого меньше диаметра отверстия сетки, проходит через сита. После того, как заполнитель достигает чаши, взвешивается количество материала, оставшегося в каждом сите. [6]

Подготовка [ править ]

Для проведения теста у источника должен быть получен достаточный образец агрегата. Чтобы подготовить образец, заполнитель следует тщательно перемешать и уменьшить до размера, подходящего для тестирования. Также требуется общая масса образца. [6]

Результаты [ править ]

Графики совокупного процента прохождения в зависимости от размера логарифмического сита.

Результаты представлены на графике процента прохождения в зависимости от размера сита. На графике шкала размеров сита логарифмическая. Чтобы определить процент заполнителя, проходящего через каждое сито, сначала найдите процент, оставшийся в каждом сите. Для этого используется следующее уравнение:

% Удержанных = × 100%

где W Sieve - масса заполнителя в сите, а W Total - общая масса заполнителя. Следующим шагом является определение совокупного процента заполнителя, удерживаемого на каждом сите. Для этого сложите общее количество заполнителя, которое осталось в каждом сите, и количество в предыдущих ситах. Совокупный процент прохождения агрегата находится путем вычитания оставшегося процента из 100%.

% Кумулятивного прохождения = 100% -% кумулятивного удержания.

Затем значения наносятся на график с совокупным процентом, проходящим по оси y, и логарифмическим размером сита по оси x. [6]

Есть две версии уравнений% Пассинга. формула мощности .45 представлена ​​на диаграмме градации мощности .45, тогда как более простой% Passing представлен на полулогарифмической градационной диаграмме. Версия процентного графика прохождения показана на диаграмме мощности 0,45 и с использованием формулы прохождения 0,45.

Формула прохождения 0,45 процента мощности

% Прохождение = P i = x100%

Где:

Сито сам большое - сам большой диаметр сито использует в (мм).
Aggregate max_size - Наибольший размер заполнителя в образце в (мм).

Формула прохождения процентов

% Прохождение = x100%

Где:

W Ниже - общая масса заполнителя в ситах ниже текущего сита, не включая заполнитель текущего сита.

W Total - Общая масса всего заполнителя в образце.

Методы [ править ]

Существуют разные методы проведения ситового анализа в зависимости от измеряемого материала.

Бросок-действие [ править ]

Здесь на образец действует метательное движение. Вертикальное метательное движение накладывается на легкое круговое движение, что приводит к распределению количества пробы по всей просеивающей поверхности. Частицы ускоряются в вертикальном направлении (отбрасываются вверх). В воздухе они совершают свободное вращение и взаимодействуют с отверстиями в сетке сита, когда падают назад. Если частицы меньше размеров отверстий, они проходят через сито. Если они больше, их бросают. Вращательное движение в подвешенном состоянии увеличивает вероятность того, что частицы будут иметь другую ориентацию по отношению к сетке, когда они снова упадут, и, таким образом, в конечном итоге могут пройти через сетку. Современные ситовые мешалки работают с электромагнитным приводом, который перемещает систему пружинных масс и передает возникающие колебания на стопку сит.Амплитуда и время рассева устанавливаются в цифровом виде и постоянно контролируются встроенным блоком управления. Таким образом, результаты просеивания воспроизводимы и точны (важная предпосылка для серьезного анализа). Регулировка таких параметров, как амплитуда и время рассева, служит для оптимизации рассева для различных типов материала. Этот метод наиболее распространен в лабораторном секторе.[7]

По горизонтали [ править ]

В горизонтальном встряхивателе сит пакет сит движется по горизонтальным кругам в плоскости. Горизонтальные встряхивающие сита предпочтительно использовать для игольчатых, плоских, длинных или волокнистых образцов, поскольку их горизонтальная ориентация означает, что только несколько дезориентированных частиц попадают в сетку и сито не блокируется так быстро. Большая площадь просеивания позволяет просеивать большие количества пробы, например, что встречается при анализе размеров частиц строительных материалов и заполнителей.

Нажатие [ редактировать ]

Просеивание постукиванием

Горизонтальное круговое движение перекрывает вертикальное движение, которое создается импульсом постукивания. Эти подвижные процессы характерны для ручного просеивания и обеспечивают более высокую степень просеивания более плотных частиц (например, абразивов), чем бросательные ситовые шейкеры.

