Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

В.И. Бабков-Эстеркин Складирование и утилизация отходов горного производства. Сборник лабораторных работ - файл 1.docx


Загрузка...
В.И. Бабков-Эстеркин Складирование и утилизация отходов горного производства. Сборник лабораторных работ
скачать (362.2 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx363kb.09.12.2011 07:06скачать

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...




УДК 622:822.85; 622.834; 622.837; 622.733
Складирование и утилизация отходов горного производства, Сборник лабораторных работ, Учебное пособие для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды», М., МГГУ, 2003, с.
Приведены описания лабораторных занятий по дисциплине «Складирование и утилизация отходов горного производства».

Учебное пособие предназначено для бакалавров и инженеров.


Автор: проф. В.И. Бабков-Эстеркин

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..................................................................................

Лабораторная работа №1 «Определение пластичности глин глинистых техногенных

залежей».................................................................................

Лабораторная работа №2 «Определение величины воздушной и огневой усадки

глин».....................................................................................

Лабораторная работа №3 «Изучение процесса получения строительной извести

из карбонатных минеральных отходов».............................................

Лабораторная работа №4 «Изучение процесса получения строительного

гипса» из гипсового камня»...................................................

Лабораторная работа №5 «Определение зернового состава и модуля

крупности песка».................................................................

Лабораторная работа №6 «Определение гранулометрического состава

мелкодисперсных минеральных отложений»..............................

Лабораторная работа №7 «Определение показателя дробимости щебня

(гравия)»...........................................................................

Лабораторная работа №8 «Определение истираемости (износа) щебня в полочном барабане (шаровой мельнице)»..................................



Введение

Минеральные отходы большинства технологических операций в горном деле являются перспективным техногенным сырьем для многих возможных направлений. Охватить в данном учебном пособии все возможные направления использования минеральных отходов не представляется возможным, хотя следует понимать, что конечной задачей данного аспекта изучения является представление о полном использовании всех минеральных веществ в качестве сырья для любого возможного применения при условии нанесения минимального отрицательною воздействия на окружающую среду.

В связи с этим на практических и лабораторных занятиях студенты знакомятся с основными технологиями, в которых в настоящее время минеральные отходы используются в качестве сырьевых материалов, а также с методами определения некоторых свойств минеральных отходов, которые определяют возможность применения тех или иных минеральных отходов в качестве сырья.

Одним из основных направлений использования минеральных отходов самого различного минерального состава является применение их в качестве сырья для получения многих строительных материалов - минеральных вяжущих, керамических отделочных и конструктивных материалов, пигментов лакокрасочных материалов, наполнителей бетонов и строительных растворов, материалов для сооружения дорожного полотна, для засыпки оврагов и искусственных выемок в земле - шурфов, карьеров и т.п., стекольных и теплоизоляционных материалов и т.д.

Для определения качественных характеристик сырьевых материалов каждого из вышеперечисленных строительных материалов существуют ГОСТы и разработаны соответствующие методики их определения. В данном курсе студентам предстоит познакомиться лишь с некоторыми ГОСТами и методиками определения таких характеристик. Встретившись на практике с задачей - определить наиболее перспективные области применения того или иного минерального отхода, - специалисту необходимо будет тщательно изучить состав и свойства конкретного минерального отхода, по литературным источникам ознакомиться со всеми возможными областями его применений, провести анализ экономических показателей различных направлений использования данного типа отхода и лишь после этого - дать заключение о наиболее рациональном его применении, исходя из минерального состава, свойств, объемов и темпов его образования и условий складирования.

В связи с этим в данном курсе значительное внимание уделяется работе студента с литературой - написание рефератов по предлагаемым преподавателем темам, обсуждение такой работы на практических занятиях.

Способы и приемы складирования минеральных отходов рассматриваются в теоретической части курса. В связи с ограниченным объемом времени на изучение данного курса практические вопросы

рассматриваются в основном в лекциях и студентам предлагается ознакомиться с ними так же самостоятельно по специальной литературе. Следует отметить, что минеральные отходы образуются в огромных количествах не только в горном деле, но и во многих других отраслях промышленности - таких, например, как металлургия, производство строительных материалов /например, только при производстве отделочной керамики образующиеся минеральные отходы подразделяют на сушье, отходы первого обжига, отходы глазурования, отходы декорирования, бой при упаковке и хранении, и все эти виды отходов имеют свои характеристики свойств/, теплоэнергетика и др. Объемы всех минеральных отходов, образующихся при ведении различных работ столь велики, что, как нам представляется, значительно превосходят объем целенаправленно извлекаемых полезных ископаемых. В связи с этим задача изучения направлений и возможностей их утилизации, технологий их складирования и транспортировки выходит на одно из первых мест, особенно при учете во многих случаях их весьма отрицательного влияния на экологию районов, где они образуются, складируются и перерабатываются.



Лабораторная работа № 1

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ ГЛИН ГЛИНИСТЫХ ТЕХНОГЕННЫХ

ЗАЛЕЖЕЙ

1. Цель работы.

Глины - один из самых распространенных видов минеральных отходов горных предприятий.

Глинами называются осадочные горные породы, состоящие из мелкозернистых минеральных масс, способные образовывать с водой пластичное тесто, которое после обжига при температуре около 1000 градусов Цельсия превращается в водостойкий и прочный камневидный материал. Состоят глины главным образом из алюмосиликатов - каолинита (А1203*2Si02*2H20), галлуазита (Al203*2Si02*4H20), монтмориллонита (А12О3*4Si02*nН20), бейделлита (Al203*3Si02*nН20) и др. Кроме того, глины содержат кварц, полевой шпат, гидраты окислов железа и алюминия, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия и других химических элементов, которые влияют на свойства глин и получаемых из них керамических материалов. Так, тонко распределенный углекислый кальций и окислы железа снижают температуру спекания глин. Крупные зерна углекислого кальция (например, известняка) при обжиге глины превращаются во включения извести, которая на воздухе гидратируется с увеличением объема и вызывает образование в изделии трещин (так называемые «дутики»). Соединения ванадия приводят при обжиге глин к образованию зеленоватых налетов («выцветов»).

Глины бывают огнеупорные (спекаются при температуре более 1580 градусов Цельсия), тугоплавкие (температура спекания 1350-1580 градусов Цельсия) и легкоплавкие (температура спекания ниже 1350 градусов Цельсия).

Огнеупорные глины (большей частью каолинитовые) используются для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий.

Тугоплавкие глины (содержащие окислы железа, кварцевый песок и др. примесей) используются для производства тугоплавкого, облицовочного и лицевого кирпича, керамических плиток для полов, канализационных труб.

Легкоплавкие глины (содержащие значительное количество примесей в виде кварцевого песка, окислов железа, известняка, органических веществ и др.) используются для получения кирпича, черепицы, легкого заполнителя бетонов и т.п.

