1.1.6 Определение удельной поверхности дисперсных материалов
О дисперсности порошкообразных материалов судят по величине их удельной поверхности, за которую принимают суммарную поверхность зерен, заключенных в 1 г. От удельной поверхности минеральных вяжущих (цемента, гипса) зависит водопотребность, сроки схватывания и твердения. Рядовые цементы марок 300÷400 имеют удельную поверхность 2500÷3500 см2/г (250÷350 м2/кг), а высокомарочные и быстротвердеющие марок - 500÷600 – 3500÷5500 см2/г (350÷550 м2/кг).
Определение удельной поверхности дисперсных материалов производится на приборе ПСХ-2 (рисунок 1.2) по методу Товарова. Принцип действия прибора основан на зависимости воздухопроницаемости порошка от величины его удельной поверхности. Чем больше удельная поверхность порошка, тем медленнее будет проходить воздух через слой материала, заключенного в кювете прибора.
Для определения удельной поверхности отвешивают 10-20 г порошкообразного материала, высыпают в кювету, на дно которой предварительно кладется кружок из фильтровальной бумаги, вырезанный по внутреннему диаметру кюветы. Таким же кружком навеска порошка прикрывается сверху. После этого в кювету вставляют плунжер и тремя нажатиями ладони уплотняют в ней слой порошка. Высоту слоя замеряют по миллиметровой шкале, находящейся на внешней поверхности кюветы и планке плунжера.
Рисунок 1.2 – Прибор ПСХ-2 для определения удельной поверхности дисперсных материалов:
1 – резиновая груша; 2 – манометр; 3 – кювета; 4 – плунжер; 5 - кран
Записывают температуру опыта. Из резиновой груши нажимом удаляют воздух, после чего осторожно открывают кран прибора, чтобы жидкость плавно поднялась до уровня верхней полоски манометра, затем кран закрывают. Время опускания жидкости в манометре между рисками 1-2 замеряют по секундомеру.
Удельную поверхность Sу рассчитывают по формуле
,
(1.3)
где К – постоянная прибора для рисок 1-2 (указана в паспорте);
Р – величина навески, г;
Т – время опускания жидкости в манометре между делениями 1-2, с.;
М – определяют по таблице, имеющейся при приборе, которая зависит от температуры проведения опыта и высоты уплотненного слоя порошка h.
Зная величину удельной поверхности материала Sу, можно определить средний размер зерна по формуле
,
(1.4)
где Д – средний размер зерен, мк;
ρц– истинная плотность цемента, г/см3.
1.2 Основные свойства природных и искусственных каменных материалов
1.2.1 Структурные свойства
Основными структурными характеристиками материала, во многом определяющими его технические свойства, являются плотность и пористость. Для пористых материалов это средняя и истинная плотности, для плотных материалов с нулевым водопоглощением (металлы, стекло и др.) - истинная плотность.
1.2.1.1 Определение средней плотности материала
Средней плотностью называют массу единицы объема материала в естественном состоянии, т.е. с порами и пустотами:
,
(1.5)
где m – масса сухого образца или изделия, г (кг);
V – объем образца или изделия, см3 (м3);
ρ0 – средняя плотность, кг/м3 (г/см3).
Для определения основных свойств из испытуемого материала изготавливают образцы – кубы или цилиндры. У цилиндров диаметр должен быть равен высоте. Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 °C до постоянной массы и взвешивают с точностью до 0,1 г. Объем образцов определяют двумя способами. Объем образца правильной геометрической формы определяют замерами штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. В расчете объема используют средние арифметические значения трех измерений (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 – Схема измерения образцов: а – кубов, b – цилиндров
Объем образца неправильной геометрической формы определяют, пользуясь объемомером, изображенным на рисунке 1.4. Объемомер заполняют водой и, поворачивая стекленную трубку в пробке, сливают ее избыток, добиваясь выравнивания уровня воды в сосуде и сливном в конце трубки. Затем предварительно насыщенный водой образец, обтертый отжатой влажной тряпкой, осторожно опускают в объемомер, а вытесненную воду собирают в мерный цилиндр. Объем вытесненной воды соответствует объему тела неправильной геометрической формы.
Рисунок 1.4 – Схема определения объема образца
неправильной и правильной геометрических форм