Мокрый [ править ]

Большинство ситовых анализов проводится всухую. Но есть некоторые применения, которые могут быть выполнены только путем мокрого просеивания. Это тот случай, когда образец, который должен быть проанализирован, представляет собой, например, суспензию, которую нельзя сушить; или когда образец представляет собой очень мелкий порошок, который имеет тенденцию к агломерации (обычно <45 мкм) - в процессе сухого просеивания эта тенденция может привести к засорению ячеек сита, и это сделает невозможным дальнейший процесс просеивания. Процесс мокрого просеивания устроен так же, как и сухой процесс: пакет сит зажимается на встряхивателе сит, а образец помещается на верхнее сито. Над верхним ситом размещено распылительное сопло, которое поддерживает процесс просеивания в дополнение к просеивающему движению. Промывка проводится до тех пор, пока жидкость, выходящая через ресивер, не станет прозрачной.Остатки пробы на ситах необходимо высушить и взвесить. Когда дело доходит до мокрого просеивания, очень важно не изменять объем пробы (отсутствие набухания, растворения или реакции с жидкостью).

Air Circular Jet [ править ]

Машины воздушно-струйного просеивания идеально подходят для очень мелких порошков, которые имеют тенденцию к агломерации и не могут быть отделены с помощью вибрационного просеивания. Причина эффективности этого метода просеивания основана на двух компонентах: вращающемся щелевом сопле внутри просеивающей камеры и мощном промышленном пылесосе, который подсоединен к камере. Пылесос создает вакуум внутри просеивающей камеры и всасывает свежий воздух через щелевое сопло. При прохождении узкой щели сопла поток воздуха ускоряется и выдувается на сетку сита, диспергируя частицы. Над сеткой воздушная струя распределяется по всей поверхности сита и с низкой скоростью всасывается через сетку сита. Таким образом, более мелкие частицы транспортируются через сетчатые отверстия в пылесос.

Типы градации [ править ]

Плотная градация
Плотная градация относится к образцу, который состоит примерно из равных количеств заполнителя разного размера. Имея плотную градацию, большая часть воздушных пустот между материалом заполнена частицами. Плотная градация приведет к ровной кривой на градации градаций. [8]
Узкая градация
Также известная как равномерная градация, узкая градация - это образец, который имеет агрегаты примерно одинакового размера. Кривая на градационном графике очень крутая и занимает небольшой диапазон агрегата. [6]
Градация зазора
Градация зазора относится к образцу с очень небольшим количеством агрегатов в диапазоне средних размеров. В результате получается только крупный и мелкий заполнитель. Кривая горизонтальна в диапазоне средних размеров на градационном графике. [6]
Открытая градация
Открытая градация относится к пробе заполнителя с очень маленькими мелкими частицами заполнителя. Это приводит к появлению множества воздушных пустот, поскольку их не заполняют мелкие частицы. На градационном графике он отображается как горизонтальная кривая в диапазоне малых размеров. [6]
Богатая градация
Богатая градация относится к образцу заполнителя с высокой долей частиц небольшого размера. [8]

Типы сит [ править ]

Сита из тканой проволочной сетки

Сита из плетеной проволочной сетки соответствуют техническим требованиям ISO 3310-1. [9] Эти сита обычно имеют номинальное отверстие в диапазоне от 20 микрометров до 3,55 миллиметра, а диаметр - от 100 до 450 миллиметров.

Перфорированные пластинчатые сита

Перфорированные пластинчатые сита соответствуют стандарту ISO 3310-2 и могут иметь круглые или квадратные номинальные отверстия в диапазоне от 1 миллиметра до 125 миллиметров. [10] Диаметр сит составляет от 200 до 450 миллиметров.

Американские стандартные сита

Американские стандартные сита, также известные как сита ASTM, соответствуют стандарту ASTM E11. [11] Номинальное отверстие этих сит колеблется от 20 микрометров до 200 миллиметров, однако эти сита имеют диаметр только 8 дюймов (203 мм) и 12 дюймов (305 мм).

Ограничения ситового анализа [ править ]

Ситовой анализ в целом использовался в течение десятилетий для контроля качества материала на основе размера частиц. Для крупного материала размером до # 100 меш (150 мкм) ситовой анализ и распределение частиц по размерам являются точными и последовательными.

Однако для материала с размером ячеек более 100 меш сухое просеивание может быть значительно менее точным. Это связано с тем, что механическая энергия, необходимая для прохождения частиц через отверстие, и эффекты поверхностного притяжения между самими частицами, а также между частицами и экраном увеличиваются по мере уменьшения размера частиц. Влажный ситовый анализ можно использовать там, где на анализируемый материал жидкость не влияет, за исключением ее диспергирования. При суспендировании частиц в подходящей жидкости мелкий материал транспортируется через сито намного эффективнее, чем встряхивание сухого материала.