Для понижения температуры спекания глин в них добавляют так называемые плавни, в числе которых полевые шпаты, железные руды, доломиты, магнезиты, тальк и др. В связи с этим, если в составе тех или иных минеральных отходов имеются данные минералы, то они с успехом могут быть применены в керамическом производстве в качестве плавней.

В числе важнейших свойств глин, определяющих возможность их использования в качестве сырья для получения ряда строительных материалов, являются их пластичность и усадка (воздушная и огневая). Эти показатели позволяют определить возможности формирования из данных глин тех или иных изделий и характер изменения размеров и формы отформованных изделий в процессе их сушки и обжига.

Целью данной лабораторной работы является знакомство с методом определения одного из этих параметров - пластичности.

2.Теория.

Пластичность глин - это способность глиняного теста деформироваться под влиянием механического воздействия без нарушения сплошности и сохранять полученную форму после прекращения этого воздействия. Она зависит от минерального и гранулометрического состава глины, содержания в ней различных примесей, воды и ряда других факторов. Следует отметить, что чем больше в глине частиц мельче 0,001 мм, тем выше ее пластичность.

Пластичность определяют на образцах глиняного теста нормальной рабочей консистенции (т.е. когда тесто не прилипает к руке и металлу). Методов определения пластичности много, но наиболее простым и распространенным является метод, в котором используется 

так называемый прибор П.А.Земятченского, который представляет собой конструкцию (рис.1), в которой стержень 1, свободно перемещается в вертикальном направлении в станине 2 и имеет на концах съемные металлические площадки 3 и 4. Верхняя площадка 3 предназначена для установки сосуда, в который помещают груз. Нижняя площадка 4 предназначена для того, чтобы на ней сдавливался образец испытываемой глины в виде шарика диаметром около 46 мм, изготавливаемого из глины нормальной консистенции.

По степени пластичности глины делят на высокопластичные (их водопотребность превышает 28%, а воздушная усадка составляет 10-15%), средней пластичности (водопотребность - 20-28%, воздушная усадка 6-10%) и малопластичные (водопотребность менее 20%, воздушная усадка менее 6%).

Под водопотребностью здесь понимается количество воды по весу, необходимое для придания глине нормальной рабочей консистенции.

Пластичность глины можно увеличить добавкой в малопластичную («тощую») глину более пластичной глины или «отмучиванием» (удалением из глины примесей песка), а также вылеживанием глины в местах складирования ее длительное время (последний прием иногда применяется на керамических производствах). Возможно увеличение пластичности глины и добавкой в нее специальных пластификаторов - например, сульфитно-спиртовой барды.

Понизить пластичность глин можно добавлением в них «отощающих» добавок - кварцевого песка, молотого шлака, молотого стекла, малопластичных глин и т.п.

Показатель пластичности ^ К по П.А.Земятчинскому определяется по формуле:

К=[Н12]*Р,

где Н1 - высота образца глины по шкале прибора в начале опыта, см; Н2 - конечная высота образца глины после появления на нем первой трещины, см;

Р - величина нагрузки, при которой образовалась первая трещина на образце глины, кг;

За показатель пластичности принимают среднее арифметическое пяти результатов испытаний, которые заносятся в табл.1:

Таблица 1

образца

Начальная высота Н1 образца, см

Высота образца после сжатия H2, см

Разрушающая нагрузка Р, кг

Показатель пластичности Кср.

1

2

3

4

5

1













2













3













Для «тощих» глин Кср. меньше 2,5, для глин средней пластичности Кср. = 2,5-3,6, для высокопластичных глин Кср. больше 3,6.

3. Экспериментальная установка.

Эксперимент производится на установке, конструктивно аналогичной прибору П.А.Земятчинского (для этой цели может быть использован модернизированный прибор Вика).

4. Эксперимент.

Около 300 г высушенной и измельченной глины постепенно заливают водой в сосуде и тщательно перемешивают. Количество залитой воды вычисляют в процентах. Воду заливают до тех пор, пока глина не перестанет прилипать к рукам при раскатывании. Затем из полученного таким образом теста нормальной рабочей консистенции вырезают ножом кусок для приготовления шара диаметром около 46 мм. Изготовленный шар устанавливают на середине нижней площадки прибора

(7 на рис.1) и опускают на шар металлический стержень до легкого соприкосновения площадки 3 с поверхностью образца и закрепляют стержень зажимным винтом. По шкале прибора определяют величину H1 и записывают ее в табл.1. На верхнюю площадку ставят легкий сосуд. Отпускают стопорный винт прибора и начинают насыпать в сосуд дробь, 

песок или другой материал до тех пор, пока на образце глины не появится первая трещина - в этом положении зажимным винтом фиксируют стержень и определяют величину Р - нагрузки, при которой образовалась первая трещина в образце глины.

Измерения проводят на пяти образцах и определяют из полученных величин среднюю величину Кср. По полученной величине Kср. определяют тип глины по пластичности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев В.А. «Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов», Учебное пособие. М., изд.ВШ, 1978, с.22-23.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Дайте определение свойству глин - «пластичность».

2. На каком приборе /или его модификации/ определяется величина пластичности глины?

3. Классификация глин по величине их пластичности.

4. Как определяется аналитически показатель пластичности /напишите формулу для его определения/.

5. Опишите последовательность действий при выполнении работы.
Лабораторная работа № 2

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ВОЗДУШНОЙ И ОГНЕВОЙ УСАДКИ ГЛИН

1. Цель работы.

Усадка (усушка) глин - это величина, показывающая как изменятся размеры образца-сырца, содержащего обычно 18-25% воды, (т.е. нормальной консистенции) в процессе его высушивания или обжига. Знание этого параметра необходимо для получения керамических изделий заданных размеров.

Различают усадки - воздушную при высыхании изделия - сырца на воздухе и огневую при обжиге изделия - сырца.

2. Теория.

Воздушная усадка изделий из глины происходит в процессе испарения воды из сырца при его сушке в результате того, что толщина водных оболочек вокруг глинистых частиц при этом уменьшается, а частицы сближаются друг с другом. Величина воздушной усадки выражается в процентах изменения размеров от первоначальной их величины для данного образца-сырца.

Для высокопластичных глин линейная воздушная усадка составляет более 10%, для глин средней пластичности - от 6 до 10%, а для малопластичных глин - менее 6%. Продвижение влаги из внутренних частей образца-сырца к наружным (миграция влаги) происходит медленнее, чем водоотдача с поверхности, в результате чего возникают напряжения в массе глины и на ее поверхности могут образовываться трещины. Для предотвращения этого к «жирным» глинам добавляют «отощители», образующие жесткий скелет и увеличивающие пористость изделия, что способствует более свободной миграции влаги в образце.

