Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ОЦЕНКА НЕОДНОРОДНОСТИ ЧАСТИЦ ПО КРУПНОСТИ

Неоднородность материала, транспортируемого потоком воды, играет значительную роль в формировании потока гидросмеси, его кинематических и динамических характеристик, к которым в первую очередь относятся величины гидравлических сопротивлений, пульсационных характеристик и значения критических скоростей.

Вникая в смысл и значение фактора неоднородности, следует признать, что важной его характеристикой должно быть отклонение размеров твердых частиц от некоторого их среднего значения. Нерешенным пока остается вопрос, как выбрать такую характеристику, которая однозначно характеризовала бы состав данного зернистого материала, причем эта характеристика должна быть удобной для введения ее в состав расчетных формул гидротранспорта, поскольку разнородность грунта в значительной мере определяет столь важные параметры гидротранспорта, 4 величины потерь напора и критической скорости. Различные авторы по-разному называют фактор неоднородности: одни — коэффициентом неоднородности, другие — коэффициентом разнородности. Здесь принят термин «коэффициент разнородности зернистого материала».

Существует несколько предложений о представлении этого коэффициента, причем наиболее распространенными являются следующие.

Это выражение впервые было применено для оценки фильтрующих сред в задачах о движении жидкостей в пористых средах.

При оценке неоднородности среды в задачах фильтрации учитывают, что чем разнороднее грунт, тем более вероятно, что наиболее мелкие частицы разместятся в порах между крупными, в результате чего пористость, а следовательно и фильтрационная способность среды, уменьшатся.

Коэффициент разнородности определяется как отношение диаметра частиц, соответствующего 60% содержания фракций по кривой гранулометрического состава, к диаметру частиц, соответствующему 10% содержания фракций по той же кривой. В проблему гидротранспорта и движения наносов этот коэффициент перенесен без достаточных обоснований.

Использование модуля однородности Крамера. Модуль однородности Крамера представляет собой отношение площади, ограниченной кривой гранулометрического состава зернистого грунта, которая расположена от начала координат до точки, соответствующей 50%-ному составу по оси ординат, к площади, ограниченной частью кривой, которая находится выше точки 50%-ного содержания:


Модуль однородности Крамера обладает следующими свойствами:

для однородных по крупности частиц его величина равна единице;

при однородном распределении крупностей (когда график гранулометрического состава представлен прямым лучом, выходящим из начала координат системы d—Р) его величина равна Уз;

добавление более мелких или более крупных частиц к данной грунтовой смеси способствует уменьшению его величины.

Недостаток модуля однородности Крамера — его неоднозначность, т. е. можно иметь любое число грунтовых смесей, которые будут иметь одинаковый коэффициент однородности у, но транспортироваться в водном потоке они будут неодинаково.

Оценка неоднородности грунтовой смеси по асимметрии кривых распределения крупностей частиц. Доказано, что если в течение длительного времени дробить монолит какой-либо породы, то логарифмы размеров образовавшихся частиц будут удовлетворять нормальному закону распределения случайных величин — закону Гаусса. Отклонение от этого закона графически выражается асимметрией кривой распределения логарифмов крупностей, т. е. отклонением ее от нормальной (симметричной) кривой распределения.

Существуют различные методы оценки асимметрии кривых распределения. Например, можно пользоваться отношением разности среднеарифметического и срединного (медианного) диаметров частиц к среднеквадратичному (стандартному) отклонению крупностей — от арифметического среднего, причем среднеквадратичное отклонение принимается как разность крупностей, соответствующих 84 и 16% содержания по кривой гранулометрического состава данного зернистого материала. Можно полагать, что статистический подход к определению окажется наиболее верным.

Использование коэффициента неоднородности Шоклича. Шоклич предложил определять коэффициент разнородности зернистого материала по кривой гранулометрического состава (см. рис. 93), представляя этот коэффициент как отношение


В то же, под кривой гранулометрического состава.

Коэффициент разнородности Шоклича также не является однозначной характеристикой естественных зернистых грунтовых смесей.

Использование коэффициента разнородности А. П. Юфина. Анализы многих песков, взятых из различных карьеров (Нагатинских, Люберецких, Хорошевских, Дмитровских’ Куйбышевских, Волгоградских, Каховских! Цимлянских и др.), показали, что нехарактерными являются крайние фракции разнородных по крупности песков в количестве не более 10% общей массы песка. Поэтому в качестве характеристики разнородности принято отношение диаметра частиц, соответствующего 90% на кривой гранулометрического состава, к диаметру, соответствующему 10% на той же кривой, т. е.


Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб и доп М., Стройиздат, 1974, 223 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики