Песок характеристики: гост, плотность, удельный вес, свойства, добыча, состав, лицензия, паспорт качества

Содержание

Тех характеристики песка среднего

Техническая характеристика на песок для строительных работ

 гост 8736-93

1.Класс песка по зерновому составу: .............................. .1 класс
2.Группа песка по крупности: ...........................................   «средний»
З.Модуль крупности песка: .......................... Мк свыше 2,0 до 2,5
4.ПолныЙ остаток при рассеве песка на сите с сеткой 0,63:   свыше 30 до 45 %
5.Содержание зерен крупностью менее 0,16 мм: ........................          ДО 5 %
6.Содержание зерен крупностью свыше 10 мм: ...........................          до 0,5 %
7.Содержание зерен крупностью свыше 5 мм: ..........................             до 5 %
8.Содержание пылевидных и глинистых частиц .........................             до 1 %
9.Насыпная плотность в состоянии естественной влажности       1630 кг/м3
10.Коэффициент фильтрации песка ................................... 7 м/сут
11.Минералого-петрографическиЙ состав песков (преобладающее содержание):
   кварц 54,09 - 68,54 % 

   гранит 10,31 - 13,83 %
   полевой шпат 7,07 -7,97 %  
   известняк     6,13 - 7,96 %  
   доломит          0-2,91 %  
   кремнистые породы 1,24 - 1,98 % 
   кварцит           0,21 - 0,39 % 
   слюда           0-0,63 %
   песчаник     0,05 - 0,92 %
   сланец, гнейс     0-0,38 %
   глауконит  0-0,18 %
   гидроокислы железа  0,04 -0,25 %
   гидроокислы рудные   0,07 -0,27 %
   акцессорные минералы   0,26 -- 0,56 %

12.ХимическиЙ состав:

Sl02

Al2O3

Fe203

Тi02

СаO

MgO

SO3

К2O

Na2O

П.П.П.
1000 C

Сумма

Содержание
СО2

СаCO3

78,26

6,48

1,45

0,12

5,89

0,70

0,12

0,96

0,64

5,35

99,97

4,92

11,2

13. Содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимого в щелочах - не более 50 ммоль/л.
14.Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SОз колеблется от 0,1 0­0.30 %.
15.Содержание в песке органических примесей (гумусовых веществ) при обработке раствором (гидрооксида натрия - жидкость над пробой светлее эталона.
16.Истинная плотность зерен песка 2,62 - 2,65 г/см.куб.
17.Класс песка по удельной эффективной активности естественных радионуклиидов 1 класс применения до 370 Бк/кг.

Продукция сертифицирована в Системе «Мосстройсертификация» и соответствует Государственным нормативным документам.

 

Информация на сайте носит информационный характер
и не является договором оферты.
Вся информация размещенная на сайте является собственностью
ЗАО "Мансуровское карьероуправление".
Любая перепечатка информации с данного сайта
возможна только с письменного разрешения
ЗАО "Мансуровское карьероуправление".
Напишите нам для получения дополнительной информации.

Характеристики мелкого песка: главные свойства материала

Главная > Часто задаваемые вопросы > Свойства песка > Характеристики мелкого песка

Мелкий песок – это сыпучий строительный материал природного или искусственного происхождения, размер зерен которого находится в пределах до 2 мм. Этот материал – один из самых востребованных на строительном рынке.

Песок разделяется по видам в зависимости от способа и места добычи.

В нашем регионе добывают следующие его разновидности:

Несмотря на различия в способах получения мелкозернистого материала, его свойства обычно оценивают по одинаковым критериям. Для этого песок подвергают лабораторным испытаниям.

На основании исследований его классифицируют по следующим свойствам:

  • Модуль крупности
  • Зерновой состав
  • Содержание пылевидных и глинистых частиц
  • Содержание глины в комках
  • Класс
  • Пористость
  • Влажность
  • Коэффициент фильтрации
  • Насыпная плотность
  • Радиоактивность

О них поговорим далее.

Модуль крупности

Модуль крупности определяется по проценту полного остатка на ситах и напрямую зависит от зернового состава материала. Это важное свойство для мелкого песка. Он чаще всего используется в отделочных работах, и чем меньше его составляющие, тем однороднее будет смесь.

Чтобы наглядно продемонстрировать, о чем речь, посмотрите на фото ниже:

Слева расположен крупнозернистый материал, а справа – мелкий песок. Если внимательно приглядеться к их песчинкам, можно заметить, что в образце с мелкой фракцией зерна лежат друг к другу плотнее, образуя материал практически однородной консистенции. Для некоторых строительных работ это очень важно.

Согласно ГОСТу, относительно значения показателя модуля крупности, мелкий песок делится на следующие группы:

  • Мелкий (1,5-2)
  • Очень мелкий (1,0-1,5)
  • Тонкий (0,7-1,0)
  • Очень тонкий (меньше 0,7)

В скобках указано значение модуля крупности для каждой группы.

В нашем регионе добывается материал с показателем модуля крупности от 1,17 до 2,3.

Зерновой состав

От этого показателя зависят модуль крупности и класс песка.

Зерновой состав исследуется по двум критериям:

  • Полные остатки на ситах
  • Содержание зерен определенной крупности

Полные остатки на ситах определяются путем просеивания пробы сырья на ситах ячейками диаметром:

  • 2,5 мм
  • 1,25 мм
  • 0,63 мм
  • 0,315 мм
  • 0,16 мм
  • Менее 0,16 мм

Для мелкого песка установлен показатель полного остатка на сите 0,63 мм, который равен 10-30%. В нашем регионе он варьируется в диапазоне от 27,7 до 30%. Сумма процентного соотношения полных остатков на каждом из сит, разделенная на 100, дает значение показателя модуля крупности.

Содержание зерен размером более 10 мм, более 5 мм, менее 0,16 мм влияет на определение класса песка. ГОСТом установлены доли содержания зерен от 5 до 20%. В Свердловской области песок, содержащий зерна крупностью более 10 мм, отсутствует.

Остальные показатели варьируются в пределах следующих значений:

  • Более 5 мм – 4,4-0,32%
  • Менее 0,16 мм – 8,9-2,8%

По этим данным можно сделать вывод, что весь реализуемый в нашем регионе мелкий песок относится к первому классу.

Содержание пылевидных и глинистых частиц

Этот показатель также влияет на установление класса песка: чем меньше в нем примесей, тем лучше его производственные показатели. Мелкие кусочки пыли и глины негативно сказываются на сцеплении материала, что может привести к снижению качества цементного раствора и отделочной смеси.

ГОСТом установлено, что мелкий песок должен содержать не более 5 % пылевидных и глинистых частиц. В сырье нашего региона показатель достигает 2%, что, опять же, позволяет отнести его к первому классу.

Содержание глины в комках

Мелкий песок используется для изготовления ЖБИ-изделий и цементного раствора, поэтому наличие глины в нем нежелательно. Материал в комках отрицательно сказывается на качестве готовых конструкций.

Максимальная доля примесей глины в комках, согласно государственным стандартам, не должна превышать 0,5%. Песок, добываемый и производимый в Свердловской области, соответствует этому параметру.

Класс песка

Как уже говорилось выше, на этот показатель, по ГОСТу, влияют три фактора: процент содержания зерен крупностью 0,16-10 мм, пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках.

В нашем регионе добывается песок и первого, и второго классов. Материал первого класса используется в производстве конструкций высокой прочности, второго – в качестве элемента бетонного раствора и для подушки автомобильных дорог.

Показатели для песка первого класса:

  • Процент фракций размером до 10 мм – 0,5-10%
  • Пылевидные и глинистые частицы – 3%
  • Глина в комках – 0,35%

Показатели для мелкого песка второго класса:

  • Процент фракций размером до 0,16-10 мм – 0,5-20%
  • Пылевидные и глинистые частицы – 5%
  • Глина в комках – 0,5%

Насыпная плотность

Значение насыпной плотности — это соотношение объема и массы мелкого песка. Чем выше плотность, тем больше его вес. Этот показатель важно учитывать при расчете потребности в строительных материалах.

Насыпная плотность зависит от нескольких показателей:

  • Влажности
  • Пористости
  • Наличия примесей

В нашем регионе показатель этого свойства у мелкого песка варьируется от 1 412 до 1 420 кг/м3.

Подробнее об этой характеристике читайте на странице Насыпная плотность сыпучих материалов. Показатели насыпной плотности у разных видов песка вы можете найти на нашей странице Насыпная плотность песка (сравнительные характеристики).

Радиоактивность

От радиоактивности напрямую зависит область применения строительных материалов. В соответствии с этим показателем, ГОСТ устанавливает четыре класса безопасности. Первый класс, радиоактивность которого не должна превышать 370 Бк/кг, может быть использован в любом строительстве.

В мелком песке Свердловской области удельная эффективная активность естественных радионуклидов находится в пределах этой нормы, не превышая ее, что позволяет отнести его к первому, самому безопасному классу.

Мелкий песок – востребованный в разных сферах (строительной, дорожной) материал. Лабораторные исследования, которые проводятся с нашими материалами, подтверждают их безопасность и качество.

О свойствах других материалов читайте в наших статьях:

Если вы хотите узнать о разновидностях песка, рекомендуем следующие страницы:

О том, как добывают песок, читайте здесь:

О том, как можно использовать песок и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:

В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды песков по фракциям:

В продаже имеются следующие разновидности карьерного песка:

В продаже имеется кварцевый песок:

Если вы хотите купить речной песок, рекомендуем следующие страницы:

У нас вы также можете купить эфельный песок:

Характеристики крупного песка: свойства материала

Главная > Часто задаваемые вопросы > Свойства песка > Характеристики крупного песка

Крупный песок – это продукт распада осадочной горной породы, размер зерен которого находится в пределах от 2,5 до 3,5 мм.

В зависимости от того, каким образом был добыт материал, его классифицируют на несколько категорий. Например, он может быть карьерным, речным, эфельным, намывным, искусственным, песком из отсевов дробления. Стоит сразу же отметить, что в нашем регионе, в Свердловской области, добывают только один вид – карьерный крупнозернистый песок.

Качества материала определяются в лаборатории. Это необходимая процедура, позволяющая понять, для каких работ подходит крупнозернистый песок. Поэтому о свойствах мы поговорим подробнее.

Итак, к основным характеристикам крупного песка относят:

  • Содержание пылевидных и глинистых частиц
  • Содержание глины в комках
  • Класс песка
  • Модуль крупности
  • Зерновой состав
  • Насыпную плотность
  • Радиоактивность

Остановимся на каждой более подробно.

Содержание пылевидных и глинистых частиц

Содержание в песке посторонних частиц влияет на его качество. Так, например, пыль увеличивает плотность материала, а глина обладает вяжущей и склеивающей особенностями. Поэтому наличие в песке и того, и другого нежелательно.

В ГОСТе прописано, что содержание пылевидных и глинистых частиц в крупнозернистом материале не должно превышать 3% от общей массы. Песок нашего региона соответствует норме. Его показатели колеблются в пределах 0,8-3%.

Определить загрязнение песка можно, сжав материал в руке. Чем больше в материале посторонних примесей, тем грязнее будет ваша ладонь.

Содержание глины в комках

Наличие глины – это еще один показатель, способный значительно ухудшить качество песка и загрязнить его. Чем выше процент спрессованной до состояния комков глины в материале, тем хуже дренажные свойства сырья. Именно поэтому ГОСТом установлено значение этого показателя от 0,25 до 0,5%.

В песке нашего региона комковой глины нет, а это значит, что такой материал можно без проблем использовать, например, для изготовления бетонных растворов.

Класс песка

Эта характеристика является индикатором качества песка. Всего класса два: первый и второй. К материалу первого класса требования более жесткие, так как обычно его используют в производстве опорных конструкций. Показатели второго, соответственно, чуть хуже.

Свойство определяется по нескольким показателям: зерновому составу песка и наличию в нем примесей.

Показатели I класса:

  • Содержание зерен крупностью 5 и 10 мм не превышает 5% и 0,5% соответственно
  • Пылевидные и глинистые частицы содержатся в количестве не более 2%
  • Содержание глины в комках – не более 0,25%

II класс характеризуется содержанием:

  • Зерен крупностью 5 и 10 мм – 20% и 5% соответственно
  • Пылевидных и глинистых частиц – не более 3%
  • Глины в комках – до 0,5%

В нашем регионе добывают песок обоих классов. Первый используют для более ответственных работ (возведение несущих конструкций, фундаментов и инженерных сооружений), а второй – для менее серьезных (в дорожном строительстве, благоустройстве территорий, отсыпок).

Модуль крупности

Значение этого показателя определяется в лаборатории. Для этого берется опытный образец и с помощью сит делится сначала на три группы в соответствии с зерновым составом, а потом на шесть – по показателям полного остатка на ситах. Именно они и играют в исследовании ключевую роль. Модуль крупности представляет собой среднее арифметическое из этих значений.

Согласно ГОСТу, крупный песок бывает двух категорий:

  • Крупный (с модулем крупности 2,5-3,0)
  • Повышенной крупности (с показателем 3,0-3,5)

У материала, представленного у нас в продаже, значение этого показателя колеблется в пределах от 2,54 до 3,1.

Зерновой состав

Как и модуль крупности, эту характеристику выявляют в лаборатории методом просеивания. Чтобы определить зерновой состав материала, необходимо сложить два показателя: полный остаток на ситах и содержание зерен определенной крупности.

Для первого анализа берутся сита с размерами ячеек:

  • 2,5 мм
  • 1,25 мм
  • 0,63 мм
  • 0,315 мм
  • 0,16 мм
  • Менее 0,16 мм

Опытный материал просеивается, а результаты переводятся в проценты.

В нашем регионе показатели для крупного песка следующие:

  • 2,5 мм – 8,8-22,0%
  • 1,25 мм – 25,2-41,8%
  • 0,63 мм – 47,6-67,35%
  • 0,315 мм – 76,2-89,0%
  • 0,16 мм – 96,0-97,5%
  • Менее 0,16 мм – отсутствуют

Государственным стандартом установлено значение полного остатка на сите с размером ячеек 0,63 мм, и для данной разновидности оно не должно превышать 75%. По данным, приведенным выше, видно, что крупнозернистый песок, представленный у нас в продаже, соответствует установленной норме.

Второй анализ (содержание зерен определенной крупности) по ГОСТу подразумевает наличие частиц:

  • Выше 10 мм – не более 5%
  • Выше 5 мм – не более 15%
  • Менее 0,16 мм – не более 15%

Он позволяет на начальном этапе отсеять песчинки большого и очень мелкого диаметров, а также определить их процентное соотношение.

Показатели песка, добываемого в нашем регионе:

  • Выше 10 мм – 0,0-0,2%
  • Выше 5 мм – 1,8-8,7%
  • Менее 0,16 мм – 3,8-4,0%

Как мы видим, он полностью соответствует установленным нормам.

Почему именно такой размер имеет значение? Если мы взглянем на общую массу песка, то заметим, что зерна размером более 5 мм – это практически камни, а фракции меньше 0,16 мм – пыль. И те, и другие способны ухудшить качество производимых из песка изделий.

Насыпная плотность

Это свойство определяет, какова масса одного кубического метра песка. На него также влияют влажность и пористость (количество пустот, в которых задерживается вода). Материал, насыщенный влагой, весит больше.

Для сухого песка среднее значение насыпной плотности 1430-1579 кг/м3. Если показатель выше, то материал очень влажный, а если ниже – данные, скорее всего, неверны.

Подробнее об этом свойстве читайте на странице Насыпная плотность сыпучих материалов. С показателями насыпной плотности у разных видов песка вы можете познакомиться на нашей странице Насыпная плотность песка (сравнительные характеристики).

Радиоактивность

Не стоит пугаться, тот или иной радиационный фон присущ любому природному ископаемому. Главное здесь – степень содержания активных радионуклидов.

В крупнозернистом песке, представленном у нас в продаже, радиоактивность колеблется от 14,6 до 189,2 Бк/кг. Он относится к первому, наиболее безопасному классу (там порог до 370 Бк/кг), и его показатели значительно ниже установленной нормы. Это значит, что он может использоваться даже в строительстве детских учреждений, больниц.

Подводя итог, скажем, что крупный песок, который мы продаем, обладает хорошими свойствами. Он экологически чистый и абсолютно безвредный. Содержание пыли и глины в нем – в пределах нормы, поэтому он подходит даже для ответственного строительства.

О свойствах других материалов читайте в наших статьях:

Если вы хотите узнать о разновидностях песка, рекомендуем следующие страницы:

О том, как добывают песок, читайте здесь:

О том, как можно использовать песок и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:

В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды песков по фракциям:

В продаже имеются следующие разновидности карьерного песка:

В продаже имеется кварцевый песок:

Если вы хотите купить речной песок, рекомендуем следующие страницы:

У нас вы также можете купить эфельный песок:

Характеристики песка, виды и классификация, происхождение

Виды и классификация песка строительного назначения — это набор характеристик, по которым определяется пригодность материала к применению в различных видах строительных работ. Основные отличия песков состоят в происхождении, минеральном составе, размере и форме зерен, плотности массы и способности пропускать через себя определенное количество воды в течение суток.