Сушка производится при температуре 105-110 градусов Цельсия в сушильном шкафу до постоянной массы образца.

Так называемая «огневая» усадка изделий из глинистой массы происходит при обжиге образца (Т=900-1100 градусов Цельсия). В этом случае уменьшение размеров образца можно объяснить тем, что при высокой температуре обжига наиболее легкоплавкие частицы глины, содержащие оксиды щелочных металлов Na2O, К20, Li20 и др. плавятся, заполняя в расплавленном виде пространство между нерасплавленными частицами - главным образом кварца.

Огневая усадка глин колеблется от 2 до 6%.

Сумма воздушной и огневой усадок глин называется их полной усадкой и обычно лежит в диапазоне от 5 до 18%. Линейную воздушную усадку определяют по формуле:

L = (l0-l1)/l0*100, %,

где l0 - расстояние между метками на изучаемом образце из глины до сушки, мм;



l1 - расстояние между метками на изучаемом образце из глины после сушки, мм;

Аналогично определяется огневая усадка после обжига. Величина суммарной усадки а определяется по формуле:

a = (l0-l2)/l0*100,%,

где l2 - расстояние между метками на изучаемом образце глины после обжига при температуре 1000-1100 градусов Цельсия.

^ 3. Экспериментальная установка

Эксперименты проводятся с использованием сушильного шкафа и муфельной печи на 3-5 образцах, изготовленных из глиняного теста нормальной консистенции.

4. Эксперимент

Образцы глины для проведения эксперимента представляют собой плитки размером 50x50x8 мм. Плитки могут формоваться в металлических или пластмассовых формочках, предварительно смазанных машинным маслом. На свежеизготовленных образцах-сырцах ножом или иголкой проводятся линии-диагонали, на которых штангенциркулем наносят метки через 50 мм (l0). По окончании сушки, а затем и после обжига /на остывших образцах/ расстояние между метками измеряется вновь с точностью до 0,05 мм (l1 и 12). Результаты заносятся в табл.2.

Таблица 2

№ образца

l0

l0ср

l1

l1ср

l2

l2ср

L

Lср

aср.

1




























2




























3





























aср. =
ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев В.А. «Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов», Учебное пособие. М., изд. BШ, 1978 г.

2. Боженов П.И., Глибина И.В., Григорьев Б.А. «Строительная керамика из побочных продуктов промышленности», М., Стройиздат., 1986 г.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Дайте определение показателю «воздушная /огневая/ усадка глины».

2. Дайте физическое объяснение явлению уменьшения размеров образца глины-сырца при ее сушке.

3. Напишите формулы для определения воздушной огневой и суммарной усадки глины.

4. Опишите последовательность операций при выполнении работы.
Лабораторная работа № 3

^ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ ИЗ КАРБОНАТНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

1. Цель работы.

Среди отвальных горных пород многих горных предприятий часто находятся карбонатные - известняки, кальциты, доломиты и т.п. Эти породы пригодны для использования в качестве сырья при получении многих строительных материалов и в том числе - для получения минеральных вяжущих /строительной извести, цемента и др./.

Использование их в этом направлении позволяет улучшить экологическую ситуацию в районах отвалов таких пород и получить дешевое сырье для дальнейшего применения в промышленном переделе. Простейшим минеральным вяжущим, получаемым из карбонатных горных пород, является строительная известь, поэтому целью данной лабораторной работы является знакомство с основными процессами ее получения.

2.Теория



Строительная известь /ГОСТ-9179-70/ - одно из древнейших минеральных вяжущих веществ, известных еще за 2500-3000 лет до нашей эры. Получают ее обжигом карбонатных пород при температуре 800÷1000 градусов Цельсия, когда из карбонатов удаляется двуокись углерода и последующим затворением обожженных пород водой.

Обычно известняки состоят главным образом из кальцита /СаСО3/ с примесью глины /не более 6%/ и карбонатов магния /до 7%/. Главной реакцией при обжиге карбонатных пород является:

СаСО3 = СаО+СО2

Содержащиеся в карбонатной породе карбонаты магния разлагаются по реакции:

MgCО3 = MgO+CО2

Глинистые примеси в карбонатных породах при обжиге реагируют в твердом состоянии с окислами магния и кальция, влияя на качество получаемой обожженной извести.

На практике для качественного обжига карбонатов температуру печи доводят до 1000-1300 градусов Цельсия /точно требуемая температура может быть определена путем снятия и изучения дериватограммы представительной пробы известняка, подлежащего обжигу/.

При обжиге чистого кальция его вес уменьшается на 10-12%. Обожженная порода весьма пориста.

Глина, содержащаяся в карбонатных породах, состоит главным образом из минерала каолинита /Аl2O3х nSi02x mН20, где n=1-4, а m=1-5/.

В результате реакций в твердом состоянии при высокой температуре образуются алюминаты и силикаты кальция - СаОхА12Оз и 2CaОxSiО2. Эти силикаты и алюминаты кальция обладают способностью гидравлического твердения, /т.е. твердения в воде/, в то время как окиси кальция и магния способны твердеть на воздухе. От количественного соотношения тех или иных веществ в обожженном материале зависит - является ли полученное вещество воздушным или гидравлическим вяжущим. Если глинистых примесей в породе менее 8%, то получается воздушная известь, а при большом количестве - гидравлическая известь. В воздушной извести СаО и MgO содержится в количестве до 90-95%, а СаОхА12Оз и 2CaOxSi02 - не более 10%.

В гидравлической извести алюминаты и силикаты окиси кальция содержатся в количестве до 70-80%.

Обожженная известь называется «комовой». Она после получения или поступает на помол или гасится водой. Гашение водой происходит по реакции:

СаО + Н2O = Са[ОН]2 + 15,64 ккал /277ккал на 1 кг извести/.

При этом тепла выделяется так много, что известь при гашении кипит, поэтому часто негашеную известь называют «известью-кипелкой». После гашения известь как бы распушивается и называется «пушенкой». Окись магния /периклаз/ гидратируется медленно по реакции:

MgO + Н2О = Mg[OH]2.

Эта реакция часто запаздывает при гашении извести и может завершаться уже в изделии /например, в силикатных кирпичах/. В зависимости от количества воды, используемой при гашении извести, она гасится «в тесто» /при большом количестве воды/ или «в пушенку» /при малом количестве воды/. В производственных условиях это осуществляется в специальных аппаратах - гидраторах.

Твердеет воздушная известь на воздухе в известково-песчаных растворах в результате реакции:

Са[ОН]2 + СO2 = СаСО3 + Н20

Прочность образцов раствора гидравлической извести состава 1:3 /известь:песок/ на сжатие может достигать 20-70 кгс/ см2 и более через 28 суток твердения.

Воздушная известь дает растворы меньшей прочности.