Ситовый анализ предполагает, что все частицы будут круглыми (сферическими) или почти такими же и будут проходить через квадратные отверстия, когда диаметр частиц меньше размера квадратного отверстия в сите. Для удлиненных и плоских частиц ситовый анализ не даст надежных результатов, основанных на массе, поскольку указанный размер частиц предполагает, что частицы имеют сферическую форму, тогда как на самом деле удлиненная частица может проходить через сито на конце, но это не позволяет поступая так, если он выступал бок о бок.

Свойства [ править ]

Градация влияет на многие свойства заполнителя, включая насыпную плотность, физическую стабильность и проницаемость. При тщательном выборе градации можно достичь высокой объемной плотности, высокой физической стабильности и низкой проницаемости. Это важно, потому что при проектировании дорожного покрытия важна работоспособная, стабильная смесь с водостойкостью. При открытой градации объемная плотность относительно низкая, из-за отсутствия мелких частиц физическая стабильность умеренная, а проницаемость довольно высокая. При богатой градации объемная плотность также будет низкой, физическая стабильность будет низкой, а проницаемость также низкой. На градацию можно повлиять для достижения желаемых свойств для конкретного инженерного приложения. [8]

Инженерные приложения [ править ]

Градация обычно указывается для каждого инженерного приложения, для которого оно используется. Например, фонды могут требовать только грубые агрегаты, и поэтому необходима открытая градация. Ситовый анализ определяет гранулометрический состав данного образца почвы и, следовательно, помогает легко определить механические свойства почвы. Эти механические свойства определяют, может ли данный грунт поддерживать предлагаемую инженерную конструкцию. Это также помогает определить, какие модификации можно внести в почву и как лучше всего добиться максимальной прочности почвы.

См. Также [ править ]

  • Градация почвы
  • Автоматическое рассевание с использованием фотоанализа
  • Оптическая гранулометрия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Амстердам, Эррол Ван (2000). Строительные материалы для гражданского строительства . Juta and Company Ltd. стр. 16. ISBN 978-0-7021-5213-9.
  2. ^ Олбрайт, Лайл (2008-11-20). Справочник Олбрайт по химической инженерии . CRC Press. п. 1718. ISBN 978-0-8247-5362-7.
  3. ^ p231 в «Характеристика сыпучих материалов» Дональда Макглинчи, CRC Press, 2005.
  4. ^ ASTM International - Международные стандарты. (2006). ASTM C136-06 . http://www.astm.org/cgi-bin/SoftCart.exe/DATABASE.CART/REDLINE_PAGES/C136.htm?E+mystore
  5. ^ AASHTO Голос транспорта. Т0 27 . (2006). http://bookstore.transportation.org/item_details.aspx?ID=659
  6. ^ a b c d e f Тротуар интерактивный. Градационный тест . (2007). http://pavementinteractive.org/index.php?title=Gradation_Test
  7. ^ Департамент транспорта Техаса (январь 2016 г.). «Методика проведения ситового анализа мелких и крупных заполнителей» (PDF) . Техасская точка . Проверено 24 декабря 2016 .
  8. ^ а б в М.С. Мамлук и Дж. П. Заневски, Материалы для инженеров-строителей , Addison-Wesley, Menlo Park CA, 1999.
  9. ^ ISO / TC 24 / SC 8. Контрольные сита - Технические требования и испытания - Часть 1: Контрольные сита из металлической проволочной ткани . ISO 3310-1: 2000. ISO. п. 15.
  10. ^ ISO / TC 24 / SC 8. Контрольные сита - Технические требования и испытания - Часть 2: Контрольные сита из перфорированной металлической пластины . ISO 3310-2: 2013. ISO. п. 9.
  11. ^ Подкомитет: E29.01. Стандартные технические условия на тканые проволочные тестовые сита и тестовые сита . ASTM E11 - 13. ASTM International. п. 9.

Внешние ссылки [ править ]

  • Список методов испытаний ASTM для ситового анализа различных материалов
  • ASTM C136 / C136M - 14 Стандартный метод испытаний для ситового анализа мелких и крупных заполнителей
  • ASTM B214 - 16 Стандартный метод испытаний для ситового анализа металлических порошков