Основываясь на этих данных, можно сделать вывод о пригодности материала, при этом характеристика песка по условиям хранения позволяет установить, как и в течение какого времени песок может храниться в определенных условиях без потери основных свойств. Примером тому служит речной песок в мешках — однородный, установленной крупности зерна, имеющий определенные характеристик в рамках требований ГОСТ и способный сохранять свое состояние при длительном хранении.

Каким бывает песок

Классификация песка начинается с его происхождения. Материал может быть речным и морским, карьерным или искусственным, и это определяет его свойства и возможности применения в строительной практике или создании бетонных растворов.

Речной песок — наиболее востребованный в производстве бетонных изделий, создании дренажа, строительных конструкций методом отсыпки. Он обладает идеальной формой зерен, которые тысячелетиями обкатываются в массе и потоке воды, приобретая округлую форму. Это способствует образованию таким песком однородной массы с высокой фильтрацией, а в бетонном монолите песчинки создают в связке со щебнем прочную структуру с равномерно распределенной плотностью и прочностью. Мытый речной песок обладает высокой степенью чистоты, он не содержит посторонних клейких примесей.

Карьерный песок — может быть образован за счет длительной механической и ветровой эрозии скальных пород или при искусственном измельчении исходного материала, при производстве щебня и гравия. Зерна карьерного песка имеют выраженные неровности, они сцепляются между собой, образуя узлы неравномерной плотности. В массе такого материала могут встречаться глинистые и иные включения, что ограничивает область его применения, исключает возможность использования для дренажа или создания бетонных растворов.

Искусственный песок — результат механического измельчения материалов строительного происхождения. Имеет ценность как “балластная масса”, может использоваться для разбавления массива материала, что приводит к снижению стоимости и качества первичного песка.

Что отражают технические характеристики песка

Основные технические характеристики строительного песка отражают возможности его применения в определенных областях. Это список критериев, которые указываются в паспорте на каждую партию, и представляют интерес для заказчика, поскольку по ним можно определить пригодность материала и его соответствие заявленной цене.

Эти критерии:

  • модуль крупности песка показывает средний и преобладающий размер зерен в партии, он может колебаться в широких пределах и зависит от происхождения. минерального состава и метода добычи. Наибольшим спросом пользуются фракции речного песка с размером зерна от 2 до 3 мм;
  • коэффициент фильтрации — способность пропускать через себя определенное количество воды при ее естественном протекании вниз;
  • гигроскопичность — способность принимать влагу, которая зависит от естественной влажности материала, при этом пересыхание массы может привести к росту этого показателя;
  • механическая прочность — показатель, сходный с “маркой прочности” щебня, отражающий способность зерна не разрушаться при определенной нагрузке;
  • объемно-насыпная плотность указывает на количество зерен песка в кубическом метре, как правило технические характеристики природного песка для строительных работ соответствую показателю в пределах до 1500 кг/м куб.

Разброс приведенных здесь характеристик очень велик, поэтому следует ориентироваться на реальное применение песка в определенных условиях. С точки зрения проектного строительства, производства ЖБИ или создания бетонных растворов купить песок с доставкой в Москве стоит, выбирая из фракций материала речного происхождения, мытого песка, который обладает практически универсальными свойствами для строительства.

Похожие услуги

Подводно-технические работы

Обладая необходимыми средствами, механизмами и строительной техникой, специалисты компании «Флот Неруд» производят любые подводно-технические работы. Методы, особенности и характер водолазного обследования во многом зависят от поставленных заказчиком целей. Обладая необходимыми средствами, механизмами и строительной техникой, специалисты компании «Флот Неруд» производят любые подводно-технические работы. Методы, особенности и характер водолазного обследования во многом зависят от поставленных заказчиком […]

SDLG: спецтехника высокого качества

Компания SDLG является одним из крупнейших производителей спецтехники в Китае. По объемам производимой продукции она уступает только таким брендам, как XCMA, Liugong, Longgong. В течение последних пяти лет SDLG входит в пятьдесят лучших изготовителей фронтальных погрузчиков. При этом дата основания этой компании – 1972 год. Компания SDLG является одним из крупнейших производителей спецтехники в Китае. […]

Разработка котлована и вывоз мусора

Одним из видов строительных работ, которые часто проводятся, является разработка котлованов. Обустройство котлована – трудоемкий строительный процесс. Во многом от качества проведения работ на данном этапе зависит будущее строительства. Кроме того, необходимо учитывать то, что котлован и вывоз грунта – два неразрывных понятия, поэтому необходимо позаботиться не только о планировке строительной площадке, но и о […]

Основные характеристики строительного песка и его виды

Основные характеристики песка

 Крупность или зернистость песка. Модуль крупности (Мкр) – это одна из основных характеристик песка, которая определяет его дальнейшее использование в строительстве.

  • Песок повышенной крупности и крупный используют для изготовления бетонов, тротуарной плитки бетонных изделий.
  • Средний и мелкий песок – используется в кладочных и штукатурных работах, в изготовлении сухих смесей.
  • Очень мелкий, тонкий и очень тонкий песок применяют для изготовления мелкодисперсных веществ.

Радиационная активность песка

Чтобы песок можно было использовать в строительстве он должен соответствовать радиационным нормам, которые определят его дальнейшее применение. Песок в зависимости от значения удельной эффективности естественных радионуклидов, Аэфф применяют:

  • Аэфф до 370 Бк/кг – в строительстве жилых домов и общественных зданий
  • Аэфф от 370 до 740 Бк/кг – при строительстве дорог в пределах населенного пункта, также используют при возведении производственных зданий и сооружений
  • Аэфф от 750 др 1500 Бк/кг – при строительстве дорог вне населенных пунктов

Пористость песка – это показатель, характеризующий общий объем пор в теле материала. Другими словами это показатель характеризующий способность вмещать воду. Этот показатель зависит от объема пор, размера, однородности и окатанности зерен. Для песка этот показатель составляет от 6 до 52%

   

Водонепроницаемость – это характеристика материала, которая показывает, какое  максимальное давление способен выдержать материал, перед тем как  начать впитывать или пропускать через себя воду. Например, Степень водонепроницаемости бетона, а также раствора зависит от массы условий, но в частности, от количества цемента и размера зерен песка. Чем меньше цемента, тем слабее водонепроницаемость. Касательно песка, то песок, имеющий 25% зерен мельче 0,25 мм и 10% мельче 0,15 мм, обычно дает при составе 1:3 раствор значительной водонепроницаемости.

Какой песок используют в строительстве?

 Обычному человеку, который начал вести строительные работы, выбор песка покажется простым делом, купил строительный песок, вот тебе и универсальный материал, хоть на заливку бетона, хоть на кладку, хоть на штукатурку, но не все так просто, как кажется. Так как песок используется в строительстве домов и дорог, то к нему применяются требования ГОСТ 8736 – 2014, в строительной сфере используется два основных вида песка – это обычный карьерный песок, а также мытый (намывной) или морской. Обычный карьерный песок получают путем вскрытия верхних слоев земли, как правило, песок мелкозернистый, с небольшим содержанием глинистых структур. Применяют такой песок для ведения кладочных и штукатурных работ, так как он обладает высокой пластичностью и удобен в работе. Песок может иметь различные цвета, но, как правило, он желтого цвета. Такой песок отличает невысокая стоимость по сравнению с другими песками, из-за низких расходов по его добыче.

 

 Мытый песок – это песок прошедший обработку, который не имеет в себе примесей глины и пыли, как правило, он имеет крупнозернистую структуру. Применяют такой песок для заливки бетона, а также бетонных изделий. Также в строительстве используют морской и речной песок. Это песок, который получают с помощью гидромеханических устройств. Земснаряды извлекают песок со дна и уже на поверхности, в зависимости от состояния он будет проходить обработку в виде, просеивания или промывки. Следует заметить, что извлеченный песок практически не имеет примесей, глины и камней и поэтому может быть сразу использован в строительстве, также песчинки имеют однородную фракционность. Этот песок могут использовать для производства сухих смесей.

Каким цветом может быть песок. Разноцветный песок

 Данный материал может быть представлен разнообразной цветовой гаммой. В природе существует множество типовых окрасок песка: белый, матово-белый, светло-желтый, ярко-желтый, оранжевый, зеленоватый, красноватый и даже черного цвета. Окраска зависит от того типа пород, которые подвергались разрушению. Процесс образования новых частиц достаточно продолжительный. Песок, добываемый в карьерах, образовывался на протяжении многих тысячелетий. По составу он может быть однородным, т.е. представлен разрушением одной породы или мономинеральным, а так же разнородным или олигомиктовым (полимиктовым) состоящим из множества по составу пород. Как правило, он может состоять из следующих веществ: доломита и известняка, сульфата, соды, пегматита и полевого шпата, гранита, кварца, силиката, гальки, обломков раковин моллюсков, слюды, полевых шпатов, железной руды, кальцита, топазов, диоксида кремния, гранита и многих других видов минералов. 

Использование песка в строительной сфере

 Этот материал может использоваться в самых различных отраслях, начиная от строительства и заканчивая производством оптоволокна, фильтров, оформления газонов, производства стекла и изготовления декоративных фигурок, а в медицине он может использоваться для лечения болезней суставов. Но самым главным потребителем является предприятия строительной отрасли. Песок используется ими для отсыпки дорог, производства бетона, конструкций из железобетона, производства стекла, обработки различных материалов с помощью песчаной струи под высоким давлением.

плотность, вес, фракции.Песок карьерный гост 8736 93, паспорт.

Такая разновидность стройматериала, как карьерный песок добывается из открытых карьеров. Конкурентная цена, широкий диапазон использования, возможность повсеместной добычи (в любых регионах страны), позволили ему занять одну из ключевых ролей в строительном сегменте.

Данный сыпучий продукт залегает пластами в недрах на малой глубине, что облегчает его добычу. Залежи различной толщины образуются вследствие разрушения горной породы и изменения ее структуры. К характерным отличиям вещества причисляются следующие особенности: в составе присутствуют многочисленные разнородные, в том числе органические, примеси. Именно от количества добавок зависят физико-химические характеристики самого материала. Характер примесей зависит от региона расположения карьера и метода добычи: намывного или сеяного.

Песок карьерный: технические характеристики

К важным параметрам вещества, от которых зависит сфера его дальнейшего использования и конечный результат, относятся:

  1. Удельный вес карьерного песка
    Данный параметр указывает на вес стройматериала на единицу объема. Продукт с разными по размеру фракциями имеет допустимые стандартами значения:
    • для мелкофракционного варианта вес не должен превышать 1700-1800 кг/м3;
    • для состава со средними и крупными фракциями государственными стандартами допустимый вес составляет 1500-1600 кг/м3.
  2. Плотность карьерного песка
    В строительной индустрии используется термин «насыпная плотность», определяющий плотность продукта без утрамбовки и утряски. Данный показатель определен ГОСТ и равен 1650 кг/м3.
  3. Радиоактивность
    На этот показатель влияет месторасположение карьера. А сам показатель определяет сферу дальнейшего применения вещества. В гражданском строительстве используют материал только 1-го класса радиоактивности. В промышленном и дорожном строительстве нормы допускают применять 2-й и 3-й класс.
  4. Влажность
    Влажность и вес сыпучего вещества являются пропорциональными показателями. В случае возрастания влажности увеличивается вес. Допустимыми показателями считаются 6-7% влажности.
  5. Состав
    Песок карьерный ГОСТ 8736 93 не должен содержать примесей, более чем 4%.
  6. Пропускной коэффициент
    Этот показатель определяет водопропускную способность стройматериала. Оптимальный пропускной коэффициент – 7 м/сутки.
  7. Фракции
    Фракция карьерного песка – модуль крупности – считается одной из главных характеристик сыпучего материала. Размер фракции влияет на его водопропускные способности и расход стройматериала при изготовлении смесей.

Материал бывает:

  • крупнозернистым с фракциями более 2,5 мм;
  • среднезернистым с фракциями 2-2,5 мм;
  • мелкозернистым с фракциями 1,5-2 мм.

Все технические параметры и характеристики материала вносятся в специальный документ. Паспорт на песок карьерный предоставляется покупателю, а также представителям контролирующих структур по первому требованию.

Речной песок: характеристики, плотность, удельный вес

Для строительства немаловажную роль играет правильный выбор песка. Для этих целей может использоваться карьерный или речной. Первый образуется в результате дробления горной породы, в результате чего создаются угловатые крупинки, что способствует лучшему формированию бетонного раствора. Речной песок с округлыми частицами обладает меньшими адгезионными свойствами, но он не содержит глины, которая снижает сцепляемость материалов. Для того. Чтобы научиться правильно выбирать песок для строительных работ, можно ознакомиться с его свойствами.

Особенности материала

Для выполнения многих строительных работ (например, устройства фундамента или стяжки в доме) предпочтительнее использовать речной песок, который отличается хорошим качеством в отличие от карьерного или искусственного материала. Речной песок практически не содержит различных примесей, которые негативно сказываются на качестве раствора. В нем нет мусора и глины, поэтому такой материал можно использовать без предварительной очистки.

Речной песок может добываться двумя способами: из русла высохшей реки или со дна существующего водоема. Первый способ более дешевый, но при этом в материале может больше содержаться мусора, чем при его добывании вторым методом. Для того чтобы достать песок на дне водоема применяется специальная техника, но такой вариант обойдется довольно дорого. Более дешевый вариант – добыча песка в русле реки.

У производителя должна быть соответствующие документы, разрешающие проводить добычу песка. 

Карьерный песок обязательно необходимо промывать или просеивать. Из него также можно сделать идеально чистый материал, но это довольно трудоемкий процесс, поэтому проще сразу приобрести речной песок.

Речной песок отличается:

  • Гладкими и отшлифованными краями песчинок.
  • Круглой или овальной формой.
  • Преобладающими желтым и серым цветами.

Такой материал применяется не только для устройства бетонных стяжек, но и в ландшафтном дизайне. При добавлении песка в клумбу увеличивается воздухопроницаемость грунта, что позволяет создать красивый экстерьер здания.

Достоинства и недостатки

К достоинствам речного песка относятся:

  • Широкая сфера применения.
  • Обеспечение прочности конструкции, в состав которой он входит.
  • Долговечность изделия, если применяется качественный материал.
  • При изменениях микроклимата не вызывает аллергических реакций, что обеспечивает его экологичность.
  • Высокий уровень шумопоглощения, что является хорошим показателем при возведении бетонных стен.

Песок используется не только для бетонной стяжки жилого дома или изготовления столбчатого фундамента для забора, но и для таких видов работ:

  • Возведения стен дома.
  • Укладки дорожного полотна.
  • Создания отделочных материалов для ремонта (затирочных растворов, сухих смесей).
  • При производстве тротуарной плитки.
  • Во время устройства бордюров.
  • Для изготовления красок.

К основным недостаткам песка относится его свойство быстро оседать. Такое явление обуславливается тем, что песчаные частички имеют округлую форму, поэтому при скольжении друг об друга они скатываются вниз. Чтобы избежать такого оседания раствор необходимо постоянно помешивать.

Технические характеристики и свойства

Если говорить о модуле крупности, то песок подразделяется на мелко, средне и крупнофракционный. Последний наиболее дорогостоящий, но он может применяться для производства тротуарной плитки. Для создания бетонной стяжки может использоваться мелко и среднефракционный.

Речной песок может иметь в своем составе песчинки разного размера. Для получения однородной смеси используется специальное сито, отделяющее сначала самые мелкие фракции, затем средние. Стоимость непросеянного песка в несколько раз ниже, чем просеянного, на что также следует обращать внимание.

Качественный речной песок отличается такими свойствами:

  • Сыпучестью.
  • Плотностью.
  • Низким показателем влажности (не более 4%).
  • Влагонепроницаемостью (невысоким коэффициентом фильтрации — не более 5 м за сутки).
  • Высокой плотностью.
  • Гигроскопичностью.
  • Экологичностью.

Также песок абсолютно не подвержен воздействию микроорганизмов и грибкам. Этот материал абсолютно безвредный и имеет высокую стойкость к агрессивной среде.

При выборе песка для строительства необходимо обязательно обращать внимание на его технические характеристики. В идеале продукт должен соответствовать ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8735-88, в котором указаны его основные параметры:

  • Плотность.
  • Удельный вес.
  • Объемный вес.

При выборе песка следует особое внимание уделить этим трем показателям.

Плотность и удельный вес

Согласно проведенным исследованиям было установлено допустимое содержание органических примесей и глины в песке, превышение которых говорит о некачественном материале. Если плотность песка не превышает 1300 кг/м3, то это означает, что его можно смело использовать для строительства, ведь он содержит допустимое количество примесей.

Для определения удельного веса берется максимальное количество песка, которое можно поместить в единицу объема. Этот показатель учитывается для утрамбованного песка без воздушных прослоек. Для этого необходимо массу песка разделить на объем, который он занимает. В зависимости от характеристик песка этот показатель варьируется от 1300 до 1700.

Значения объемного и удельного веса могут отличаться, поэтому их обязательно нужно учитывать во время проведения строительных работ.

Объемный вес

Если в песке будут содержаться различные примеси, а также при наличии жидкости в материале, то это означает его объемный вес. Такой показатель говорит об естественном состоянии песка, который помещен в единицу объема. Поэтому следует обязательно учитывать объемный вес песка. Оптимальное значение – это 1600 кг песка на 1 м3. Сколько весит куб речного песка?

Как говорилось выше, кубический метр речного песка в среднем весит 1,3 – 1,7 т. Этот показатель зависит от следующих критериев:

  • Крупности частичек.
  • Наличия воздушных прослоек.
  • Влажности материала.

Крупность частичек сильно влияет на расход материала. Также имеет значение засыпка песка. Если он не утрамбовывается, то в занимаемом объеме будут иметься пустоты, что влечет за собой уменьшение массы относительно объема. Реальные показатели удельного веса всегда ниже показателей, полученных лабораторным путем.

Если используется влажный песок, то удельный вес будет значительно выше. Этот фактор стоит учитывать при использовании песка, который хранится на улице, а особенно в зимний период. Увеличение массы песка, который может содержать в себе лед, может увеличиваться на 10-15%. Согласно проведенным измерениям при увеличении влажности материала (например, если его влажность составляет 5%), то он вместо 1 м3 он будет занимать 1,4 м3. Но есть интересный момент: при достижении влажности 22% начинается резкое снижение занимаемого объема.

Чтобы легче было рассчитывать объем песка лучше использовать для работ сухой материал.

Согласно нормативным документам 1 метр кубический вмещает в себя от 1550 до 1700 кг песка. В среднем этот показатель равняется 1600 кг. Во время строительства удобно пользоваться ведрами для замеров сыпучих материалов. В среднем в 1 ведро вмещается 19,5 кг речного песка. Такие показатели актуальны для насыпного материала.

Советы профессионалов

Для строительства немаловажную роль имеет правильный выбор песка. Это обеспечит получение качественной и прочной постройки.  Для того чтобы не ошибиться с выбором нужно придерживаться советов профессионалов:

  • Содержание щебня не должно быть более 10 % от общей массы песка.
  • Сторонних примесей должно быть до 5%.
  • Использовать песок средних фракций (около 2 мм). Такой материал отличается высокими прочностными характеристиками и может смело применяться для возведения фундамента.
  • Для заливки небольшого бетонного основания допускается использование фракций от 1, 5 мм.
  • Песок размером частичек менее 1,5 мм лучше не применять для изготовления бетонного раствора, потому как он имеет низкую прочность.

Производитель должен указывать на упаковке песка его основные характеристики, в которые входит его крупность, минеральный состав, плотность, а также наличие примесей. Материал должен иметь светло-желтый, светло-серый или серый оттенки. Необходимо обращать внимание на наличие дополнительных добавок в песке, среди которых может быть противоморозное вещество, что актуально для создания бетонных стяжек в холодное время года.

Для того чтобы более подробно ознакомиться с выбором песка для бетона, а также какой лучший вариант для бетонирования можно просмотреть это видео

Чтобы проверить качество песка можно воспользоваться простым методом: в пластиковую бутылку на треть засыпать песок, остальной объем заполнить водой, затем встряхнуть емкость. Помутневшая вода будет говорить о том, что материал имеет много примесей. Наличие сторонних всплывших частичек означает наличие посторонних предметов, что является не очень хорошим признаком для строительства.

Такие рекомендации позволят разобраться в разновидностях речного песка и его особенностях. Знания об основных характеристиках этого материала помогут правильно сделать выбор и получить долговечное и качественное строение.

ТЕКСТУРНЫХ КЛАССОВ ПОЧВЫ

ТЕКСТУРНЫХ КЛАССОВ ПОЧВЫ

ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛАССА ТЕКСТУРНОГО КЛАССА ПОЧВЫ

Ред .: 30.10.2019

ПЕСОК ИЛИ МЯСНЫЙ ПЕСОК

Сухой: рыхлый, однозёрный; песчаный; комков нет или очень слабые.

Влажный: песчаный; образует легко крошащийся шар; не лента.

Мокрый: Недостаток липкости, но может проявляться слабое окрашивание глины (суглинистый особенно песок). Отдельные зерна можно увидеть и почувствовать при любой влажности условия.

ПЕСЧАНЫЙ ПРЕСС

Отдельные зерна можно увидеть и почувствовать почти под всеми условия.

Сухой: комки легко ломаются.

Влажный: от умеренно песчаного до песчаного; формирует шар, который стоит бережное обращение; ленточки очень плохо.

Мокрый: Определенно оставляет пятна на пальцах; может иметь слабую гладкость или липкость, но преобладает зернистость.

ЗАГРУЗКА

Это самая сложная текстура для размещения с тех пор, как все характеристики песка, ила и глины присутствуют, но ни одна из них не преобладает.Предлагает другие текстуры.

Сухой: комки немного трудно разбить; несколько грубоватый.

Влажный: образует плотный шар; ленточки плохо; может показать плохой отпечаток пальца.

Wet: песчаный; гладкая и липкая одновременно. Пятна пальцы.

ПОЛОШКА ИЛИ ИЛОНА

Зернистость песка хорошо маскируется другими частицами. (Текстура скорее всего ИЛОНА, там немного ИЛОНОВ.)

Сухой: комки умеренно трудно разрушаются и разрываются внезапно до мучнистый порошок, липкий к пальцам; показывает отпечаток пальца.

Влажный: на ощупь гладкий, гладкий, бархатистый или маслянистый; образует фирму мяч; может слегка ленточка перед разрывом; показывает хороший отпечаток пальца.

Wet: Гладкий, с некоторой липкостью от глины; пачкает пальцы.

ПЕСЧАНАЯ ГЛИНА

Сухой: комья ломаются с трудом.

Влажный: образует плотный шар, который умеренно сохнет; формы " ленты, с трудом выдерживающие собственный вес; отпечаток пальца может быть плохим или хорошим.

Мокрый: песчанистость песка и липкость глины примерно равны, маскирование гладкости ила; пачкает пальцы.

ГЛИНА

Сухой: комья ломаются с трудом.

Влажный: образует плотный шар, который умеренно сохнет; ленты неплохо, но ленты едва выдерживают собственный вес; показывает от хорошего к хорошему отпечаток пальца.

Мокрый: Умеренно липкий, с преобладанием липкости. зернистость и гладкость; пачкает пальцы.

ГЛИНА МОЛОЧНАЯ

Похож на SILT LOAM, но с большей липкостью глины.

Сухой: комья ломаются с трудом.

Moist: Хороший отпечаток пальца; образует плотный клубок; сушка умеренно жесткий; ленты «-1», которые могут быть довольно тонкими.

Влажный: оставляет пятна на пальцах; имеет липко-гладкое ощущение с небольшим песчанистость песка.

ПЕСЧАНАЯ ГЛИНА

Сухой: Часто комки, комья разбиваются только при очень сильном давлении.

Влажный: образует очень плотный шар, довольно трудно сохнет; показывает отпечаток пальца; сжимается в тонкую, длинную, немного шероховатую ленту.

Влажный: оставляет пятна на пальцах; облака воды; обычно довольно липкий и пластик, но в нем присутствует некоторая шероховатость.

ГЛИНА МОЛОЧНАЯ

Сухой: То же, что и ПЕСЧАНАЯ ГЛИНА.

Влажный: образует очень плотный шар; становится довольно трудно высыхать; показывает отпечаток пальца; выдавливается в тонкую длинную гладкую ленту.

Мокрый: пятна на пальцах, затуманивает воду, преобладает липкость. гладкость, зернистость практически отсутствует.

ГЛИНА

Сухой: комковатый, комья часто не могут быть разбиты даже при сильном воздействии. давление.

Moist: Образует плотный, легко формирующийся шар; очень тяжело сохнет; выдавливается в очень тонкую ленту длиной 2-3 дюйма.

Мокрый: оставляет пятна на пальцах, затуманивает воду; обычно очень липкий с липкость, маскирующая гладкость и шероховатость; мочится медленно.

Артикул

Сохранение природных ресурсов Служба (NRCS) Министерства сельского хозяйства США

Для получения дополнительной информации о нематодах, Перейдите в главное меню Nemaplex.

пляжей и песка | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Важность субстратов

Состав придонной среды обитания, или дна океана, является важным физическим фактором морской среды.Бентосные вещества, также известные как субстраты, могут включать песок, грязь, камни, щебень или валуны. Подложки важны, потому что они являются одновременно основой и продуктом окружающей среды. Субстраты влияют на физические и биологические процессы в местности. Субстраты также являются продуктом физических и биологических процессов в области.

Характеристики песка

Когда большинство людей думают о субстрате на краю океана, они думают о песке.Ученые изучают песок, чтобы узнать о биологических, химических и физических процессах в местности (рис. 5.23).


Пляжный песок может казаться довольно однородным, но на самом деле это сложная смесь веществ разных размеров. Когда ученые изучают песок, некоторые качества особенно полезны для определения типа песка. Эти качества включают цвет, текстуру и размер песчинок, а также их материальное происхождение. В целом наблюдения за песками можно разделить на три большие категории:

  1. наблюдения около размер ,
  2. наблюдения около формы и
  3. наблюдения о вероятном источнике песка.

По этим трем характеристикам ученые могут узнать о физических, химических и биологических процессах на пляже, с которого пришел песок.

Размер песка

Шкала Вентворта - это система, используемая для классификации отложений, включая песок, по размеру зерен. Слово осадок - это общий термин для обозначения минеральных частиц, например отдельных песчинок, которые образовались в результате выветривания горных пород и почвы и переносятся естественными процессами, такими как вода и ветер.В порядке убывания размера отложения включают валуны, гравий, песок и ил. При использовании шкалы Вентворта вещество, из которого состоит осадок, не входит в классификацию. Например, термин «песок» используется для обозначения отложений с размером зерен от 0,25 до 2 мм в диаметре (таблица 5.6), независимо от того, сделаны они из гранита или кремнезема. Отложения с меньшим размером зерен классифицируются как ил или ил, а отложения с более крупными зернами - как гравий или валуны. Не все отложения на пляжах относятся к песку! Например, на песчаных пляжах часто встречаются гранулы гравия (диаметром 2–4 мм), но они слишком велики, чтобы их можно было классифицировать как песок (Таблица 5.5).

Таблица 5.5. Шкала Вентворта - это шкала для классификации и описания отложений по размеру зерен.
Категория Тип Диаметр зерна
(мм)
Боулдер Валуны 250-100
Гравий Брусчатка 65-250
Prebbles 4-65
Гранулы 2-4
Песок Очень крупный песок 1-2
Крупный песок 0.5-1
Песок средний 0,25-0,5
Песок мелкий 0,125–0,25
Очень мелкий песок 0,0625–0,125
Грязь Ил грубый 0,031–0,0625
Ил средний 0,0156-0,031
Ил мелкий 0,0078-0,0156
Ил очень мелкий 0,0039-0,0078
Глина <0.0039
Пыль <0,0005

Понимание распределения размеров песчинок на пляже может помочь понять океанографические процессы, которые формируют береговую линию в определенной области. Например, волны высокой энергии, которые имеют более длинные волны, обычно создают поверхности пляжа с относительно аналогичным или однородным распределением частиц по размерам. Волны с меньшей энергией, которые имеют меньшие длины волн, имеют тенденцию создавать поверхности пляжа с более смешанным или неоднородным распределением частиц по размерам.В большинстве случаев пляжи, подверженные воздействию волн высокой энергии, имеют более крупные отложения, чем те, которые подвергаются воздействию волн меньшей энергии.

Другие факторы, помимо энергии волн, также определяют размер песчинок на пляже. Размер песчинок зависит от уклона пляжа. Например, чем круче пляж, тем крупнее песчинки. Это связано с тем, что более крупные частицы могут быть выброшены волнами выше по пляжу на крутых пляжах. Однако на более плоских пляжах песчинки, как правило, перекатываются взад и вперед и разбиваются на более мелкие кусочки.

На некоторых пляжах гранулометрический состав песка меняется в зависимости от расстояния от воды. Большая часть более мелких и мелких песчинок может быть поднята волнами или ветром вверх по пляжу, в то время как более крупные и крупные песчинки откладываются ближе к воде. Однако пляжи представляют собой сложную и очень изменчивую среду, и есть много областей, где такое распределение не наблюдается, потому что существует множество условий, которые влияют на размер и распределение песка. Дополнительные факторы, влияющие на размер песчинок, включают особенности прибрежного и морского дна, тип субстрата, источник песка, течения, воздействие ветра и форму береговой линии.

Знание гранулометрического состава пляжа важно не только для понимания экологии пляжа, но и для понимания того, как лучше всего восполнить песок на пляже, который подвергается эрозии. Гранулометрический состав образца песка может быть определен путем встряхивания его через набор сит. Сита - это контейнеры с сетчатым дном, которые могут фильтровать и разделять зерна осадка на группы по размеру (рис. 5.24). Стопка градуированных геологических сит; сито с наибольшими отверстиями сетки находится сверху, а сито с наименьшими отверстиями сетки - снизу.При встряхивании сит песок просыпается через ячейки разного размера. Более крупные частицы остаются на уровнях с более крупной ячейкой, а самые мелкие частицы падают через ячейки каждого размера до дна контейнера (рис. 5.24). Синий, черный, светло-зеленый и оранжевый кусочки на рис. 5.24 (A) - это фрагменты пластикового мусора.


Форма песка

Зерна песка определяются их составом и историей.Например, минералы образуют такие формы, как кубы или пирамиды, а кусочки ракушек в песке можно идентифицировать как часть организма. Однако минералы или ракушки отчетливой формы в песке трудно идентифицировать, потому что со временем они округляются и полируются в результате выветривания. Выветривание - это разрушение горных пород и минералов волнами, ветром и дождем. Когда ветер или волны перемещают частицы, такие как песок, частицы трутся друг о друга, стирая неровности и сглаживая поверхности.Вода от волн или дождя также изменяет частицы, растворяя растворимые вещества. Со временем эти процессы превращают крупные угловатые частицы в мелкие округлые песчинки (таблица 5.6).

Песчинки с пляжей с высокими волнами, как правило, более округлой формы, чем с пляжей с низкими волнами. На пляжах с крутыми склонами песчинки более угловатые, чем частицы на более плоских пляжах. На пологих пляжах песчинки, как правило, перекатываются взад и вперед, поэтому со временем они становятся более округлыми.

Карты зерна песка

Карточки с зернистостью песка

используются вместе с наборами сит для определения размера частиц песка, а также других характеристик песка. Хотя сита являются важными инструментами для количественного определения гранулометрического состава песка, у них есть недостатки. Сита большие, и их сложно переносить на удаленные участки поля, они требуют, чтобы песок был сухим, а просеивание песка требует времени. Карты песчинок используются в качестве быстрого инструмента для определения размера, сортировки и формы песчинок во время полевого анализа (рис.5.25). Карты зерна песка позволяют ученым легко определять размер песка в поле по шкале Вентворта. Ученые сравнивают песок на своем полевом участке с изображениями (слева от карты на рис. 5.26). Песок может соответствовать одному или нескольким классам размеров. На карточке на рис. 5.26 классы размеров обозначены прописными буквами: VC означает очень грубое, C - грубое, M - среднее, F - мелкое и VF - очень мелкое. Классы размеров соответствуют измерениям диапазона размеров в микронах. Обратите внимание, что 1000 микрон (или микрометров, обозначение μ или мкм) равняется 1 миллиметру.Таким образом, крупный песок C имеет размер от 500 микрон до 1000 микрон (или 1 мм). Карта зерна песка на рис. 5.26 также позволяет ученым отнести песок к стандартизированной шкале сортировки (плохой, средний, хороший или очень хороший) для описания состава песка и классифицировать песок по форме (угловой, субугловой, окатанный, округлый или хорошо). окружен), чтобы охарактеризовать волновое действие и выветривание площадки.

Источник песка

Определив компоненты песка, можно сказать, из чего он сделан.По источнику происхождения пески можно разделить на два типа: биогенный песок и абиогенный песок. Биогенные ( био = живые; генные = произведенные) компоненты являются живыми или некогда живыми компонентами окружающей среды. Абиогенные ( a = нет) компоненты являются неживыми химическими и физическими компонентами окружающей среды.