^ 3. Экспериментальная установка



Эксперимент производится в лабораторной муфельной печи, имеющей температуру нагрева - до 1000 градусов Цельсия.

4. Эксперимент

1. Взвешивается 200г /Р1/ воздушно-сухой дробленой карбонатной породы

/куски размером до 30 мм/ конкретного месторождения в фарфоровом жаропрочном тигле.

2. Проба ставиться в муфельную печь. Печь включается и температура доводится до 950 градусов Цельсия. (Термическая диссоциация СаСОз - около 900 градусов Цельсия, а MgCО3 - 750 градусов Цельсия; в производственных условиях при обжиге в печном пространстве температуру доводят до 1000-1300 градусов Цельсия)

3. По достижении в печи температуры 950 градусов Цельсия печь выдерживается включенной 0,5 часа, а затем выключается и ей дают остыть до комнатной температуры.

4. Из печи извлекается обоженная известь и проба взвешивается /Р2/.

5. Определяются потери П при прокаливании в %:

Р = Р12;

П = [12)/Р1]*100, % = ∆Р/Р1*100%

6. Определяется сортность извести по показателю потерь при прокаливании

(в зависимости от минерального состава исследуемых карбонатных пород)

с помощью табл. 3:

Таблица 3




Кальциевая известь

Магнезиальная или доломитовая известь




сорт

сорт




1

2

3

1

2

3

Величина потерь П, %

5

7

10

7

10

13

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев В.А. «Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов», Учебное пособие. М., изд. ВШ., 1978 г.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Опишите химические реакции обжига карбонатных пород, гашения обожженных пород и твердения воздушной извести на воздухе.

2. Каковы прочностные характеристики известково-песчаных материалов.

3. При какой температуре производится обжиг карбонатных пород с целью получения воздушной извести.

4. Как определяют потери веса при обжиге карбонатных пород и как по ним определяется сортность извести.
Лабораторная работа № 4

^ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА ИЗ ГИПСОВОГО КАМНЯ

1. Цель работы.

В ряде случаев в качестве минеральных отходов может оказаться гипсовый камень, который является сырьем для получения строительного гипса - одного из воздушных вяжущих, широко применяющегося при производстве гипсовых и гипсобетонных изделий, штукатурных растворов, отливки моделей в фарфорово-фаянсовом производстве. Целью работы является изучение процесса получения строительного гипса (минерального вяжущего) из гипсового камня.

2. Теория.



Гипсовый камень (CaSO4*2H2О) бывает в чистом виде и в виде природной смеси гипса с глиной («гажа»). При нагревании до температуры 140-170 градусов Цельсия гипс разлагается по реакции:

CaS04 * 2H20 = CaSO4 * 0,5H2O + 1,5Н20.

При этом получают строительный гипс β - модификации. Если гипсовый камень нагревают в атмосфере водяного пара в автоклаве при температуре 125 градусов Цельсия и давлении 1,3 атмосферы, то можно получить гипс с более крупными кристаллами α модификации, чем гипс с кристаллами β - модификации. Такой гипс при затворении дает материал большей прочности, чем строительный гипс и называется высокопрочным.

Гипс α - модификации в 3-4 раза прочнее строительного гипса β -модификации. В производственных условиях термообработку гипсового камня ведут в специальных варочных котлах. При этом следует знать, что при температуре 200 градусов Цельсия двуводный гипс полностью отдает кристаллизационную воду, переходя в безводный сульфит кальция CaSО4 -растворимый ангидрит (медленно схватывающееся, медленно твердеющее минеральное вяжущее, ухудшающее строительные свойства гипсового вяжущего).

Процесс твердения гипсового теста происходит по реакции:

CaSО4 * 0,5Н2О + 1,5Н2О = CaSО4 * 2Н2О.

Кристаллы CaSО4 * 2Н20 в процессе твердения срастаются, образуя прочный гипсовый камень. Прочность гипсового камня зависит от тонины помола гипса и количества воды, взятой для его затворения (для затворения строительного гипса необходимо 50-70% воды по весу гипса). Сушка изделий из гипсового вяжущего производится при температуре 65-70 градусов Цельсия (при более высокой температуре двуводный гипс начинает разлагаться, снижая прочность изделий).

Все характеристики строительного гипса (густота гипсового теста, тонина помола, прочность образцов-кубиков и т.п.) определяются согласно ГОСТ 125-70. Предел прочности при сжатии кубиков гипса составляет согласно ГОСТ 125-70:

для 1 сорта - 55 кгс/см2;

для 2 сорта - 45 кгс/см2;

для 3 сорта - 35 кгс/см2 через 1,5 часа после приготовления раствора.

^ 3. Экспериментальная установка.

Эксперимент проводится с использованием муфельной печи, дробленого до крупности - 10 мм гипсового камня, фарфоровой ступки и прибора Вика.

4. Эксперимент.

Проба гипсового камня массой 300-500г, раздробленного до крупности 10 мм, закладывается в фарфоровый тигель и нагревается в муфельной печи до температуры 170 градусов Цельсия, при которой выдерживается в течении 0,5 часа, а затем остывает в закрытой печи до комнатной температуры.

Обожженный гипсовый камень размалывается в порошок в фарфоровой ступке. 200-250г полученного порошка затворяются 100-125г воды путем засыпки порошка в воду в специальной миске. Все веса записываются. На приборе Вика (рис.2) определяются сроки схватывания полученного гипса. Для этого подвижный металлический стержень 1 с закрепленной на нем иглой 3 устанавливается так, чтобы стальная игла /диаметр иглы - 1,1 мм, длина - 50мм/ соприкасалась с поверхностью стеклянной пластинки 5, помещенной на основе прибора и записывают показания стрелки прибора на измерительной шкале прибора. Затем стержень поднимают в крайнее верхнее положение и фиксируют стопорным винтом.

На стеклянную пластинку помещают эбонитовое или латунное кольцо высотой 40±0,5 мм и диаметрами: верхним 65±5 мм, нижним 75±5 мм. В кольцо наливают приготовленное для испытания гипсовое тесто и выравнивают поверхность раствора линейкой или ножом на уровне верхней кромки кольца. Стержень 1 плавно, придерживая рукой, опускают до тех пор, пока игла 3 не соприкоснется с поверхностью стеклянной пластины. Испытания 

проводят через каждые 30 секунд, поднимая стержень с иглой до уровня верхней поверхности гипсового раствора в кольце и при каждом опускании стержня, меняя место прокалывания иглой гипсового раствора, а также следя за тем, чтобы не погнуть иглу при опускании стержня.

Началом схватывания гипса считается момент, когда игла первый раз не дошла до поверхности стекла на 1-2мм - при этом фиксируется время от момента затворения до момента начала схватывания. Концом схватывания считают промежуток времени от начала затворения до момента, когда игла погрузилась в гипсовое тесто не более чем на 0,5 мм при свободном опускании стержня прибора Вика. Вес стального стержня с иглой в приборе Вика - 120г. Пробу гипсового раствора необходимо получать путем постепенного высыпания в воду навески гипса в течении 30 секунд и размешивая при этом ее до получения однородной массы, которую потом выливают в кольцо прибора Вика. Результаты эксперимента записываются по форме:
Прибор Вика. Температура обжига гипсового камня -......градусов Цельсия.

Масса взятого гипса.....г. Количество взятой воды......г.

Продолжительность высыпания гипса в воду и перемешивания пробы ......сек.
Отсчеты по прибору Вика:

Опускание иглы .... мин ....с. Показания прибора.....мм.

10...........................................................................

Начало схватывания через......мин (tн).

Конец схватывания через.......мин (tк).

Испытания проводятся как минимум три раза и по результатам испытаний определяется средняя величина искомых параметров (tн и tк).

Начало схватывания гипса должно наступать не ранее, чем через 4 минуты после затворения водой, а конец - не ранее чем через 6 минут и не позднее 30 минут. Ускорить схватывание можно, добавляя в гипсовое тесто молотый гипсовый камень, поваренную соль, сульфат натрия. Замедлить схватывание можно водным раствором столярного клея, сульфитно-спиртовой бардой и т.п. При твердении гипсовое тесто увеличивается в объеме до 1%, что используется при формовочных работах.

Тонкость помола для 1 сорта гипса соответствует остатку на сите № 0,2 (918 отв./см2) по весу - не менее 15%, для 2 сорта - 20%, 3 сорта - 30%.

Гипсовые изделия водостойкостью не обладают /растворимость двуводного гипса в воде составляет 2,05 г/л/. Повысить водостойкость гипсовых изделий можно, добавляя в гипсовое тесто известь, молотый шлак, портландцемент или водные эмульсии некоторых синтетических смол.

Добавки замедлителей и ускорителей времени схватывания гипса обычно вводятся в количестве 0,5 - 2 % от массы гипса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хигерович М.И., Горчаков Г.И., Рыбьев И.А. и др. «Строительные материалы», учебник, изд. литературы по строительству, М., 1970 г.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Опишите химию процесса получения гипсовых вяжущих из гипсового камня.

2. α- и β- модификации гипса - дайте характеристики этих модификаций и способы получения их.

3. Опишите способ определения сроков схватывания гипсового вяжущего.

4. Опишите химию процесса твердения гипсового вяжущего.
Лабораторная работа № 5

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СОСТАВА И МОДУЛЯ КРУПНОСТИ ПЕСКА

1. Цель работы.



Пески часто оказываются отвальными породами - особенно при ведении вскрышных работ при открытой добыче полезных ископаемых. Одновременно пески являются сырьем для получения многих строительных материалов - строительных растворов, бетонов и многих других. Качество песка во многом зависит от его зернового состава. Целью данной работы является ознакомление с процессом определения пригодности песка в зависимости от параметров его зернового состава для использования в качестве компонента шихты при приготовлении бетонов и песчаных растворов.

2. Теория.

Чтобы получить высококачественный бетон, песок в его составе должен состоять из зерен различной величины (от 0,14 до 5 мм) - так, чтобы они укладывались в массе бетона с минимальным количеством промежутков между ними (ГОСТ 8736-77). Это позволяет снизить количество цемента, требуемого для получения плотной бетонной массы, так как цементный раствор в бетонной массе заполняет пространство между зернами щебня и песка. График зернового состава песка в бетоне представлен на рис. 3.

На нем отображена область песков, соотношение размеров зерен которых позволяет допустить их к использованию в составе бетона. При необходимости возможно улучшение качества песков по этому показателю добавлением в них песка тех или иных фракций. Зерновой состав песка в бетоне численно характеризуется величиной его модуля крупности Мк и не должен отличаться от заданной кривой просеивания более чем на ±0,1 %. Для обычного бетона модуль крупности песка должен быть в пределах 2,1-3,25. Вычисляется он по формуле:

Мк = (А2,51,250,630,3150,14)/100,

где Аn - полные остатки пробы песка на ситах в процентах.

В зависимости от величины М по ГОСТ 8736-77 песок подразделяется на крупный (М - выше 2,5), средний (М = 2-2,5), мелкий (М = 1,5-2) и очень мелкий (М = 1-1,5). В качестве заполнителей для бетона и материалов для устройства дорожных одежд должны использоваться только крупный, средний и мелкий пески, а для строительных растворов может применяться также и очень мелкий песок.

^ 3. Экспериментальная установка.

Для проведения экспериментов используется стандартный набор сит или установка для автоматического определения гранулометрического состава, а также весы.

4. Эксперимент.

Среднюю пробу песка, прошедшего через сито с отверстиями диаметром 5мм, весом около 0,5-0,6кг высушивают до постоянного веса и просеивают через сита с отверстиями диаметром 2,5мм, 1,25мм, 0,63мм, 0,315мм и 0,14мм или пропускают через автоматическую установку по определению грансостава. Остатки песка на каждом сите взвешивают с точностью до 0,1%. По результатам взвешивания вычисляют частный и полный остатки песка на данном сите и модуль крупности М всего песка. При этом частным остатком ai на каждом сите называют отношение массы остатка к массе всей просеиваемой навески в процентах:

ai = (Gi/G)/100,%,

где аi - частный остаток на i-м сите, %; Gi - масса остатка на данном сите, г; G - масса всей просеиваемой навески, г.

Полным остатком на каждом сите называют сумму частных остатков на всех ситах с большим, чем в данном сите размером отверстий в %, плюс остаток песка на данном сите в %:

Ai = а2,5 +........+ ai, %,

где а2,5 +........+ аi - сумма частных остатков песка на ситах с диаметром

отверстий от 2,5мм до I;

ai - частный остаток песка на i-м сите, %.

Модуль крупности песка (без фракций гравия с зернами крупнее 5мм)



Мк - это частное от деления на 100 суммы полных остатков песка на всех ситах (2,5мм, 1,25мм, 0.63мм, 0,315мм и 0,14мм). Его вычисляют с точностью до 0,1% по формуле:

Mк = (A2,5+A1,25+A0,63+A0,315+A0,14)/100.

Результаты записываются в табл.4

Таблица 4

Остатки на ситах

Диаметр отверстий в сите, мм

Проходят через сито диаметром 0,14 мм




0,5

5

3,15

2

1




Частные а, %



















Полные А, %



















По полученной величине модуля крупности песка Мк определяют его класс крупности и возможную область применения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хигерович М.И., Горчаков Г.И., Рыбьев И.А., и др. «Строительные материалы», учебник, изд. Лит-ры по стр-ву, М., 1970 г.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Что такое «модуль крупности» песка и как его величина влияет на его применимость для использования в составе бетона,

2. Дайте аналитическое определение модуля крупности песка.