Абиогенные, или «литогенные» ( litho = камень) песчинки образуются при разрушении горных пород в результате выветривания и эрозии. Эрозия - это перемещение выветрившихся горных пород и минералов из одного места в другое. Абиогенные пески могут образовываться из горных пород континентальной коры или океанической коры земли. Континентальная кора включает большинство основных массивов суши в мире. Горы в континентальной коре состоят в основном из гранита. Минеральные пески, образующиеся при разрушении гранита, обычно содержат кварц, полевой шпат, слюду и магнетит. Минералы - это твердые вещества природного происхождения, состоящие из одного химического соединения.Например, кварц - это минерал, состоящий из химического соединения диоксида кремния (SiO 2 ). Для получения дополнительной информации о выветривании и эрозии см. Разделы «Дно океана» в модуле «Физические науки о воде» и «Химия морского дна» в модуле «Химические науки о воде».

Пески большинства пляжей на побережье континентальной части Соединенных Штатов, где кварц является наиболее распространенным и стойким компонентом, представляют собой кварцевые пески. В областях, где есть континентальные вулканы, также можно найти оливин и обсидиан (разновидность вулканического стекла).

Океаническая кора, состоящая из вулканического материала, называемого базальтом, способствует образованию другого типа абиогенного песка. Вулканические острова, лава от извержений вулканов и многие твердые субстраты, покрывающие морское дно, сделаны из базальта. Базальт богат металлосодержащими минералами, такими как железо и марганец, что делает базальт более плотным и темным по цвету, чем гранит. Базальт не содержит кварца, но содержит стойкие минералы, такие как оливин. Меньшие количества других менее стойких неорганических минералов, таких как магнетит или роговая обманка, также содержатся в базальтовых песках.Компоненты абиогенного песка перечислены в таблице 5.7.

Таблица 5.7. Общие компоненты абиогенного песка
Изображение Происхождение и описание абиогенного песка
Базальт . Потоки черной лавы - базальтовые. По мере разрушения они могут образовывать тускло-черные, серые или коричневато-красные зерна гравия и песка.
Полевой шпат .Полевой шпат имеет прозрачные, желтые или розовые квадратные кристаллы с гладким, глянцевым или жемчужным блеском.
Гранат . Гранаты представляют собой кристаллы кремния, часто янтарного или коричневого цвета. Некоторые из них светло-розовые, красные или оранжевые.
Гранит . Гранитные зерна обычно имеют цвет от светлого до розового, с оттенком соли и перца из минеральных кристаллов примерно одинакового размера.
Магнитные зерна минералов .Зерна магнитных минералов могут быть зернами железной руды, магнетита или других металлов. Эти зерна плотные и имеют тенденцию скапливаться на дне контейнеров. Кристаллы магнетита напоминают двойную пирамиду. Магнитные минеральные зерна в песке можно наблюдать, проводя магнит над образцом песка.
Слюда . Слюда образует блестящие, тонкие, как бумага, полупрозрачные гибкие листы. Он светлый или белый и может казаться переливающимся.
Оливин .Оливин - это блестящий кристалл, который может иметь различные оттенки от оливково-зеленого до почти коричневого. Он может быть прозрачным или полупрозрачным и часто содержит вкрапления других кристаллов. Встречается в базальте.
Кварц . Кристаллы кварца прозрачные или прозрачные, напоминающие маленькие кусочки битого стекла. Кварц возникает в результате эрозии гранита и песчаника. Это самый распространенный минерал в континентальном песке.


Вулканическое стекло .Вулканическое стекло образуется, когда горячая лава быстро охлаждается, образуя черные блестящие частицы неправильной формы с острыми краями. Континентальные вулканы образуют обсидиана .
Искусственные вещества . «Пляжное стекло» образуется, когда осколки производимого стекла округляются и матируются под действием волн. Другие искусственные вещества, особенно пластмассы, также можно найти на пляже.

Биогенные пески также иногда называют кальциевыми или известковыми песками, потому что химический состав в основном состоит из карбоната кальция, CaCO 3 .Части организмов, такие как скелеты кораллов, раковины моллюсков, червячные трубки или шипы морских ежей, состоят в основном из CaCO 3 . Эти организмы удаляют из воды ионы кальция (Ca 2+ ) и карбоната (CO 3 2-) и включают их в свои твердые структуры в виде соединения CaCO 3 . Когда организмы умирают, твердые структуры остаются. Эти твердые структуры превращаются в песок под воздействием волн, измельчения организмов, таких как рыбы-попугаи или морские ежи, и других процессов выветривания.

Не всегда возможно идентифицировать биогенный песок, просто взглянув на него, потому что процессы выветривания могут превратить раковины организмов и другие структуры в неидентифицируемые гладкие песчинки. Один из методов определения биогенного песка - это кислотный тест. Если уксус, который представляет собой уксусную кислоту, упадет на песок, содержащий карбонат кальция, он будет реагировать с образованием пузырьков углекислого газа. Песок не из живого источника, например кварцевый песок, не вступает в реакцию с кислотами, такими как уксус.

Изучение песка на пляже может рассказать нам кое-что о местной биологии. Большинство биогенных песков состоит из фрагментов скелетов кораллов, коралловых водорослей и моллюсков. Этот тип песка характеризуется наиболее обильным его компонентом. Например, песок, состоящий в основном из коралловых скелетов, называется коралловым песком.

Некоторые компоненты биогенного песка представляют собой небольшие фрагменты более крупных организмов, например, кусочки кораллов и ракушек. Другие биогенные компоненты песка - это остатки скелета целых организмов, таких как очень маленькие моллюски или одноклеточные фораминиферы.Биогенные пески также могут включать устойчивые биологические фрагменты организмов, такие как спикулы губок или ископаемые остатки зубов и частей челюстных костей. Некоторые биогенные компоненты песка перечислены в таблице 5.8.

Таблица 5.8. Общие компоненты биогенного песка
Изображение Происхождение и описание биогенного песка
Фрагменты ракушки . Кусочки известковых пластин, образующих панцирь ракушечника, могут быть белыми, желтыми, розовыми, оранжевыми, бледно-лиловыми или пурпурными.Иногда они имеют полосатый или зубчатый рисунок. Остальная часть ракушки сделана из хитина, который не устойчив и поэтому со временем распадется, а не образует песок.
Двустворчатые моллюски . Раковины двустворчатых моллюсков, моллюсков, устриц или мидий могут быть белыми, серыми, синими или коричневыми. Обычно они не блестящие и медленно растворяются в кислоте.
Брюхоногие моллюски .Раковины улиток или их фрагменты сильно различаются по цвету, форме и рисунку. Раковины молодых особей более хрупкие, чем их взрослые формы, и могут отличаться по внешнему виду. Эродированные фрагменты могут обнаруживать внутренние спиральные структуры роста.
  • «Кошачьи глаза» белые диски, круглые с одной стороны и плоские с другой, представляют собой неповрежденные крышки, похожие на люки конструкции, используемые для закрытия внешнего отверстия, когда ступня втягивается в раковину.
  • Раковины "Пука" представляют собой верхушки эродированных конических раковин, которые выглядят как светлые диски с отверстием в центре.Слово «пука» по-гавайски означает «дыра». На их слегка вогнутой нижней стороне иногда видны концентрические кольца.
Кальцийосодержащие водоросли . Известковые водоросли - это зеленые или коричневые водоросли, такие как Halimeda , которые выделяют небольшое количество карбоната кальция для образования хрупкого скелета. Коралловые водоросли - это морские водоросли, которые выделяют большое количество карбоната кальция для образования прочных скелетов. Корковые коралловые водоросли в живом состоянии кажутся розовыми или бледно-лиловыми, а в высушенном - белыми.
Коралл . В тропическом песке часто встречаются обломки тускло-белого кораллового щебня. Более крупные неповрежденные части внешнего слоя скелетов кораллов можно определить по их многочисленным маленьким отверстиям (чашкам), в которых когда-то жили отдельные коралловые полипы.
Foraminifera . Фораминиферы - это скелеты простейших, одноклеточных животных. Они могут быть белыми, тусклыми или блестящими или покрытыми крошечными песчинками.Они выглядят как крошечные раковины, за исключением того, что их отверстия маленькие и выглядят как прорези или поры. В этих отверстиях живое животное вытягивает ложные лапы, чтобы уловить пищу.
Фрагменты морского ежа . Колючки морского ежа могут быть белыми, пурпурными, черными, бежевыми или зелеными. При рассмотрении под микроскопом некоторые из них имеют кристаллические матрицы, которые выглядят как декоративные структуры кукурузы в початках сбоку или концентрические кольца роста сверху. Тесты - это внутренние скелеты морских ежей.Фрагменты теста имеют крошечные отверстия и выпуклые структуры, расположенные в правильной последовательности; они кажутся тускло-белыми или бледно-лиловыми.
Спикулы губки . Спикулы обычно прозрачные или беловатые. Крупные спикулы триаксонной губки могут напоминать трехконечный логотип автомобиля Mercedes-Benz. Они составляют внутреннюю опорную структуру скелета некоторых губок.
Прочие части животных или растений .Биогенный песок может содержать другие части животных, такие как известковые трубки морских червей, кусочки скелетов крабов или креветок или колониальных животных, известных как мшанки (цифры 7, 18 и 20 на изображении).

Наличие осадка

Наличие наносов также является критическим фактором при определении характеристик пляжа. Пляжи часто делаются из материалов, которые есть поблизости, например, из кораллов, кварца или базальта. Однако отложения на пляже также могут отражать прошлые условия, которые не синхронизированы с текущими волновыми условиями.Например, на Гавайях большая часть сегодняшнего песка на пляжах была отложена волнами тысячи лет назад. Кроме того, пляжи часто сильно меняются из-за деятельности человека. На многих пляжах есть песок, привезенный из других мест, таких как внутренние пустыни, другие пляжи или прибрежные песчаные косы. Это движение песка затрудняет использование песка в качестве предиктора характеристик пляжа. Таким образом, при изучении песка важно понимать историю пляжа.

Деятельность

Анализируйте состав отложений на пляже по размеру, форме и источнику песка.

Деятельность

Разработайте исследование для определения характеристик пляжного песка и изучения изменений в составе песка на местном пляже.

Перенос песка, прибрежная эрозия и антропогенное воздействие на пляжи

Размер, форма и источник песка на пляже зависят от местных моделей транспорта песка. Перенос песка - это движение песка, которое в основном достигается волнами и течениями. Это движение сортирует песок по размеру и плотности.Более легкие и менее плотные песчинки легче переносятся волнами и течениями, тогда как более крупные и более плотные песчинки остаются позади.


Поскольку песок переносится вдоль береговой линии, он часто образует характерные пляжные образования, такие как песчаные отмели, косы и барьерные пляжи (см. Тему «Взаимодействие волн с побережьем» в этом разделе). Отмели (отмели) - это песчаные холмы, которые обычно затоплены или обнажены лишь частично. Коса - изогнутая песчаная коса, соединенная с пляжем одним концом.Барьер Остров представляет собой песчаную гряду, которая находится над водой во время прилива. Барьерные острова расположены параллельно берегу и отделены от пляжа лагуной. Если коса или барьерный остров устойчивы, на нем начнет расти растительность. Барьерные острова расположены примерно на 15% мирового побережья.

Песок на пляже может выветриться, - быть потеряно (рис. 5.28), или нарастает, - накапливаться. Например, в некоторых районах на пляжах летом может накапливаться песок, который зимой размывается из-за сезонной погоды и волнения.Хотя эрозия и нарастание являются естественными процессами, они могут быть ускорены деятельностью человека. Повышение уровня моря из-за глобального изменения климата разрушает пляжи. Строительство гаваней и других сооружений может усилить нарастание песка и потребовать проведения дноуглубительных работ для поддержания лодочных каналов.


Существует опасение по поводу эрозии пляжей, потому что это приводит к потере имущества для тех, кто живет вдоль береговой линии. Пытаясь предотвратить эрозию, люди пытаются укрепить береговую линию и сделать ее более устойчивой, часто как способ защиты собственности в непосредственной близости (см. Примеры в Таблице 5.12). К сожалению, такая защита зачастую недолговечна и зачастую наносит ущерб здоровью на пляже. Упрочненные конструкции могут вызывать эрозию, препятствуя проникновению волн в песчаные резервуары и изменяя структуру прибрежных волн. Например, с 1949 года примерно 25% песчаного пляжа на Гавайях было сужено или потеряно из-за закаливания пляжа.

Пляжи играют важную роль в защите побережья, развитии туризма и служат местом, где можно расслабиться и освежиться.Утрата пляжей отрицательно сказывается на деятельности человека и собственности, а также на окружающей среде. Например, потеря пляжа может вызвать удушение местных морских обитателей размытыми наносами. Чтобы сохранить пляжи в здоровом состоянии, ученые рекомендуют пополнять запасы песка, очищать прибрежные районы от затвердевших структур и требовать больших задержек для строительства новой собственности (рис. 5.29).


Деятельность

Волны перемещают песок и камни предсказуемым образом, что может помочь в безопасной деятельности на пляже и в строительстве.Изучите влияние прибрежной инженерии и конструкций морских зданий на береговую линию.

Использование характеристик размера зерен отложений для оценки эффективности механических песчаных барьеров в снижении эрозии.

Распределение зерен отложений по размерам

Образцы поверхностных отложений, отобранные с голых дюн, состояли в основном из мелкого, среднего и крупного песка. Эти образцы показали более высокие относительные доли среднего песка, которые варьировались от 39,3 до 59,34 \ ({\%} \).Доля мелкого и крупного песка варьировала от 2,27 до 33,29% и 8,14 до 55,82% соответственно. Содержание мелкого и илистого песка было менее 5%. Образцы, взятые вдоль середины склона, показали более высокое содержание мелкого песка (55,82%), чем пробы из основания и вершины склона. Образцы из середины склона дали более низкие доли средне- и крупнозернистого песка (39,30% и 29,27% соответственно) по сравнению с измерениями в образцах из основания и вершины склона. Песок средний составил 55.22% и 55,34% наносов в пробах с основания и среднего склона (таблица 5).

Таблица 5 Гранулометрические характеристики отложений из обнаженных дюн (контрольная) зона и шесть различных типов механических песчаных барьеров.

Для проб, собранных вокруг песчаных преград, отложения состояли в основном из мелкого и среднего песка. Пропорции мелкого песка для Straw / 1, Straw / 1.5, PLA / 1, PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 составляли 36,75–47,42%, 29,15–49,71%, 46,22–47,80%, 12,3–39,75%, 24,86– 42,71% и 32,69–56.09% соответственно. Средние доли песка составляли 35,1–45,2%, 33,52–47,27%, 33,05–40,51%, 40,7–59,2%, 39,82–50,15% и 31,5–50,49%. Образцы показали более низкую долю крупного песка и более высокую долю очень мелкого песка по сравнению с пропорциями, наблюдавшимися в образцах из области голых песчаных дюн.

Пропорции мелкого и среднего песка, измеренные от основания склона участков песчаной преграды, превышают измеренные по образцам голых дюн. Пропорции мелкого песка, измеренные на участках среднего уклона Straw / 1, Straw / 1.Типы барьеров 5, PLA / 1 и Mixed / 1.5 различались по сравнению с измеренными на участках среднего склона голых песчаных дюн. Образцы среднего склона из PLA / 1.5 и Mixed / 1 показали пропорции мелкого песка, аналогичные тем, которые были измерены на среднем склоне голых дюн. Тесты LSD-T использовались для анализа разброса размеров зерен в разных местах на склоне для разных типов песчаной преграды. Пропорции крупного песка в образцах со среднего склона PLA / 1.5 значительно отличались от пропорций, измеренных в образцах среднего склона голых дюн.Пропорции мелкого песка в основании образцов откосов из PLA / 1.5 отличались от измеренных в основании образцов откосов с голыми дюнами. Пропорции мелкого песка существенно не отличались среди других типов песчаных преград по сравнению с голыми дюнами. Образцы Straw / 1, Straw / 1.5 и PLA / 1 значительно отличались от образцов с голыми дюнами. Для Straw / 1 содержание очень мелкого песка в средней и верхней части образцов откоса не отличалось существенно от основания образцов откоса, но пропорции очень мелкого песка значительно различались между серединой и верхней частью образцов откоса.Компоненты мелкого и крупного песка не различались по положению вдоль склона. Компоненты илистого и очень мелкого песка, измеренные по образцам Straw / 1.5, не менялись в зависимости от положения на склоне. Пропорции илистого, мелкого и крупного песка в образцах PLA / 1 не различались в зависимости от расположения вдоль склона. Компоненты очень мелкого, мелкого, среднего и крупного песка образцов PLA / 1.5 не различались для разных положений вдоль склона. Пропорции илистого и очень мелкого песка в образцах Mixed / 1 с вершины склона значительно отличались от пропорций, измеренных на других участках склона.Пропорции мелкого, среднего и крупного песка в образцах Mixed / 1 у основания склона значительно различались по сравнению с пропорциями, измеренными на других позициях склона.