3. Как по величине Мк классифицируются пески.

4. Что такое «частный» и «полный» остатки на ситах при определении грансостава песка.

5. Опишите последовательность операций при определении модуля крупности песка.
Лабораторная работа № 6

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

1. Теория.

Многие минеральные отходы горной промышленности представляют собой мелкодисперсный материал (хвосты обогатительных фабрик, минеральная пыль и т.д.)- Для решения вопросов о возможности их утилизации необходимы сведения в том числе и об их гранулометрическом составе.

Определение гранулометрического состава мелкодисперсных минеральных масс с выделением в них мелких фракций производится ареометрическим методом, т.е. при помощи ареометра.

Ареометр - стеклянный поплавок со шкалой.

Ареометрический метод основан на измерении концентрации суспензии, изменяющейся во времени по мере выпадения из нее более крупных минеральных частиц (суспензия - смесь взвешенных твердых частиц в жидкости). Этим методом определяют содержание в грунте частиц мельче 0,5мм. Фракции крупнее 0,5мм определяют ситовым методом.

Действие ареометра основано на законе Архимеда. При постоянном объеме тела (ареометра), погруженного в жидкость, более тяжелой жидкости будет вытеснено меньше, а более легкой больше. Значит, в легкую жидкость ареометр будет погружаться на большую глубину, а в тяжелую на меньшую.

Следовательно, чем больше концентрация суспензии, тем меньше глубина погружения ареометра. При отстаивании суспензии частицы грунта осаждаются на дно цилиндра и концентрация суспензии уменьшается, а ареометр постепенно погружается глубже.

Для определения гранулометрического состава ареометрическим методом используются ареометры со шкалой 0,995-1,030 и ценой деления 0,001 (рис.4). Ввиду трудоемкости работ и малого количества времени ареометрический метод проводится с сокращением - до определения частиц мельче 0,05мм. Подробное описание ареометрического метода дано в ГОСТ 12536-79.



По закону Стокса скорость осаждения частиц в жидкости V может быть определена по формуле:

V= 29gr2γ-γжη см/сек,
где g - ускорение силы тяжести;

r - радиус части пород в суспензии;

γ - удельный вес породы, частицы которой находятся в суспензии;

γж - удельный вес жидкости(воды);

η- вязкость жидкости (воды);

Для воды η = 1,8 мНс/м2 Путем преобразования ее можно получить следующую формулу для определения диаметра частиц породы d:

d =√AV, мм.

А= 1800 ηγ-γω*981; V= HT;

здесь Н - путь частиц при оседании в суспензии в см;

Т - время падения частиц в сек.;

η- вязкость жидкости;

γ - удельный вес породы, частицы которой находятся в суспензии;

γω - удельный вес жидкости.

Формула эта легла в основу построения номограммы для расчета диаметра частиц при ареометрическом анализе.

Ареометрический метод принят совещаниями по исследованиям грунтов в 1940 и 1957 гг. в качестве основного метода гранулометрического анализа грунтов в строительных целях.

^ Описание ареометра. Ареометр (см. рис.4) представляет собой запаянную стеклянную трубку (стержень) с расширенным нижним концом (луковицей). В луковице помещается груз (дробь), залитый сургучом или мастикой для того, чтобы опущенный в воду ареометр сохранял вертикальное положение. В стержень ареометра вставлена шкала с нанесенными делениями (в нашем случае - от 0,995 до 1,030). Размеры ареометра чаще всего следующие: длина стержня 180-190мм, диаметр стержня 5мм, длина луковицы 160мм, наибольший диаметр луковицы 30мм. Все ареометры одинаковыми сделать практически невозможно, поэтому для расчета диаметра выделяемых частиц ареометры тарируют (ГОСТ 12536-79).

^ Отсчеты по ареометру. Для удобства работы с ареометром сначала по его шкале берут упрощенный отсчет R0, отбрасывая единицу, и переносят запятую на три знака, записывая показания следующим образом:

ареометр погружен до деления 1,000; R0=0

ареометр погружен до деления 1,001; R0=l

ареометр погружен до деления 1,002; R0=2

ареометр погружен до деления 1,015; R0=15

ареометр погружен до деления 1,020; R0=20

Для расчета гранулометрического состава минеральной массы в упрощенный отсчет R0 вводят поправку на температуру суспензии при испытании.

Для ареометров заводского изготовления, тарированных по верхнему краю мениска, поправку на высоту мениска не вводят.

Поправка на температуру. Если температура суспензии, при которой производится измерение, отличается от 20°С, то поправку на температуру вводят с соответствующим знаком (±) по табл.5.

Таблица 5

^ Температурные поправки к ареометру


Температура суспензии, ºС

Поправка к отсчету по ареометру

Температура суспензии, ºС

Поправка к отсчету по ареометру

Температура суспензии, ºС

Поправка к отсчету по ареометру

Температура суспензии, ºС

Поправка к отсчету по ареометру

10,0

-1,2

15,0

-0,8

20,0

0,0

25,0

1,0

10,5

-1,2

15,5

-0,7

20,5

0,1

25,5

1,1

11,0

-1,2

16,0

-0,6

21,0

0,2

26,0

1,3

11,5

-1,1

16,5

-0,6

21,5

0,3

26,5

1,4

12,0

-1,1

17,0

-0,5

22,0

0,4

27,0

1,5

12,5

-1,0

17,5

-0,4

22,5

0,5

27,5

1,6

13,0

-1,0

18,0

-0,3

23,0

0,6

28,0

1,8

13,5

-0,9

18,5

-0,3

23,5

0,7

28,5

1,9

14,0

-0,9

19,0

-0,2

24,0

0,8

29,0

2,1

14,5

-0,8

19,5

-0,1

24,5

0,9

29,5

2,2



















30,0

2,3

^ 1. Экспериментальная установка.

В состав необходимого для эксперимента оборудования входят: аналитические и технические весы, ареометр со шкалой 0,995-1,030, набор сит с отверстиями размером от 10 до 0,5 мм, сушильный шкаф, чашка фарфоровая, коническая колба вместимостью 750-1000мл, воронки, мерный цилиндр вместимостью 1 л и другое оборудование по ГОСТу.

2. Эксперимент.

Порядок работы. Подготовка пробы для анализа ареометрическим методом, определение гранулометрического состава минеральной массы ареометром.

Отсчеты по ареометру берут:

через 1мин после отстаивания для определения частиц мельче 0,05мм;

через 30 мин после отстаивания для определения частиц мельче 0,01мм;

через 3 ч после отстаивания для определения частиц мельче 0,005мм.

Суммарное содержание фракций мельче данного размера может быть определено по следующей формуле:

γ = γ /(γ- 1)*[(100-K)/m]*R,

где γ - удельный вес грунта, г/см3 (определяется лабораторным путем или принимается по справочным данным, исходя из минерального состава исследуемой массы);

К - содержание частиц грунта крупнее исследуемых фракций, %;

m - масса абсолютно сухой пробы грунта для анализа ареометрическим методом (частиц мельче 0,5мм),г;

R - отсчет по ареометру со всеми поправками. (R = Rm±)

Подготовка пробы. Берут навеску воздушно-сухого грунта массой 200г, пропускают через набор сит с отверстиями 10:5:2:1:0,5мм и определяют содержание каждой фракции. Данные записываются в табл.6.

^ Данные ситового анализа

Таблица 6

Фракция, мм

Частные остатки

Примечание




г

%




>10







Фракции крупнее 0,5 мм К = %

10-5










5-2










2-1










1-0,5










<0,5







Мелкозема А, %

Всего

200,0

100,0




Расчет содержания частиц мельче 0,5мм «мелкозема» производится по разности А=100-К,

где К - процентное содержание частиц крупнее 0,5мм.



Частицы грунта мельче 0,5мм - «мелкозем» - перемешивают в поддоне и способом квартования берут среднюю пробу массой: для супесчаных грунтов 40г, для суглинистых 30 г, для глины 20г. Перед испытанием грунт должен быть проверен на коагуляцию (ГОСТ 12536-79). Коагуляция -способность коллоидных частиц свертываться в воде и выпадать в хлопьевидный осадок. Дальше будет рассмотрен пример, когда грунт не коагулирует.

Взятую навеску помещают в коническую колбу, доливают 10-кратным количеством дистиллированной воды и взбалтывают. Затем в колбу добавляют 1 см3 25%-ного раствора аммиака, замеряют температуру суспензии и интенсивно взбалтывают суспензию мешалкой в течении 1 мин (до полного равномерного перемешивания суспензии).

Для определения частиц размером < 0,05 мм отсчет по ареометру берут через 1 мин после отстаивания суспензии. Для этого ареометр опускают за 10 с до назначенного времени так, чтобы он не касался стенок цилиндра. Упрощенный отсчет R0 по ареометру берут по верхнему мениску, после чего ареометр вынимают из суспензии и хранят в цилиндре с дистиллированной водой. Все полученные результаты заносят в журнал (табл.7). Расчет фракций мельче 0,5мм ведется по формуле:

x= nч(nч-1)*(100-К) m*R,

Пример расчета частиц мельче 0,5мм

Ареометр № 2

Общая навеска грунта m1 = 200 г

Объем цилиндра - 1000мл

Плотность частиц грунта nч = 2,67г/см3

Масса пробы абсолютно сухого грунта m = 30г.

Оборудование. Аналитические весы; ареометр со шкалой 0,995÷1,030; набор сит с отверстиями от 10 до 0,5 мм; сушильный шкаф; чашка фарфоровая; коническая колба ёмкостью 1000 мл; воронка; мерный цилиндр ёмкостью 1 л; флакон 25%-го раствора аммиака.

Таблица 7

^ Результаты ареометрического анализа

Дата и время замера

Номер опыта

Время отстаивания от начала опыта

Упрощенный отсчет по ареометру

Температура суспензии ºС

Поправка на температуру

Отсчет с поправкой на температуру

Диаметр частиц, мм

Содержание мельче данного размера, %

Фракции

Содержание фракций xi

T1




Т

R0

t

mt

R

d

λ

мм

%




1

30 сек













<0,5







Х1=

23,05

2

1 мин

5,6

22

0,4

6,3

<0,05

32

<0,05

Х2=32

9 ч

3

30 мин













<0,01







Х3=

20 мин

4

3 ч













<0,005







Х4=

Примечание. При дальнейшем выделении фракций грунта (после фракции < 0,05) ареометром берут пробы < 0,01мм через 30 мин от начала опыта и отсчет с поправкой на температуру. Пробу < 0,005мм берут через 3 часа от начала опыта и производят отсчет с поправкой на температуру. Затем производят расчет всех фракций: 0,5÷0,05; 0,05÷0,01; 0,01÷0,005; < 0,005мм.

ЛИТЕРАТУРА



1. Чаповский Е.Г. «Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов», М., Недра, 1966 г.

^ ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ

1. Что такое «ареометр» и как он работает?

2. Физическая сущность ареометрического метода определения

гранулометрического состава тонкодисперсных пород.

3. Для чего применяется раствор аммиака в эксперименте по ареометрическому определению гранулометрического состава тонкодисперсных пород?
Лабораторная работа № 7

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ДРОБИМОСТИ ЩЕБНЯ (ГРАВИЯ)

1. Цель работы.

Значительный объем пустых пород, закладываемых в отвалы горных предприятий, может быть использован для получения щебня (ГОСТ 8267-75), широко используемого в строительстве для различных целей. К щебню при этом предъявляется ряд требований, которым он должен удовлетворять и которые необходимо определить, чтобы ответить на вопрос - пригодны ли данные минеральные отходы для использования их в качестве сырья для получения щебня.

Одним из таких показателей является величина прочности каменного материала, маркируемая по дробимости его при сжатии (раздавливании) в специально изготовленном цилиндре.

2. Теория.

По крупности щебень делят на несколько фракций: 5-10, 10-20, 20-40 и 40-70 мм.

Для определения дробимости щебня выбирают одну из фракций, просеяв щебень через набор сит.

Из остатка на каждом сите, отбирают пробу для испытания. Каждую фракцию испытывают отдельно. Отобранную пробу высушивают при температуре 105-110 градусов Цельсия до постоянного веса.

3. Экспериментальная установка.

Для определения марки щебня (гравия) по дробимости применяют стальной цилиндр со съёмным дном и плунжером (рис.5). При проведении испытаний на фракциях 5-10 и 10-20 мм диаметр внутреннего пространства цилиндра должен быть равен 75 мм.

4.Эксперимент.

Для испытания берут навеску щебня в 400 г и помещают в испытательный цилиндр. В цилиндр вставляют плунжер и помещают собранное устройство на нижнюю плиту пресса. Повышают давление пресса на 100-200 кгс в секунду (10-20 МПа), доводя давление до 5 тс. После этого снимают цилиндр с нижней плиты пресса. Из цилиндра высыпают раздробленную массу пород и просеивают её через набор сит.

Остаток горных пород исследуемого щебня (гравия) на данном сите взвешивают и величину показателя дробимости (Др.) определяют с точностью до 1% но формуле:

Др.= G1-G2G1*100, %

где G1 - навеска пробы щебня (гравия), г;

G2 - масса остатка горных пород на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня (гравия), г.

Показатель дробимости Др. определяют как среднее арифметическое двух параллельных испытаний.

Если в щебне две и более смежные фракции, то Др. определяют как средневзвешенное результатов испытания отдельных фракций.