Параметры размера зерна осадка

В целом, оценки среднего размера зерна указывают на более крупнозернистый осадок в образцах из шести типов песчаных преград по сравнению с тем, который наблюдается в образцах из образцов голых дюн (рис. 6). Средний размер зерна поверхностных отложений варьировался от 1,31 \ ({\ Phi} \) до 2,30 \ ({\ Phi} \) вдоль голых дюн со средним значением 1.65 \ ({\ Phi} \). Это свидетельствует о преобладании среднего песка. После установки песчаного барьера оценки размера зерна для образцов Straw / 1 варьировались от 1,79 \ ({\ Phi} \) до 2,03 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,90 \ ({\ Phi} \). Это указывает на более высокую долю крупнозернистого материала по сравнению с голыми дюнами. Для образцов Straw / 1.5 значения размера зерна варьировались от 1,69 \ ({\ Phi} \) до 2,02 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,91 \ ({\ Phi} \). Это значение существенно не отличается от измеренного для образцов Straw / 1, а также указывает на преобладание среднего песка.Для образцов PLA / 1 средний размер зерна находился в диапазоне от 1,92 \ ({\ Phi} \) до 1,97 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,94 \ ({\ Phi} \). Это указывает на более крупный осадок по сравнению с осадком, проанализированным на образцах соломенного барьера. Для PLA / 1.5 размер зерна варьировался от 1,41 \ ({\ Phi} \) до 1,79 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,68 \ ({\ Phi} \). Это значение приближается к тому, которое наблюдается для участков голых дюн. Для образцов Mixed / 1 средний размер зерна находился в диапазоне от 1,60 \ ({\ Phi} \) до 1,86 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,71 \ ({\ Phi} \).Для образцов Mixed / 1.5 размер зерна варьировался от 1,73 \ ({\ Phi} \) до 2,15 \ ({\ Phi} \) со средним значением 1,90 \ ({\ Phi} \). Средние значения размера зерна указывают на более крупный осадок у основания склона, но более мелкий осадок в образцах среднего склона по сравнению с образцами голых дюн.

Рисунок 6

Параметры размера зерна осадка.

Графический анализ с использованием критериев Фолка-Уорда дал значения сортировки отложений от 0,56 до 0,62 со средним значением 0,58. Это классифицируется как «лучшая» сортировка отложений.Коэффициенты сортировки для Straw / 1, Straw / 1.5 и PLA / 1 варьировались от 0,47 до 0,51, от 0,46 до 0,51 и от 0,44 до 0,53 соответственно. Средние коэффициенты сортировки для Straw / 1, Straw / 1,5 и PLA / 1 составили 0,49, 0,49 и 0,48 соответственно. Более низкие значения указывают на улучшенную сортировку отложений, которая классифицируется как «хорошая». Коэффициенты сортировки для PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 варьировались от 0,48 до 0,63, от 0,51 до 0,52 и от 0,49 до 0,54 соответственно. Средние значения PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 составили 0,53, 0.51 и 0,51 соответственно, которые относятся к категории «лучше». Образцы из верхней части наклона для Straw / 1, PLA / 1, PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 и из середины наклона для Straw / 1.5 показали лучшую сортировку. Коэффициенты сортировки, измеренные в образцах от основания и середины склона для одного и того же типа песчаного барьера, существенно не различались и были отнесены к категории «хорошие».

Пробы отложений с голых участков дюн дали значения асимметрии от 0,07 до 0,25 со средним значением 0.17, что относится к категории «мелкий перекос». Для образцов Straw / 1, Straw / 1.5, PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 асимметрия составляла от 0,22 до 0,27, от 0,14 до 0,33, от 0,14 до 0,25, от 0,14 до 0,23 и от 0,19 до 0,36 соответственно. Образцы Straw / 1, Straw / 1.5, PLA / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 дали соответствующие средние значения 0,17, 0,25, 0,21, 0,17 и 0,26. Они классифицируются как «мелкие перекосы» и указывают на более крупные отложения по сравнению с осадками, проанализированными на голых участках дюн. Образцы из PLA / 1 дали значения асимметрии от 0.От 25 до 0,38 при среднем значении 0,30. Эти значения приближаются к «очень мелкому перекосу» и превышают значения, измеренные на образцах, связанных с другими типами песчаных преград. Они указывают на то, что PLA / 1 содержит наиболее крупные наблюдаемые распределения наносов. Тенденции асимметрии напоминают наблюдаемые среди значений среднего размера зерна для различных типов песчаных преград и различных положений вдоль склона.

Для образцов из области голых дюн значения эксцесса варьировались от 0,9693 до 1,0538 и давали среднее значение 1.0055. Уровень лептокуртики частотного распределения классифицируется как мезокуртический. Для образцов Straw / 1, PLA / 1.5 и Mixed / 1 эксцесс составлял от 0,9868 до 1,0020, от 0,9709 до 0,9894 и от 0,9678 до 0,9745 соответственно. Образцы Straw / 1, PLA / 1,5 и Mixed / 1 дали средние значения эксцесса 0,9920, 0,9822 и 0,775 соответственно. Эти значения были намного ниже, чем те, которые были измерены в районе голых дюн, что указывает на более высокую концентрацию классов размера зерен отложений, чем наблюдаемые в образцах голых дюн. Значения эксцесса для Straw / 1.5, образцы PLA / 1 и Mixed / 1.5 находились в диапазоне от 0,9714 до 1,0212, от 0,9929 до 1,0089 и от 0,9777 до 1,0172 соответственно. Образцы Straw / 1, PLA / 1,5 и Mixed / 1 дали соответствующие средние значения эксцесса 1,0064, 1,0125 и 1,0269. Эти значения указывают на мезокуртическое частотное распределение. Более высокие значения эксцесса для образцов Straw / 1, PLA / 1.5 и Mixed / 1 указывают на большую степень дисперсии размеров зерен, чем измеренные для голых дюн. Значения эксцесса для образцов Straw / 1.5, Mixed / 1 и Mixed / 1.5 указывают на более высокую концентрацию классов крупности отложений у основания склона по сравнению с серединой и вершиной склона.PLA / 1 и PLA / 1.5 показывают более высокую концентрацию классов крупности отложений в середине склона по сравнению с концентрацией, измеренной от основания и вершины склона.

Кривые частотного распределения

Пробы с нижнего и среднего склонов как голых дюн, так и песчаных барьеров дали кривые частотного распределения отложений, состоящие из одного пика. Пик уширяется для всех образцов относительно образцов от подножия склона голых участков дюн. Размер зерна осадка от 3.От 90 \ ({\ Phi} \) до 6,30 \ ({\ Phi} \) для образцов голых дюн до 2,68 \ ({\ Phi} \) до 4,98 \ ({\ Phi} \) для образцов песчаного барьера. Пиковое значение сдвигается с 5,19 \ ({\ Phi} \) для образцов голых дюн до 8,33 \ ({\ Phi} \) для образцов песчаного барьера. Образцы песчаного барьера дали значения размера зерна осадка от 2,98 \ ({\ Phi} \) до 4,45 \ ({\ Phi} \), кривая частотного распределения которых отклонялась от нормального распределения. Кривые кумулятивной частоты становятся очень плавными и заранее достигают вершины кумулятивной кривой.Образцы PLA / 1 и Straw / 1.5 показали более широкий диапазон гранулометрического состава осадка по сравнению с другими типами песчаных барьеров. Пиковое значение немного ниже и немного выше (рис. 7). Кривые частотного распределения как для образцов голых дюн, так и для образцов песчаной преграды указывают на то, что отложения в основном состоят из среднего песка. Образцы отложений с участков песчаных барьеров демонстрируют тенденцию к укрупнению по сравнению с образцами голых дюн. Образцы среднего склона из участков песчаной преграды показывают более широкое распределение и более низкие пиковые значения.Пиковое значение достигнуто в продвинутом режиме относительно голых дюн, и значение стало от 4,45 \ ({\ Phi} \) до 4,27 \ ({\ Phi} \), пиковое значение на PLA / 1,5 и Mixed / 1 было отложено относительно голые дюны, и значение стало от 4,45 \ ({\ Phi} \) до 5,01 \ ({\ Phi} \). Средний размер частиц, измеренный на образцах Mixed / 1.5, напоминал размер частиц, измеренный на образцах голых дюн. Средний размер частиц из образцов песчаного барьера показал более высокие фракции мелкозернистого материала по сравнению с образцами из голых дюн. Кумулятивные кривые для образцов песчаной преграды варьировались от 2.06 \ ({\ Phi} \) и 4.09 \ ({\ Phi} \). Этот диапазон превышает диапазон, наблюдаемый по образцам голых дюн. Кумулятивная частотная кривая для размера зерен осадка становится очень медленной и достигает вершины кумулятивной кривой задержки. Кривые частотного распределения для образцов верхней части склона из голых дюн различаются. Примеры PLA / 1.5 показывают относительно более узкое распределение. Образцы, связанные с другими типами песчаной преграды, показывают более широкое распределение. Образцы PLA / 1.5 дают более высокие пиковые значения по сравнению с образцами голых дюн.Образцы как из PLA / 1.5, так и из голых дюн дали значение размера зерна осадка 5,19 \ ({\ Phi} \). Пиковые значения для образцов из других типов песчаных барьеров были низкими и кажутся более высокими по сравнению с голыми дюнами. Средние значения размера частиц для образцов PLA / 1,5 указывают на более высокую долю мелкозернистого материала по сравнению с образцами голых дюн. Однако образцы Straw / 1, Straw / 1.5 и Mixed / 1.5 имеют более крупные (более грубые) значения среднего размера частиц по сравнению с образцами голых дюн. Образцы PLA / 1.5 давали крутые кривые накопленной частоты.

Рисунок 7

Кривые частотного распределения для разных выборок.

Литье в песчаные формы | Ресурсы для литья металлов

Как формировать сложные отливки с помощью песчаных форм

Литье в песчаные формы - это процесс, в котором для формования металлических отливок используются одноразовые песчаные формы. С одной стороны, литье - это обманчиво простой производственный процесс: любой, кто строил замки на пляже, знает, что песок можно использовать для создания деталей. Однако в литейном производстве, имеющем дело с теплом расплавленного металла, для достижения успеха необходимо учитывать множество факторов.Литье используется для изготовления металлических деталей всех размеров, от нескольких унций до нескольких тонн. Формы для песка могут быть сформированы для создания отливок с мелкими внешними деталями, внутренними стержнями и другими формами. Практически любой металлический сплав можно отливать в песчаные формы. Полости делают во влажном песке, заполняют расплавленным металлом и оставляют охлаждаться.

Что такое формовочный песок?

Формовочный песок имеет три важных преимущества перед другими материалами для форм:

  1. недорого,
  2. легко перерабатывается, а
  3. выдерживает чрезвычайно высокие температуры.

Литье в песчаные формы - один из немногих доступных процессов для металлов с высокими температурами плавления, таких как сталь, никель и титан. Из-за своей гибкости, термостойкости и относительно низкой стоимости литье в песчаные формы является наиболее широко используемым процессом литья.

Отливки производятся путем заливки жидкого металла в полость кристаллизатора. Чтобы отливка была успешной, полость формы должна сохранять свою форму до тех пор, пока металл не остынет и не затвердеет. Чистый песок легко ломается, но формовочный песок содержит связующий материал, который увеличивает его способность противостоять нагреванию и сохранять форму.

Зеленый песок (агрегат из песка, пылевидного угля, бентонитовой глины и воды) традиционно использовался при литье в песчаные формы, однако современные химически связанные формовочные системы становятся все более популярными. Наиболее широко применяемым формовочным песком является кремнезем (SiO 2 ).

Свойства формовочного песка

Прочность

Способность песчаной формы сохранять свою геометрическую форму в условиях механического воздействия.

Проницаемость

Способность песчаной формы обеспечивать выход газов и пара в процессе литья.

Влагосодержание

Содержание влаги влияет на прочность и проницаемость формы: форма со слишком низким содержанием влаги может развалиться, а форма со слишком большим количеством влаги может привести к попаданию пузырьков пара в отливку.

Текучесть

Способность песка заполнять небольшие полости в узоре. Высокая текучесть позволяет получить более точную форму, поэтому ее можно использовать для детального литья.

Размер зерна

Размер отдельных частиц песка.

Форма зерна

Это свойство оценивает форму отдельных песчинок в зависимости от их округлости. Как правило, в формовочном песке используются три категории зерна:

  1. Песок Rounded Grain обеспечивает относительно низкую прочность сцепления, но хорошую текучесть и чистоту поверхности.
  2. Angular Grains имеет большую прочность сцепления из-за сцепления, но более низкую текучесть и проницаемость, чем у песков с округлыми зернами.
  3. Субугловые Зерна - это средняя дорога.Они обладают большей прочностью и меньшей проницаемостью по сравнению с округлыми зернами, но меньшей прочностью и лучшей проницаемостью, чем угловатые зерна.
Разборная

Способность песчаной смеси разрушаться под действием силы. Большая сжимаемость формы позволяет металлической отливке свободно усаживаться при затвердевании без риска горячего разрыва или растрескивания.

Огнеупор Прочность

Форма не должна плавиться, гореть или трескаться при заливке расплавленного металла.Прочность огнеупора измеряет способность формовочного песка выдерживать экстремальные температуры.

Возможность повторного использования

Возможность повторного использования формовочного песка (после кондиционирования) для производства других отливок из песка в последующих производственных операциях.

Опалубка заполнена литейным песком.

Многие свойства формовочного песка зависят от размера зерен и распределения частиц песка: мелкий размер зерна увеличивает прочность формы, но крупный размер зерна более проницаем. Мелкозернистый песок обеспечивает отливку с хорошей обработкой поверхности, но обладает низкой проницаемостью, тогда как крупнозернистый песок обеспечивает противоположное.

Специальные добавки или связующие могут быть добавлены к основному заполнителю из песка, глины и воды для увеличения когезии. Эти связующие могут быть как органическими, так и неорганическими. Обычные связующие включают зерновые, молотый пек, морской уголь, гильсонит, мазут, древесную муку, кремнеземную муку, оксид железа, перлит, патоку, декстрин и патентованные материалы.

Найти идеальное сочетание непросто. Некоторые свойства песчаного заполнителя противоречат друг другу: формовочный песок с большей сжимаемостью имеет меньшую прочность, а песок с большей прочностью - меньшую сжимаемость.Компромиссы часто необходимы для достижения компромисса, который обеспечивает соответствующие свойства для конкретной детали и применения отливки. Точный контроль свойств формовочного песка настолько важен, что лаборатории по производству песка стали обычным дополнением к современным литейным цехам.

Детали формы для литья в песчаные формы

Колесо извлекается из опалубки.

Форма металлической отливки зависит от формы, из которой она изготовлена. Хорошая форма является необходимым условием для хорошей отливки. Формы состоят из нескольких частей, которые работают вместе, чтобы влиять на конечный продукт.

Полость формы сформирована по образцу , полноразмерной модели детали, оставляющей отпечаток в песчаной форме. Некоторые внутренние поверхности не включены в узор, а вместо этого будут созданы отдельными ядрами.

Сердечник представляет собой песчаную форму, вставленную в форму для придания формы внутренней части отливки, включая такие элементы, как отверстия или проходы. Стержни обычно изготавливаются из формовочного песка, поэтому их можно вытряхивать из отливки. Отпечаток сердцевины - это область, добавляемая к шаблону, сердцевине или форме для определения местоположения и поддержки сердцевины внутри формы.

Дополнительную опору сердечника обеспечивают венцы - небольшие металлические детали, которые крепятся между сердечником и поверхностью полости. Чтобы поддерживать эту опору, венцы должны состоять из металла с такой же или более высокой температурой плавления, чем у литого металла. После затвердевания венки будут заключены в отливку.

Песочные стержни могут быть изготовлены с использованием многих из тех же методов, что и песчаные формы: поскольку формы формируются по шаблону, песчаные стержни формируются с помощью стержневого ящика ; они похожи на штамп и могут быть изготовлены из дерева, пластика или металла.Стержневые ящики также могут содержать несколько полостей для производства нескольких идентичных стержней.

Подъемник - это дополнительная пустота в кристаллизаторе, предназначенная для удержания излишков металла. Он предотвращает образование усадочных пустот в основной отливке за счет подачи расплавленного металла в полость формы по мере его затвердевания и усадки.

Вся песчаная форма находится в коробке, называемой колбой . В двухэлементной форме, которая типична для отливок в песчаные формы, верхняя половина (содержащая верхнюю половину шаблона, опоку и стержень) называется , колпачок .Нижняя половина называется drag . Линия разъема - это линия или поверхность, разделяющая выступ и перетяжку.

Как сделать отливку из песка

Литье в песчаные формы включает четыре основных этапа: собрать песчаную форму, залить жидкий металл в форму, дать металлу остыть, затем отделить песок и удалить отливку. Конечно, процесс сложнее, чем кажется.

Первым этапом сборки формы является частичное заполнение формы песком.Шаблон, основной принт, стержни и система вентиляции размещаются рядом с линией разъема. Затем к трапу монтируется колпачок. Дополнительный песок насыпается на половину опоры до тех пор, пока не будут покрыты узор, сердечник и литниковая система, а затем песок уплотняется вибрацией или механическими средствами. Излишки песка удаляются с помощью планки.

Теперь, когда форма сформирована, заглушка снимается с трапеции, чтобы можно было извлечь узор из формы.

Извлечение шаблона выполняется осторожно, чтобы не сломать или не повредить вновь образовавшуюся полость формы.Этому способствует проектирование черновика : вертикальный конус, перпендикулярный линии разъема. Угловой конус обычно составляет не менее 1 °. Чем грубее поверхность рисунка, тем больше будет тяга.

Перед заполнением жидким металлом всю форму необходимо подготовить; полость формы часто смазывается смывкой для форм для облегчения удаления отливки. Затем стержни размещаются, добавляются дополнительные материалы формы, такие как трос, чтобы предотвратить биения, а половины формы закрываются и надежно зажимаются друг с другом; секции рулевого колеса и перетаскивания поддерживают правильное выравнивание с помощью штифтов и направляющих.

Половинки формы должны оставаться в безопасности, чтобы жидкий металл не мог просочиться через линию разъема. Перед разливкой безопочных форм, деревянных или металлических литейных форм рубашки часто размещаются вокруг формы, а сверху устанавливаются грузы, чтобы рама не поднималась.

Расплавленный металл поступает в полость формы через литниковую систему : расплавленный металл заливается в форму через разливочную чашу , продолжается вниз по литнику (вертикальная часть литниковой системы), а затем через направляющие ( горизонтальные участки).Скопившиеся газы и вытесненный воздух выходят через отдушины . Множественные точки, в которых металл вводится в полость формы из направляющих, называются воротами .

После охлаждения отливка выламывается из песчаной формы. Процесс удаления песка с отливок называется встряхиванием . Отливку можно снимать вручную или с помощью автоматизированного оборудования. Обычно используются столы для перемешивания и роторные тумблеры.

Полное управление и перетаскивание для инженерной части.

Этот базовый процесс может варьироваться в зависимости от модели, типа фляги и уровня механизации:

  • Bench Moulding предпочтительнее для небольших работ. Вся операция проводится на скамейке удобной высоты.
  • Напольный молдинг используется для средних и крупных работ. Как следует из названия, перед заливкой форма устанавливается на пол.
  • Машинное формование используется для массового производства. Машинное формование экономит труд и обеспечивает превосходную точность и однородность, что позволяет быстро поддерживать допуски в узких пределах.Основными операциями, выполняемыми формовочными машинами, являются набивка формовочной смеси, прокатка формы, формирование ворот, стачивание шаблона и его извлечение.

Переработка формовочного песка

После того, как песок стряхнут с отливки, комки охлаждают и измельчают. Все частицы и металлические гранулы удаляются, часто с помощью магнитного поля. Весь песок и его компоненты просеиваются с помощью шейкеров, роторных или вибрационных грохотов. Затем очищенный песок может быть повторно введен в начало цикла производства формовочной смеси.

Песок для формовки готовят в мельницах, которые смешивают песок, связующее и воду. Аэраторы используются вместе, чтобы разрыхлить песок, чтобы сделать его более податливым для формования.

Подготовленный песок доставляется на формовочную площадку, как правило, ковшовыми тележками или ленточными конвейерами, где из него формуются формы; формы могут быть размещены на полу или доставлены конвейерами на разливочную станцию. После заливки отливки удаляют с приставшего песка на станции вытряхивания. Отработанный песок, в свою очередь, возвращается в бункеры с помощью ленточного конвейера или других средств.

Литейный песок обычно перерабатывается и повторно используется в течение многих производственных циклов. По отраслевым оценкам, ежегодно в производстве используется около 100 миллионов тонн песка. Из этого числа выбрасывается только четыре-семь миллионов тонн, и даже этот песок часто перерабатывается другими отраслями промышленности.

Процессы и методы формовки песком

Закрытая песочная форма, готовая к заливке.
Формы для зеленого песка

Типичная смесь зеленого песка содержит 89 процентов песка, 4 процента воды и 7 процентов глины.Зеленый песок является фаворитом в отрасли из-за его низкой стоимости и хороших эксплуатационных характеристик. «Зеленый» в зеленом песке означает содержание влаги в смеси во время заливки.

Формы из зеленого песка обладают достаточной прочностью для большинства применений в литье в песчаные формы. Они также обеспечивают хорошую складываемость, проницаемость и возможность повторного использования. Основные трудности возникают с влажностью. Слишком высокая влажность может вызвать дефекты отливки, при этом устойчивость к влаге зависит от отливаемого металла.

Процессы холодной застывания

Иногда при промышленном литье в песчаные формы используются нетрадиционные связующие. Обычные связующие для литья требуют тепла для отверждения, в то время как эти альтернативные связующие связываются химически при комнатной температуре при смешивании с песком - отсюда и термин «процессы холодного отверждения». Технически продвинутые, эти относительно недавние процессы литья в песчаные формы становятся все более популярными. Процессы холодной отверждения дороже форм из сырого песка, но они позволяют получать отливки с исключительной точностью размеров.

Молдинг корпуса

Литье в оболочку в форму - относительно недавнее изобретение в технологиях формования для массового производства и гладкой отделки; Впервые он был использован Германией во время Второй мировой войны. Формовочный материал представляет собой смесь сухого мелкодисперсного кварцевого песка с минимальным содержанием глины и 3-8 процентов термореактивной смолы (фенолформальдегид или силиконовая смазка). Когда формовочная смесь падает на нагретую пластину с рисунком, образуется твердая оболочка толщиной около 6 мм. Чтобы скорлупа полностью затвердела, ее необходимо нагреть до 440–650 ° F (от 230 до 350 т) в течение нескольких минут.

Услуги кастомного литья

Reliance Foundry совместно с клиентами разрабатывает модели и метод формования для каждой индивидуальной отливки. Запросите расценки, чтобы получить дополнительную информацию о том, как наша служба кастинга может соответствовать требованиям вашего проекта.

Статьи по теме

Кредиты изображений

  • Заполнение коробки пресс-формы: OKFoundry, CC BY 2.0, через Flickr
  • Копия, извлеченная из формовочной коробки: OKFoundry, CC BY 2.0, через Flickr
  • Открытая песчаная форма: OKFoundry, CC BY 2.0, через Flickr
  • Закрытая форма: OKFoundry, CC BY 2.0, через Flickr

Характеристики базальтового песка: размер, форма и состав в зависимости от процесса транспортировки и расстояния

Аннотация

Обзор: химические и физические характеристики осадочного материала могут дать ценные подсказки о процессах переноса, пройденном расстоянии и происхождении - все это аспекты марсианской географии, которые мы хотели бы лучше понять.Например, для типичного осадочного месторождения на Земле было показано, что отношение полевого шпата к кварцу можно использовать для оценки зрелости (или расстояния переноса) земного месторождения, поскольку полевой шпат более уязвим к выветриванию, чем кварц. Кроме того, химический анализ также может использоваться для определения потенциальных источников отложений, а сортировка по размеру зерен может использоваться для различения эоловых отложений (обычно хорошо отсортированных) от речных отложений (плохо отсортированных в высокоэнергетических средах).Также принято использовать форму отдельных частиц кварца для определения процесса переноса и расстояния, что может помочь нам лучше понять историю образца осадочного материала и геологические процессы, которые создали и разместили его. Эти традиционные седиментологические концепции теперь применяются к нашей интерпретации материалов на поверхности Марса. Салливан и др. [2008], например, использовали размер и форму зерен для оценки эоловых процессов и определения расстояний переноса отложений, обнаруженных на месте приземления Spirit в кратере Гусева.Stockstill-Cahill et al. [62008] использовал вариации содержания минералов, наблюдаемые в мультиспектральных данных, для определения происхождения темных дюн, обнаруженных в кратерах Амазонки. Хотя применение нашего понимания земных осадочных материалов к материалам поверхности Марса интуитивно разумно и логично, проблема в том, что большая часть нашего нынешнего понимания основана на отложениях, полученных из кислых материалов (например, гранита), в первую очередь потому, что это состав большинства из суша на Земле.Однако поверхность Марса состоит в основном из основного материала, или базальта, который в процессе выветривания генерирует самые разные осадочные частицы. Вместо кварца, полевого шпата и тяжелых минералов, обычно встречающихся в большинстве земных осадочных отложений, базальтовые отложения состоят из различных количеств оливина, пироксена, плагиоклаза, а также фрагментов стекловидного металла и лита. Одно из немногих мест на Земле, содержащих такой материал, - это пустыня Кау на Гавайях. Этот район уникален тем, что пути эоловых и речных отложений проходят в одной и той же области, что позволяет напрямую сравнивать частицы, переносимые разными процессами на одинаковые расстояния (~ 20 км).В настоящее время мы документируем физические и химические изменения, происходящие в базальтовых отложениях, поскольку они переносятся ветром и водой на все большие расстояния. Это приведет к улучшению нашего понимания традиционных седиментологических концепций при их применении к поверхностным материалам Марса. Процесс: Пустыня Кау составляет ~ 350 км2 и содержит самые большие поля базальтовых дюн на Земле. Мы определили несколько различных типов дюн, расположенных в различных частях пустыни, включая альпинистские и падающие дюны, песчаные щиты, параболические дюны (которые изначально были барханами) и серповидные дюны.Флювиальные отложения возникают в виде разливаемых отложений, где эфемерные потоки переходят от ограниченного к неограниченному потоку за пределами непрерывной формации Кианакако'и [7]. Существует также ряд ручьев и водоемов с песчаным дном, которые протекают вдоль ряда каналов, которые простираются от формации Кеанакакои примерно на 20 км до моря. Мы собрали образцы из дюн и речных отложений в различных местах пустыни Кау, на разном расстоянии от источников и в зависимости от различных экологических процессов. В лаборатории мы начали использовать оптические и сканирующие электронные микроскопические изображения, чтобы оценить, как размер зерна, форма и угловатость отдельных частиц изменяются с увеличением расстояния переноса.Мы также проводим точечный подсчет частиц, содержащихся в каждом образце, чтобы лучше понять, как оливин, пироксен, полевой шпат, а также каменные и стекловидные фрагменты выдерживают при увеличении расстояния транспортировки. Отобранные образцы анализируются на предмет изменений в химическом составе. Результаты этого исследования помогут нам понять, как базальтовые отложения могут выветриться физически и химически на Марсе, и могут дать дополнительную информацию о формировании марсианской почвы и пыли. Кроме того, мы проводим статистический анализ наших образцов с использованием фотографий с оптического микроскопа; анализы, которые можно легко выполнить на месте с помощью вездехода.Распределяя сыпучий материал на чистый фон и фотографируя сверху, мы получаем двумерные проекции размеров и форм зерен. Используя простые морфологические операции для разделения соприкасающихся зерен, мы получаем гранулометрический состав, взвешенный по числовой доле, доле площади или расчетной объемной доле, что дает гораздо лучшее разрешение по размеру зерен и требует гораздо меньше труда, чем просеивание. Кроме того, мы используем полученные двумерные изображения для выполнения анализа формы зерна Фурье, аналогичного тем, которые предложены Эрлихом и Вайнбергом [1970], где периметр каждого зерна разбивается на его компоненты Фурье, а веса каждой гармоники усредненное по большому количеству зерен.Этот усредненный спектр дает количественную оценку шероховатости и угловатости формы зерна и используется для определения источников смешанных популяций кварцевых частиц. Результаты нашего исследования предоставят информацию, необходимую для определения происхождения и расстояний переноса осадочного материала, полученного с помощью MER, MSL и спускаемого аппарата 2018 года. Наблюдения: На сегодняшний день наши результаты в основном качественные. Из обнаженных поперечных сечений и тестовых шнеков мы знаем, что стратиграфия в дюнах сложна и в целом отражает стратиграфию самой формации Кеанакакои (т.е.g., более богатые витрином пески, как правило, находятся в нижней части разрезов). Не сразу ясно, являются ли слои в дюнах результатом местной переработки тефры или материал был перенесен на несколько или десятки километров. Существует также основной вопрос о том, когда и как на самом деле образовались дюны. Это требует лучшего понимания литологии и времени событий, которые будут представлены в дальнейшем анализе. Наши предварительные исследования размера зерна также показали ожидаемые результаты.Мы обнаружили стратификацию песка в восходящей дюне, при этом материал, составляющий нижнюю часть дюны, является бимодальным, состоит из мелкой пыли и крупных темных каменных зерен, в то время как материал из верхней части дюны лучше отсортирован. , состоящий из относительно мелкозернистого темного песка.

Исследование характеристик проницаемости полиуретанового стабилизатора грунта, армированного песком

Полимерный материал полиуретанового стабилизатора грунта (PSS) используется для усиления песка.Чтобы понять характеристики проницаемости для песка, армированного PSS, была проведена серия испытаний формы армирующего слоя, испытания на проницаемость для одного отверстия и испытания на проницаемость пористой среды для песка, армированного PSS. Механизм усиления обсуждается с изображениями, полученными с помощью растрового электронного микроскопа. Результаты показали, что сопротивление проницаемости песка, армированного полиуретановым стабилизатором грунта, улучшается за счет образования армирующего слоя на поверхности песка. Толщина и полнота армирующего слоя увеличиваются с увеличением времени отверждения и концентрации PSS.Расход воды уменьшается с увеличением времени отверждения или концентрации PSS. Коэффициент проницаемости уменьшается с увеличением времени отверждения и концентрации PSS и увеличивается с увеличением глубины в образце. PSS заполняет пустоты песка и адсорбирует на поверхности песчаные частицы, чтобы уменьшить или заблокировать проточные каналы для воды, чтобы улучшить сопротивление песка проницаемости. Результаты могут быть использованы в качестве эталона для химического армирования песчаных грунтов, особенно для защиты поверхности насыпей, откосов и свалок.

1. Введение

Природный песчаный материал имеет определенный дефицит проницаемости и устойчивости фундамента, откоса и насыпи для инженерно-геологических изысканий. Материалы, используемые для покрытия поверхности песка или добавления в песчаный массив для уменьшения или предотвращения проникновения воды в песчаный массив, в основном геомембраны, геотекстиль, бетонные плиты, растения и так далее [1–9]. Гош и Ясухара [1] изучали характеристики потока геосинтетического дренажа в грунтах, подвергающихся консолидации.Raisinghani и Viswanadham [3] оценили характеристики проницаемости геосинтетически усиленного грунта. Палмейра и Гардони [4] представили дренажные и фильтрационные свойства нетканого геотекстиля в замкнутом пространстве, используя различные экспериментальные методы. Эти материалы могут улучшить сопротивление проницаемости и стабильность почвы, но свойства почвы не меняются. Пока материал перемещается или повреждается, высокая проницаемость или нестабильность почвы будут возвращены.

В настоящее время полимерные материалы поливинилацетат (ПВС), полиуретан, полиакриламид рассматриваются как новые стабилизаторы грунта для укрепления грунта [10–16].Кукал и др. [10] изучали устойчивость к каплям у обработанных ПВС природных почвенных агрегатов из различных видов землепользования. Лю и др. [11] представили полиуретановый песок-фиксатор для фиксации песка. Inyang и Bae [12] представили возможность сорбции полиакриламида на межслойных и внешних поверхностях пор глин, препятствующих загрязнению. Ян и др. [14] изучали влияние испытаний на старение на новый химический фиксатор песка - полиаспарагиновую кислоту. Телышева и Шульга [15] ввели кремнийсодержащие поликомплексы для защиты песчаных грунтов от ветровой эрозии.Ортс и др. [16] предложили биополимерные добавки для уменьшения потерь почвы при орошении, вызванных эрозией. Эти результаты исследований показали, что полимерные материалы могут улучшить прочность, водостойкость, противоэрозионную способность и проницаемость почвы за счет заполнения пустот в почве и обертывания частиц почвы.

В этой статье полиуретановый стабилизатор грунта (PSS) распыляется на поверхность песка, чтобы сформировать армирующий слой, а испытание формы армирующего слоя, испытание на проницаемость для одного отверстия и испытание на проницаемость пористой среды выполняются в лаборатории для анализа воздействия ПСС армированный на песке.Механизм его усиления обсуждается с изображениями, полученными с помощью растрового электронного микроскопа (СЭМ). На основе анализа взаимодействия между PSS и песком предлагается оптимальное время отверждения и концентрации PSS. Результаты могут быть использованы в качестве эталона при проектировании армированного песка PSS, особенно для защиты поверхности насыпей, откосов и полигонов.

2. Схема эксперимента
2.1. Материалы

В этом исследовании использовался песок, выбранный из города Нанкин провинции Цзянсу, Китай.Его гранулометрический состав показан на рисунке 1. Он имеет удельный вес (Gs) 2,64, максимальную плотность в сухом состоянии () 1,66, минимальную плотность в сухом состоянии () 1,34 г / см 3 , максимальное отношение пустот () 0,970. , и минимальный коэффициент пустотности () 0,590. Его частицы имеют средний размер зерна () 0,30 мм, коэффициент градации () 1,13 и коэффициент однородности () 2,77.


В этом исследовании использовался новый тип полиуретанового стабилизатора грунта (PSS) (рис. 2). Он состоит в основном из полиуретановой смолы и содержит огромное количество функциональной группы -NCO.PSS представляет собой светло-желтую масляную жидкость с pH 6-7, вязкостью 650-700 мПа · с, удельным весом 1,18 г / см 3 , содержанием твердого вещества 85%, временем коагуляции 30-1800 с и удерживать влагосодержание более 40 раз. Время коагуляции уменьшается с увеличением концентрации PSS. Используемые в этом исследовании концентрации PSS в 1%, 3%, 5%, 7% и 9% имеют время коагуляции около 30 минут, 8 минут, 6 минут, 4,5 минут и 3,5 минут соответственно. PSS в основном используется для армирования песчаных грунтов.Содержание песчинок в армированном грунте более 50%.


PSS имеет основные преимущества: (а) он вступает в реакцию с водой с образованием эластичного и вязкого армированного слоя на поверхности почвы с превосходными механическими свойствами; (б) это безвредный для окружающей среды продукт без дополнительного загрязнения, и это разновидность биоразлагаемого водорастворимого полимера; (c) его легко производить и он невысокий.

2.2. Экспериментальные методы

PSS в качестве армирующего материала для грунта распыляют на поверхность песка для образования армирующего слоя.Начальное время проницаемости и коэффициент проницаемости песка считаются важными факторами для оценки характеристик проницаемости песка, армированного PSS. В этом исследовании для оценки характеристик проницаемости армированного песка PSS были выполнены лабораторные испытания формы армирующего слоя, испытания на проницаемость для одиночного отверстия и испытания на пористую проницаемость.

2.2.1. Испытание формы армирующего слоя

Формирование армирующего слоя на песчаной поверхности важно для защиты поверхности откосов.При испытании формы армирующего слоя измеряли толщину армирующего слоя образца. Образцы песка, взятые с поверхности склона, сначала сушили в печи, а затем помещали в контейнер. Контейнер имеет диаметр 10 мм и высоту 6 мм. Сухая масса каждого образца составляла 500 г. Было предложено шесть групп с различными концентрациями 0%, 1%, 3%, 5%, 7% и 9% раствора PSS и по 24 образца каждой группы. Количество 1,6 л / м 2 каждого раствора было равномерно распылено на поверхность образца.После напыления армированные образцы хранились в камере для отверждения при температуре около 20 ° C, а толщина слоя армирования испытывалась с различным временем отверждения: 0 ч, 0,1 ч, 0,5 ч, 1 ч, 3 ч, 6 ч, 12. ч и 24 ч. Блок квадратной площади 3 × 3 см был взят из армирующего слоя на поверхности образца, и его толщина была измерена штангенциркулем. Кроме того, для каждого теста были измерены три образца и использованы их средние значения.

2.2.2. Тест на проницаемость для одного отверстия

В тесте на проницаемость для одного отверстия характеристики проницаемости поверхностного песка, армированного PSS, были проверены пермеаметром TST-70 (Рисунок 3).Этот аппарат имеет верхний вход и нижнюю выходную трубу. Верхняя впускная труба соединена с резервуаром для воды, который поддерживает постоянный напор.


Образец был сформирован непосредственно в испытательной установке. Сухой песок делили на 10 равных частей, каждую часть помещали в пермеаметр и уплотняли. Образцы для этого испытания диаметром 10 см и высотой 30 см были приготовлены в десять слоев одинаковой высоты для достижения предложенной плотности 1,44 г / см 3 . После этого на поверхность песка распыляли шесть концентраций 0%, 1%, 3%, 5%, 7% и 9% раствора PSS.Количество 1,6 л / м 2 каждого раствора было равномерно распылено на поверхность образца. После распыления образцы хранили в камере для отверждения с температурой около 20 ° C, а испытание на проницаемость проводили с различным временем отверждения: 0 ч, 3 ч, 6 ч, 12 ч и 24 ч. Во-первых, верхняя впускная и нижняя выпускная трубы оставались открытыми; поддерживался уровень воды на поверхности образца. Регистрировали начальное время стекания воды с поверхности образца в нижнюю трубку. Объем проточной воды через каждые 3 минуты регистрировали до тех пор, пока разница в объеме воды для двух последовательных периодов не стала менее 3%.Средний расход воды для каждых 3 минут был задан следующим уравнением [17]:

In (1), (мл / мин) определяется как средний расход воды в течение расчетного рекордного времени; (мл) - объем воды за расчетный интервал времени записи; (мин) - расчетный временной интервал записи. В этом исследовании средний расход воды () представляет собой расход воды в середине рекордного времени. Таким образом, время записи 0–3 мин, 3–6 мин, 6–9 мин, 9–12 мин и 12–15 мин определяется как расход воды во время испытания, равный 1.5 мин, 4,5 мин, 7,5 мин, 10,5 мин и 13,5 мин соответственно.

Коэффициент проницаемости образцов получен по

In (2), (см / с) определяется как коэффициент проницаемости образца, (см) - высота образца, - площадь поперечного сечения образца ( см 2 ), а (см) - разница напора воды.

Сопротивление проницаемости армированных образцов оценивалось с использованием

In (3), - относительное сопротивление проницаемости армированного песка, - коэффициент проницаемости неармированного песка (см / с) и - коэффициент проницаемости армированного песка PSS ( см / с).Значения для неармированных образцов равны 1, а образцы без потока воды спроектированы как. Чем выше сопротивление проницаемости, тем эффективнее PSS.

2.2.3. Испытание на пористую проницаемость

Сопротивление проницаемости песка разной глубины является эффективным параметром для оценки армирующего слоя. Коэффициент проницаемости поверхностного песка, армированного PSS, с различной глубиной был исследован с помощью теста на пористую проницаемость. В этом испытании использовался пермеаметр собственного производства, показанный на рисунке 4.Этот аппарат диаметром 20 см и высотой 100 см имеет 10 выходных патрубков с одной стороны. Расстояние между выходными патрубками 10 см. Выпускная трубка номер 0 представляет собой водосливное отверстие на расстоянии 5 см от верха.


Образец был сформирован непосредственно в аппарате. Вначале все пробирки были закрыты. Сухой песок делили на 9 равных частей, каждую часть помещали в пермеаметр и уплотняли. Образцы для этого испытания диаметром 20 см и высотой 90 см были приготовлены в 9 слоев одинаковой высоты для достижения предложенной плотности 1.44 г / см 3 . После этого на поверхность песка распыляли шесть концентраций 0%, 1%, 3% и 5% раствора PSS. Количество 1,6 л / м 2 каждого раствора было равномерно распылено на поверхность образца. После распыления образцы выдерживали в камере для отверждения при температуре около 20 ° C в течение 24 часов для образования армирующего слоя. После того, как образцы были сформированы, впускная труба и выпускные трубы номер 0 и 9 оставались открытыми и регистрировали начальное время протекания воды от поверхности образца к выпускной трубе номер 9 и объем проточной воды каждые 3 минуты.После этого выполнялась операция закрытия номер 9 и открытого номера 8 и регистрировался их объем проточной воды каждые 3 минуты с числом 5 раз. Затем были последовательно открыты выпускные трубы с номерами от 7 до 1 для регистрации объема проточной воды. Следует отметить, что было открыто только одно количество выпускных трубок, чтобы каждый раз регистрировать объем проточной воды. Наконец, для оценки сопротивления проницаемости образцов были взяты начальное время протекания воды от номера 9 и объем проточной воды с номера 9 до номера 1.Данные каждой выпускной трубки записывались до тех пор, пока разница в объеме воды для двух последовательных раз не стала меньше 3%. Средний расход воды () за каждые 3 минуты был рассчитан по (1). Средний расход воды () также определяется как расход воды во время испытания, составляющий 1,5 мин, 4,5 мин, 7,5 мин, 10,5 мин и 13,5 мин для каждой выпускной трубы соответственно.

3. Результаты тестирования
3.1. Тест формы армирующего слоя

Толщина армирующего слоя, измеренная штангенциркулем, представлена ​​на рисунке 5.Результаты испытания формы армирующего слоя представлены в таблице 1. Толщина армирующего слоя образцов с разным временем отверждения показана на рисунке 6.

Группа 0 9019 9019 9019 9019 9019 9019 9019 9019 9019 .86

Количество Концентрации PSS (%) Время отверждения
0 ч 0,1 ч 0,5 ч 1 ч 3 ч 6 ч 12 ч 24 ч

/ / / / / / / /
Группа 2 1 / / / / / / // / /
Группа 3 3 / 0.28 0,44 0,95 1,87 2,09 2,13 2,12
Группа 4 5 / 0,34 0,72 2,5 0,72 2,57
Группа 5 7 / 0,45 1,15 1,56 2,54 3,00 3,02 3,05 3,05 1,30 1,87 2,98 3,58 3,58 3,56



в виде песка, без рисунка, как показано на 9011 На контрольном образце невозможно образовать агрегат из-за его небольшой силы сцепления. Песок, армированный 1% PSS, может образовываться только от более крупного скопления, но не от армирующего слоя. Иначе обстоит дело с получением неповрежденного армирующего слоя с поверхности образца.Армирующий слой образцов, армированных PSS 3%, 5%, 7% и 9%, не формировался без отверждения. После отверждения образцов толщина армирующего слоя обработанных образцов увеличивалась с увеличением времени отверждения в начальный период от времени отверждения 0 до 6 ч. Их толщина поддерживалась на относительно стабильном уровне, в то время как время отверждения составляло более 6 часов. Толщина армирующего слоя образцов, модифицированных концентрацией 3%, 5%, 7% и 9% со временем отверждения 24 ч, составляла примерно 2.12, 2,57, 3,05 и 3,56 см соответственно.

3.2. Испытание на проницаемость для одного отверстия

При испытании на проницаемость для одного отверстия образцы, армированные PSS 0%, 1%, 3%, 5%, 7% и 9% при времени отверждения 0 ч, 3 ч, 6 ч, Рассмотрены 12 часов и 24 часа. Регистрировали начальное время протекания воды из нижней трубы и объем проточной воды каждые 3 минуты с числом раз 5. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

137191 136,05 137191 139,05 96 9019 18 .28 .35 35

Число Концентрации PSS (%) Время отверждения (ч) Начальное время (с) Объем воды 0– 3 мин (мл) Объем воды 3–6 мин (мл) Объем воды 6–9 минут (мл) Объем воды 9–12 минут (мл) Объем воды 12–15 минут (мл)

S-1 0 0 2 215.35 283,34 274,67 282,57 278,85
S-2 1 0 2 216,84 274 3 3 0 4 115,18 120,31 110,93 147,83 147,62
S-4 5 0 5 0 5 92 105,97 98,54 105,41 108,54
S-5 7 0 6 59,38 78,64 7719 9019 9019 9019 9019 9019 6 9 0 8 46,63 67,8 53,01 51,51 64,59
S-7 0 3 3 46 280,24 270,78 274,70 281,36
S-8 1 3 8 145,06 16018 9019 9019 9019 9019 16019 9019 161,43 9 3 3 82 14,35 43,69 45,17 43,96 43,57
S-10 5 3 2 13571 3,85 4,24 4,21 4,31
S-11 7 3 2230 2,28 2,39 2,22 2,39 2,22 12 9 3 4000 0,91 1,04 1,15 1,08 1,22
S-13 0 6 16 276,84 274,45 282,42 278,58
S-14 1 6 25 138191 107,12 107,12 15 3 6 143 11,94 38,03 41,6 40 37,48
S-16 5 6 6 3,8 3,94 3,8 3,96
S-17 7 6 0 0 0 0 0 9 6 0 0 0 0 0
S-19 0 12 3 3 3 281,30 278,37
С-20 1 12 27 104,32 122,08 134,74 135,6 137 135,6 137 135,6 137 12 180 9,55 30,22 30,7 28,95 27,24
S-22 5 12 366 2,16 15 3,94 3,83 3,9
S-23 7 12 0 0 0 0 0 9 12 0 0 0 0 0
S-25 0 24 3 279,47
S-26 1 24 5 70,51 129,58 125,17 126,6 123,52 248 7,64 13,91 13,58 14,37 13,51
S-28 5 24 1810 2,41 3 2,41 3,25 3,38
S-29 7 24 0 0 0 0 0 9019 24 0 0 0 0 0

Начальное время протекания воды из нижней трубы в верхнюю часть дно образца показано на рисунке 7.Как видно на рисунке 7, присутствие PSS увеличило начальное время образцов. Образцы, усиленные более высокими концентрациями PSS, имеют большее начальное время, чем образцы, усиленные более низкими концентрациями PSS. Для образцов, не армированных и армированных 1% и 3% PSS, при разном времени отверждения вода вытекала из нижней трубы сразу в начале испытания. С увеличением времени отверждения начальное время увеличивалось, особенно для образцов с PPS 7% и 9%. Хотя время отверждения превышает 6 часов, образцы с PPS 7% и 9% образовывали водостойкий слой на поверхности, предотвращающий проникновение воды.


На основании данных об объемах воды в таблице 2, скорости потока воды () образцов, армированных с использованием различных концентраций PSS, рассчитаны с помощью (1) и представлены на рисунке 8. Из рисунка 8 видно, что значения Количество образцов, армированных PSS, сильно зависит от времени отверждения и уменьшается с увеличением времени отверждения, особенно для образцов, армированных более высокими концентрациями PSS. В то время как время отверждения составляет 0 ч (см. Рисунок 8 (а)), значения образцов увеличиваются с течением времени, а затем имеют тенденцию к относительно стабильным значениям, а образцы, не армированные и армированные PPS 1%, имеют более высокие значения.Как показано на рисунках 8 (b) –8 (d), значениями образцов с PSS 5%, 7% и 9% можно пренебречь. Значения образцов, армированных PSS на 0%, 1% и 3%, увеличиваются с увеличением времени протекания воды в начальный период 0–6 мин; после этого он примерно будет стабильным. Но все неармированные образцы в качестве эталонов сохранили одну и ту же тенденцию изменения в течение разного времени отверждения. Из рисунка 8 также видно, что значения образцов при одинаковом времени отверждения уменьшаются с увеличением концентрации PSS.И все образцы достигают стабильного расхода на стадии 12–15 мин, и их значения F рассматриваются как параметры для оценки сопротивления проницаемости образцов, армированных PSS.

Вариации расхода воды () образцов с концентрациями PSS при времени потока 12–15 мин представлены в таблице 3 и на рисунке 9. Как видно, значения образцов уменьшаются с увеличением концентрации PSS. Хотя время отверждения превышает 3 часа, показатели образцов, армированных более низкими концентрациями PSS, быстро снижаются.Водный поток образцов с более высокими концентрациями PSS, составляющими 7% и 9%, при времени отверждения более 6 часов не может быть записан, и их значения составляют 0 мл / мин из-за водостойкого слоя на поверхности образцов. Коэффициенты проницаемости образцов, рассчитанные с помощью (2), показаны в таблице 3. Они имеют те же характеристики изменения, что и значения.

ч 32

PSS
(%)
() расход воды за время 12–15 мин
(мл / мин)
() коэффициент проницаемости
(см / с)
() сопротивление относительной проницаемости
0 ч 3 ч 6 ч 12 ч 24 ч 0 ч 3 ч 6 ч 12 ч 24 ч 3 ч 6 ч 12 ч 24 ч

0 92.95 93,79 92,86 92,79 93,16 1 1 1 46,29 45,69 41,17 1,01 1,75 2,01 2,03 2.26
3 49,21 14,52 12,49 9,08 4,50 5 36,18 1,44 1,32 1,30 1,13 2,57 65.13 70,35 71,38 82,44
7 27,98 0,64 0 0 0 0
9 21,53 0,41 0 0 0 0 0 4192 0 228,76


Относительное сопротивление проницаемости, рассчитанное с помощью (3), показано в таблице 3. Значения образцов с концентрациями PSS в 1% 3% и 5% при разном времени отверждения представлены на Фигуре 10. Как видно, сопротивление относительной проницаемости всех армированных образцов при времени отверждения 0 часов не улучшилось. Значения тех, у которых время отверждения больше 3, увеличиваются с увеличением концентрации PSS, особенно для образцов с PSS 3% и 5%.Также из таблицы 3 и рисунка 10 видно, что значение в основном улучшается в течение первых 3 часов времени отверждения. Фотографии армирующих слоев, снятые с образцов со временем отверждения 24 ч после испытаний, представлены на рисунке 11. Как видно, толщина и полная степень армирующего слоя, снятого с поверхности образцов со временем отверждения 24 ч, увеличиваются с увеличением Концентрация PSS. Слои армирования образцов с PSS 1%, 3% и 5% находятся в незакрепленном, менее завершенном и завершенном состояниях соответственно.Образцы с PSS 7% и 9% имеют отличную степень готовности к формированию водонепроницаемого слоя на поверхности песка.



3.3. Испытание на пористую проницаемость

При испытании на пористую проницаемость образцы, армированные PSS 0%, 1%, 3% и 5% при времени отверждения 24 часа, рассматривались для изучения глубины влияния армирования поверхности песка. Регистрировали начальное время протекания воды из выпускной трубки № 9 и объем проточной воды из выпускных труб № 1–9 каждые 3 минуты с числом 5 раз.Результаты испытаний представлены в Таблице 4. Начальное время протекания воды из выпускной трубы номер 9 образцов с различными концентрациями PSS показано на Рисунке 12. Как видно на Рисунке 12, присутствие PSS увеличивало начальное время протекания воды из количество 9 экземпляров, особенно для ПСС 3% и 5%. Время истечения воды с поверхности на глубину 90 см у образцов с ПСС 3% и 5% достигает 25 и 120 мин соответственно.

Объем воды 3–6 минут (мл) .75 .47 9019 9019 9019 88191 34 77 360192 30192 .12 46 данные объемов воды в таблице 4, расход воды () образцов рассчитан по (1). Значения разной глубины в образцах, армированных различными концентрациями PSS 0%, 1%, 3% и 5%, представлены на рисунке 13.Из рисунков 13 (a) и 13 (b) видно, что значения глубины 90 см в образцах, не армированных и армированных PSS 1%, быстро достигают стабильных значений, за исключением того, что значения глубины 90 см достигают стабильных значений после время истечения воды больше 3 мин и 9 мин соответственно. Как видно на рисунках 13 (c) и 13 (d), значения образцов, армированных PSS на 3% и 5%, увеличиваются с течением воды в начальный период 0–6 мин; после этого он примерно будет стабильным. Из рисунка 13 также видно, что значения образцов сильно зависят от концентрации PSS и уменьшаются с увеличением концентрации PSS, особенно для более высоких концентраций PSS, составляющих 3% и 5%.И все образцы достигают стабильного значения на этапе 12–15 мин, а значения на этапе 12–15 мин рассматриваются как параметры для оценки сопротивления проницаемости на разной глубине в образцах, армированных PSS.

Вариации расхода воды () на разной глубине в образцах при времени истечения 12–15 мин представлены в Таблице 5 и на Рисунке 14. Как видно, значения каждой глубины в образцах уменьшаются с увеличением концентрации PSS. Значения образцов неармированных и армированных PSS 1% постепенно увеличиваются с увеличением глубины.Значения одного, усиленного PSS на 3%, увеличиваются с глубиной в диапазоне глубин 0–40 см, а затем сохраняют стабильное значение. Значения одного усиленного с более высокой концентрацией PSS 5% очень малы и не зависят от глубины образца. Коэффициенты проницаемости образцов, рассчитанные с помощью (2), показаны в таблице 6. Они имеют те же характеристики изменения, что и значения. Значения уменьшаются с увеличением концентрации PSS и увеличиваются с увеличением глубины в образце.


Число Концентрации PSS
(%)
Глубина песка
(см)
Начальное время (с) Объем воды 0–3 мин 9019 (мл) Объем воды 6–9 минут (мл) Объем воды 9–12 минут (мл) Объем воды 12–15 минут (мл)

Л-1 0% 90 108 163.58 1152,47 1158,19 1164,67 1152,22
0% 80 / 1113,69 1119,76 / 1018,21 1081,89 1037,63 1047,71 1059,72
0% 60 / 858,27 871 864,56 853,86 854,19
0% 50 / 724,82 733,72 718,24 9019 9019 9019 733,72 718,24 699,01 710,60 677,15 702,00 697,38
0% 30 / 698,38 676,47 691,87 695,30
0% 20 / 501,95 508,12 486,43 469,03 419,73 392,43 383,27 388,21

П-2 1% 90 305 1419142 989,39 1062,42 1041,25
1% 80 / 885,82 865,74 866,86 880 753,78 762,15 755,60 777,70 773,99
1% 60 / 749,71 754,97 758,36 758,73
1% 50 / 743,83 734,2 726,61 737.77 737.77 70191 569,03 562,11 553,26 554,50
1% 30 / 568,32 574,71 584,79 549,69
1% 20 / 413,01 395,92 398,83 392,69 393,34 307,17 286,12 289,92

P-3 3% 90 1505 72,13 329,3159 360,39 363,18
3% 80 / 245,77 334,64 350,96 357,55 357,55
292,52 324,62 348,77 350,26
3% 60 / 217,59 303,63 328191 346192.53 337,17
3% 50 / 219,46 296,48 326,05 338,52 323,58
319,64 313,52 321,66
3% 30 / 234,20 267,63 278,76 292,08
3% 20 / 197,11 213,06 216,26 213,55 214,65
214,65
3% 128192 144,43 141,15

P-4 5% 90 7200 17,19 35,50 33,24 33,24 34,26
5% 80 / 16,75 30,07 31,74 32,34 33,75 32,75 32,76 32,96
5% 60 / 14,36 29,61 30,48 30,19 .61 29,69 29,13 28,58 28,33
5% 40 / 12,88 28,64 28,25 28,25 / 10,89 24,42 26,34 26,49 25,97
5% 20 / 10,36 21.02 9019.04 22,27 22,83
5% 10 / 8,62 19,16 18,53 18,43 18,93
131,11

Число Концентрации PSS
(%)
Глубина (см)
90 80 70 70 20 10

G-1 0 384,07 374,13 353,24 284,73 2619246 231,77 163,02 129,4
G-2 1 347,08 293,8 258,00 252,91 G-3 3 121,06 119,95 116,75 112,39 107,86 107,22 97,71 71,55 47.05
G-4 5 11,42 11,25 11,00 10,80 9,44 9,26 8,66 9,26 8,66 7,61 7,61 7,61 7,61 7,61
9019 20 9 0191 G-3

Количество Концентрации PSS
(%)
Глубина (см)
90 80 70 60 30192 60 40192 10

G-1 0
3
G-4


Относительное сопротивление проницаемости, рассчитанное с помощью (3), показано в таблице 7.Как видно, сопротивление относительной проницаемости каждой глубины армированных образцов со временем отверждения 24 часа улучшается. Значения образцов в основном зависят от концентрации PSS, особенно для образца с PSS 5%. Значения образца с глубиной 10 см, 30 см, 60 см и 90 см составляют 20,51, 26,76, 26,36 и 33,63 соответственно. Фотографии армирующих слоев, снятые с образцов со временем отверждения 24 ч после испытаний пористой проницаемости, представлены на рисунке 15.Как видно, толщина и полная степень армирующего слоя, снимаемого с поверхности образцов, увеличиваются с увеличением концентрации ПСС. Слои армирования образцов с PSS 1%, 3% и 5% находятся в незакрепленном, менее завершенном и завершенном состояниях соответственно.


Количество Концентрации PSS
(%)
Глубина (см)
90 80 70 70 20 10

G-1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Г-2 1 1.11 1,27 1,37 1,13 1,07 1,26 1,26 1,24 1,34
G-3 3 3,17 3 3,17 3 3,17 2,17 2,37 2,28 2,75
G-4 5 33,63 33,26 32,11 26,36 27,36 27,36 10 26,76 21,42 20,51


4. Обсуждение

Полиуретановый стабилизатор грунта с длинной цепью и полиуретановой смолой (PSS) содержит значительную долю полиуретановой смолы с длинной цепью и полиуретаном. огромное количество изоцианатной группы (–NCO). Структурная формула PSS представлена ​​формулой (4), а процесс реакции его усиления представлен формулами (5) и (6). Когда раствор PSS разбавляется и распыляется на песок, одна часть заполняет пустоты песка, а другие адсорбируются на поверхности песчаной частицы.Активные группы –NCO в формуле (4) реагируют с водой в пустотах и ​​на поверхности песка по химическим формулам (5) и (6) с образованием армирующего слоя. Эти реакции создают физико-химические связи между молекулами и частицами песка. С помощью этих связей PSS обволакивает частицы песка и связывает их, образуя армирующий слой на поверхности песка. СЭМ-изображения образца, армированного PSS 5%, представлены на Рисунке 16. Как видно на Рисунках 16 (a) –16 (d), частицы песка обернуты и соединены PSS, чтобы сформировать стабильную структуру.Эта структура может увеличивать силы сцепления и сцепления между частицами песка и уменьшать коэффициент пустотности песка.

Поверхность образца распыляется путем разбавления PSS для образования армирующего слоя. Время отверждения и концентрация разбавления являются двумя важными факторами для образования армирующего слоя на поверхности образца. Этот процесс формования требует определенного времени отверждения. Это причина того, что толщина армирующего слоя достигает стабильного значения, когда время отверждения превышает 3 часа (см. Рисунок 6).Чем выше концентрация PSS, тем больше содержание длинноцепочечных макромолекул, заполняющих пустоты песка и обволакивающих частицы песка, что приводит к увеличению толщины армирующего слоя на поверхности образца (см. Рисунок 6). И полная степень армирующего слоя, снимаемого с поверхности образцов, также увеличивается с увеличением концентрации PSS (см. Рисунки 11 и 15). Пустоты в песке, заполненные PSS, уменьшают или блокируют проточные каналы для воды, в результате чего увеличивается время, в течение которого поток воды проходит через армирующий слой с поверхности образца.Это время проницаемости армирующего слоя увеличивается с концентрацией PSS (см. Рисунки 7 и 12).

Расход воды армирующего слоя на поверхности образца уменьшается с уменьшением его пустотности. Это уменьшение радиоактивности улучшается за счет времени отверждения или концентрации PSS. Расход воды в тестируемой части песка в основном контролируется слоем песка с наименьшими пустотами. Таким образом, расход воды уменьшается с увеличением времени отверждения или концентрации PSS (см. Рисунки 8, 9 и 13).Хотя концентрация PSS ниже или время отверждения меньше, макромолекулы или время не хватает для образования армирующего слоя. Таким образом, относительное сопротивление проницаемости образцов в основном улучшилось при времени отверждения более 3 часов и концентрации PSS более 3% (см. Рисунок 10 и Таблицу 7). Водостойкий слой на поверхности песка образуется при времени отверждения и концентрации PSS более 6 часов и 7% соответственно. Верхний предел концентрации PSS для улучшения непроницаемости песка составляет 9% из-за его хорошего водостойкого слоя на поверхности песка.

Как видно на Фигуре 16, полимеры обволакивают поверхность частиц песка и связывают их, образуя эластичное и вязкое покрытие на поверхности песка, чтобы улучшить силы сцепления между частицами песка. Это заполнение пустот и физико-химическое связывание могут привести к результирующему улучшению механических свойств, таких как прочность на сжатие, предел прочности на разрыв, сопротивление эрозии и когезия песка. Эта статья ограничена только оценкой влияния PSS на характеристики проницаемости песка с размером частиц 0.1–1 мм. Результаты показали, что время отверждения и концентрация PSS являются важными факторами, влияющими на процесс армирования. Хотя PSS используется для улучшения различных механических свойств, содержания песка и размера частиц грунта, метод усиления, время отверждения и оптимальная концентрация должны быть отрегулированы для удовлетворения различных инженерных требований в практическом применении.

PSS - это разновидность полиуретанового полимера на водной основе и форма масляной жидкости. Когда полимер в качестве армирующего материала используется в практической инженерии, необходимо серьезно относиться к проблемам окружающей среды.Потенциальные экологические проблемы возникают в основном из-за летучих органических соединений (ЛОС) и остаточного раствора PSS, которые вызывают загрязнение воздуха и водных ресурсов. Чтобы уменьшить или избежать проблем, связанных с окружающей средой, содержание ЛОС в PSS должно строго контролироваться в соответствии с международными правилами; остаточный раствор PSS должен быть переработан эффективными методами. Для распыления PSS в полевых условиях следует выбирать солнечный день, чтобы обеспечить достаточную реакцию полимера и частицы песка, чтобы уменьшить потери полимера и загрязнение воды.

На старение полимера в основном влияют температура, ультрафиолетовые лучи, вода и химический посредник. Реакции (5) и (6) в процессе армирования PSS необратимы. Армирующий слой на песке будет поврежден из-за старения полимера. Образовавшийся в армирующем слое проточный водяной канал приведет к увеличению проницаемости армированного песка. Долговечность ПСС по характеристикам проницаемости песка при температуре состояния −10 ~ 50 ° C, интенсивности ультрафиолета ≤ 250 мВт / м 2 и отсутствии химического посредника составляет около 10 лет.Однако, хотя PSS применяется в инженерных областях с экстремальными погодными условиями, высокой интенсивностью ультрафиолета или загрязненной почвой, долгосрочное влияние полимера на характеристики проницаемости будет сокращено.

5. Выводы

Для оценки характеристик проницаемости армированного песка PSS были рассмотрены лабораторные испытания формы армирующего слоя, испытание на проницаемость для одиночного отверстия и испытание на проницаемость пористой среды. Проанализированы результаты испытаний и механизм усиления.Основываясь на результатах представленных здесь испытаний, основные выводы можно резюмировать следующим образом: (1) Сопротивление проницаемости песка, армированного полиуретановым стабилизатором грунта (PSS), улучшается за счет образования армирующего слоя на поверхности песка. Толщина и полнота армирующего слоя увеличиваются с увеличением времени отверждения и концентрации PSS. Толщина армирующего слоя образцов, модифицированных концентрациями 3%, 5%, 7% и 9% со временем отверждения 24 ч, составляла примерно 2.12, 2,57, 3,05 и 3,56 см, соответственно. (2) Лабораторные испытания теста на проницаемость для одного отверстия и теста на пористую проницаемость показали, что время проницаемости армирующего слоя увеличивается с увеличением концентрации PSS. Скорость проточной воды уменьшается с увеличением времени отверждения или концентрации PSS. Коэффициент проницаемости уменьшается с увеличением времени отверждения и концентрации PSS и увеличивается с увеличением глубины в образце. Сопротивление относительной проницаемости образцов в основном улучшилось при времени отверждения более 3 часов и концентрации PSS более 3%.Водостойкий слой на поверхности песка образуется со временем отверждения и концентрацией PSS более 6 часов и 7% соответственно. (3) PSS содержит значительную долю длинноцепочечной макромолекулы полиуретановой смолы и огромное количество изоцианата. группа (–NCO). Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа в микромасштабе показывают, что PSS окружает частицы песка и связывает их, образуя армирующий слой на поверхности песка. PSS заполняет пустоты песка и адсорбирует на поверхности песчаные частицы, чтобы уменьшить или заблокировать проточные каналы для воды, чтобы улучшить сопротивление песка проницаемости.Результаты могут быть использованы в качестве эталона при проектировании армированного песка PSS, особенно для защиты поверхности насыпей, откосов и полигонов. Метод армирования, время отверждения и оптимальная концентрация должны быть скорректированы для удовлетворения различных инженерных требований в практических приложениях.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (гранты №41472241 и 41202208) и Фонд естественных наук провинции Цзянсу, Китай (грант № BK20141415).

Статические характеристики деформации и напряжения песка

Abstract

ПРИМЕЧАНИЕ. Текст или символы, не отображаемые в обычном коде ASCII, обозначаются [...]. Аннотация включена в документ .pdf.

Ящик для испытаний грунта, способный применять любую комбинацию основных напряжений к кубическому образцу грунта, был разработан для экспериментального исследования поведения зернистых грунтов при статической нагрузке.Также было разработано устройство контроля напряжения, позволяющее производить непрерывное и пропорциональное изменение напряжений вдоль траектории напряжения и значительно упрощающее расчет напряженного состояния в образце. Аппарат использовался для исследования (а) гидростатического сжатия песка Оттавы и (б) поведения того же грунта при различных путях девиаторных напряжений как в условиях нагрузки, так и в условиях разгрузки.

Теоретическая модель "дырочки" была постулирована для песка при гидростатическом напряжении, и было обнаружено, что результаты анализа этой модели хорошо коррелируют с экспериментальными данными.

Качественное поведение песка при касательных напряжениях было изучено с точки зрения твердых частиц. Специально разработанные испытания были выполнены на песке Оттавы с нагрузкой и разгрузкой по траекториям напряжений, которые включали различные комбинации гидростатических и девиаторных напряжений, с целью изучения пропорций восстанавливаемых и невозвратных деформаций. Граница разрушения была получена для песков средней плотности и средней рыхлости путем монотонного увеличения [...] при сохранении [...] постоянной при различных условиях распределения напряжений, и было обнаружено, что значение эквивалентного кулоновского [...] значения увеличилось с 42? при трехосном сжатии до 48? в трехосном выдвижении для песка средней плотности и от 36? при трехосном сжатии до 44? в трехосном удлинении для среднего рыхлого песка.

Дата защиты 02-133202
Тип позиции: Диссертация (Диссертация (Ph.D.))
Учредитель: Калифорнийский технологический институт
Отдел: Инженерные и прикладные науки
Основные направления : Технические и прикладные науки
Доступность тезисов: Общедоступная (доступ по всему миру)
Научные консультанты:
Комитет по диссертациям:
25 января 1966 г.
Номер записи: CaltechETD: etd-0
Постоянный URL-адрес: https: // resolver.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

[an error occurred while processing the directive]