Марку щебня по дробимости определяют по табл. 8 и 9:


Таблица 8

^ Марка щебня осадочных горных пород

Марка щебня (гравия)

Др. (потеря в массе при испытании), %

1200

до 6

100

7-8

800

9-10

600

11-14

400

15-24

300

25-28

200

29-35


Таблица 9

^ Марка щебня изверженных и метаморфических горных пород

Марка щебня (гравия)

Др. (потеря в массе при испытании), %

1200

до 16

1000

17-20

800

21-25

600

26-34


Параметры устройства для определения марки щебня (гравия) даны в табл. 10 в мм:
Таблица 10

Д

d

d1

L

L1

87

75

73

75

70


Лабораторная работа № 8

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИРАЕМОСТИ (ИЗНОСА) ЩЕБНЯ В ПОЛОЧНОМ БАРАБАНЕ (ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ)

1. Цель работы.

Одним из основных показателей, которые определяют область применения щебня в строительных работах (в частности - при строительстве автодорог) и возможность применения тех или иных горных пород для получения щебня путем дробления крупноблочных горных пород, является величина истираемости (износа) щебня в полочном барабане (или шаровой мельнице). По величине этого показателя определяется - удовлетворяет ли испытываемый материал требованиям ГОСТ 8267-75.

2. Теория.

По величине показателя истираемости при испытаниях в полочном барабане в соответствии с ГОСТ 8267-75 щебень бывает марок И-1, И-2, И-3 и И-4. При этом потеря в массе щебня при испытаниях в полочном барабане составляет от 25 до 60% (см. табл. 13).

Величина истираемости щебня важна при рассмотрении вопросов о его транспортировке от мест изготовления к месту использования, так как в результате истирания частиц щебня возможно снижение его качества из-за образования значительного количества мелких частиц пород.

^ 3. Экспериментальная установка.

Испытания проводятся на полочном барабане (или шаровой мельнице - рис. 6), в который закладывают стальные шары диаметром около 48 мм и массой 405-450 г каждый, после чего барабан мельницы закрывают и вращают его со скоростью 30-33 оборота в минуту. Количество закладываемых шаров и общее число оборотов барабана в процессе одного испытания щебня (гравия) определяют по таблице 11 в зависимости от выбранной для испытания фракции щебня (гравия).

4. Эксперимент.



Пробу щебня в количестве 10 кг рассеивают на фракции 5-10, 10-20, 20-

40 и 40-70 мм и испытывают каждую фракцию отдельно по 2,5 кг каждой фракции.

Таблица 11

Размер фракции, мм

Количество шаров

Число оборотов барабана

5-10

8

500

10-20

11

500

20-40

12

1000

40-70

14

1000

После испытания содержимое барабана высыпают и просеивают через сита с отверстиями 5 мм и 1,25 мм. Величину веса остатков на ситах складывают. Показатель истираемости вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле:

И= G-G1G*100, %

где G - масса пробы щебня, г;

G1 - суммарная масса остатков на контрольных ситах (ситах с диаметрами отверстий 5 и 1,25 мм) после просеивания пробы, обработанной в барабане, г.

Испытания проводят два раза с разными пробами одного и того же щебня и показатель И определяют как среднее арифметическое двух испытаний.

При испытании материала, состоящего из нескольких фракций, показатель И вычисляют как средневзвешенное результатов испытания отдельных фракций. В зависимости от величины износа исследуемого щебня в полочном барабане щебень и гравий подразделяют на следующие четыре марки: И-1, И-2, И-3 и И-4, которые должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 12 и 13:

Таблица 12

^ Требования к маркам щебня по величине износа

Марка

Осадочные карбонатные породы

Износ (потеря в массе при испытании на барабане), %

Изверженные, метаморфические и др. осадочные (кроме карбонатных) породы

И-1

до 30

до 25

И-2

31-40

26-35

И-3

41-50

36-45

И-4

51-60

46-55


Таблица 13

^ Требования к маркам гравия по износу

Марки

Износ (потеря в массе при испытании на барабане), %

И-1

до 20

И-2

20-30

И-3

30-40

И-4

40-50

ВОПРОСЫ К ДОПУСКУ ПО ЛАБ. 7 и 8

1. Что такое «дробимость» («износ») щебня (гравия) и как маркируется этот материал по его величине?

2. Расскажите порядок проведения эксперимента по определению дробимости (износа) щебня (гравия) в полочном барабане (шаровой мельнице).

3. Как маркируется щебень (гравий) по величине дробимости (износу)?

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 8267-75 «Щебень из естественного камня для строительных работ».

2. ГОСТ 82-69-75 «Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытания».
РИСУНКИ



Вопросы к зачёту по лабораторным работам дисциплины «Складирование и утилизация минеральных отходов горных предприятий»

Дайте определение свойству глин «пластичность глины». На каком приборе определяется величина пластичности глины?

Классификация глин по величине их пластичности. Напишите формулу для определения показателя пластичности глины.

Дайте определение показателю «воздушная (огневая) усадка глины.

Дайте физическое объяснение явлению уменьшения размеров образца глины-сырца при её сушке карбонатных пород с целью получения воздушной извести.

Напишите формулы для определения воздушной и огневой усадки глины.

Опишите химические реакции, протекающие при обжиге карбонатных пород, гашении обожжённых пород и твердения воздушной извести на воздухе.

При какой температуре производится обжиг карбонатных пород с целью получения воздушной извести. Как определяется сортность извести по потери веса при обжиге карбонатных пород.

Опишите химию процесса получения гипсовых вяжущих из гипсового камня.

Дайте характеристики альфа и бета модификаций гипса и опишите способы их получения.

Опишите способ определения сроков схватывания гипсового вяжущего.

Опишите химию процесса твердения гипсового вяжущего. Что такое «модуль крупности» песка и как его величина влияет на применимость его для использования в составе бетона. Дайте аналитическое определение модуля крупности песка. Как по величине модуля крупности классифицируются пески. Что такое «частный» и «полный» остатки на ситах при определении модуля крупности песка.

На каком физическом процессе основан ареометрический метод определения грансостава мелкодисперсных горных пород.

Для чего при ареометрическом методе определения грансостав тонкодисперсных горных пород в суспензию добавляют воду с аммиаком.

Что такое землеёмкость складирования минеральных отходов

и от каких параметров зависит её величина.

Критерии эффективности формы отвалов минеральных

отходов.

Схемы намывного, наливного и намывного с картовым намывом дамб хвостохранилищ.

Критерии безотходности технологических процессов добычи и переработки минерального сырья. Типы банков минеральных отходов и их назначения. Технический и биологический этапы рекультивации отвалов их назначение и содержание.

Экологическая характеристика технологии - её аналитическое определение и численные значения в области добычи и переработки минерального сырья.




Скачать файл (362.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru