Полезные свойства песка 4 класс


Доклад Песок полезное ископаемое 3, 4 класс сообщение

Песок – это ископаемое, представляющее собой мелкие зерна горных пород, которые накапливаются и формируют песчинки. Удары волн, выветривание, извержения вулканов и землетрясения разрушают горные породы и способствуют образованию песка.

Основная его составляющая – диоксид кремния (кварц), также включает частички слюды и полевого шпата. Песок бывает разного размера: от 0,2 до 5мм. Он распространен по всему миру. Форма песчинок бывает остроугольная или окатанная, в зависимости от его происхождения. Исходя из места расположения, песок бывает речной, морской, овражный, горный.

Песок на дне рек и других водоемов имеет округлую форму. Он чистый, не содержит примесей глины и крупных включений, цвет серый или желтый. Поэтому речной песок активно добывают (намывают). Это универсальный материал, но в то же время – это более дорогая разновидность песка.

Получают эту породу также из карьеров, затем его специально просеивают, чтобы удалить примеси. Или промывают, чтобы удалить глину.

Есть так называемый искусственный песок. Он представляет собой измельченную горную породу гранита, мрамора или известняка. Такие песчинки имеют острые углы и зерна различного размера. Из-за этого штукатурка на основе искусственного песка получается интересной фактуры, ее используют для наружной отделки зданий.

Песок широко используется в строительстве. Он входит в состав растворов на основе цемента, используемых при фундаментных работах, укладке плитки. Добавляют песок и в смесь для асфальта, бетон. Перед постройками часто намывают слой песка на участок. При помощи мельчайших песчинок, подаваемых сильной струей воздуха производят обработку различных поверхностей: стекла, металла, камней. Благодаря высокой абразивности песка, он счищает все загрязнения, ржавчину, подготавливает поверхность к нанесению разных покрытий.

Без этой породы невозможно представить ни одной детской песочницы или дворовых дорожек. Песчаные скульптуры давно уже вышли за пределы детских игр. Сейчас среди мастеров этого искусства, использующих песок и воду, проводятся мировые чемпионаты. Песчаные пляжи – любимое место отдыха и развлечений. Соревнования по пляжному волейболу проводят только на песчаных площадках.

Еще его добавляют в наполнители для кошачьих туалетов, а также в землю в теплицах и для комнатных растений. Без песка кактус на подоконнике не вырастить.

Песок – это основной компонент для производства стекла. Его смешивают с содой и карбонатом кальция и плавят эту смесь при температуре около 2000 градусов.

Еще одна сфера его применения – это фильтрование и очистка воды.

В некоторых частях планеты встречается черный песок, который может быть очень радиоактивным. Он представляет собой мелкие частички темноокрашенных минералов. Существуют зыбучие пески, которые из-за того, что содержат много воздуха или пара обладают способностью засасывать вглубь все, что в них попадает. Они очень опасны для человека.

Песок полезное ископаемое доклад

Песок образуется из многолетних могучих скал. Он имеет вид мелких крупинок. Этот природный ископаемый довольно распространен в природе. Его можно без труда увидеть буквально в любом, месте, особенно там, где природа довольно активно влияет на горные породы. Таким местом можно назвать побережье моря. Так как морская вода обладает огромным разрушительным свойством и постепенно разрушает горные породы, тем самым способствует обильному появлению песка.

Так же неисчисляемое количество песка находиться в пустыни. Существует достоверная информация, что пустыни образовались, на месте где находились, когда-то моря, но спустя сотни тысяч лет вода ушла.

В песке содержаться довольно много разных минералов. Основным составляющим является кварц. Размер песчинки достигает не более пяти миллиметров.

Какие виды песка существуют?

Он бывает речной, его добывают со дна водоемов и он обладает природной чистотой.

Морской, является самым востребованным и его используют практически везде.

Искусственный – это тот песок, который создан неестественным путем, а при помощи измельчения разнообразных материалов.

Учеными доказано, что существует песок черного цвета, но в отличие от обычного песка, который пользуется особой актуальностью изо дня в день в быту, то черный песок, является радиоактивным.

Свойства песка

Без него не обойтись в наше время, так как он в жизни человека играет не маленькую вспомогательную роль. Его используют зачастую в строительстве, для изготовления стекла, а также используют в фильтрах для очищения поступающей воды. Поэтому однозначно можно с уверенностью сказать, что это нужное и конечно же полезное ископаемое.

3, 4 класс, окружающий мир

Песок полезное ископаемое

Популярные темы сообщений

  • Река Енисей

    Енисей – третья самая длинная река в России и восьмая в мире (3487 км). Её исток находится около города Кызыл, столицы республика Тыва. В этом месте сливаются потоки двух рек: Большого Енисея и Малого, из их потоков образуется Енисей.

  • Памятники Воронежа

    Воронеж это крупный город, поэтому памятников в нем установлено немало. Это монументы как государственным деятелям нашей страны, так и знаменитым людям, чья судьба тем или иным образом связана с этим областным центром.

  • Животные Краснодарского края

    В Краснодарском краю обитают около 420 различных видов животных, включая птиц и земноводных. Некоторые из данных видов животных занесены в Красную Книгу.

Промышленный песок (M-Sand) для бетона - свойства и преимущества

Технический песок (M-Sand) - это заменитель речного песка для бетонных конструкций. Промышленный песок получают из твердого гранитного камня путем дробления.

Дробленый песок кубической формы с загрунтованными краями, промытый и рассортированный как строительный материал. Размер искусственного песка (M-Sand) менее 4,75 мм.

Почему используется промышленный песок?

Промышленный песок - альтернатива речному песку.В связи с быстрым ростом строительной индустрии спрос на песок значительно вырос, что в большинстве случаев привело к дефициту подходящего речного песка.

В связи с истощением запасов речного песка хорошего качества, используемого в строительстве, было увеличено использование искусственного песка. Еще одна причина использования M-Sand - это доступность и транспортные расходы.

Так как искусственный песок можно измельчить из твердых гранитных пород, его можно легко найти поблизости, что снижает расходы на транспортировку от удаленного песчаного дна реки.

Таким образом, стоимость строительства можно контролировать, используя искусственный песок в качестве альтернативного материала для строительства. Другим преимуществом использования M-Sand является то, что он не содержит пыли, размер m-sand легко регулируется, чтобы он соответствовал требуемой классификации для данной конструкции.

Преимущества промышленного песка (M-Sand)

  • Хорошо отсортирован в необходимой пропорции.
  • Не содержит органических и растворимых соединений, влияющих на время схватывания и свойства цемента, что позволяет поддерживать необходимую прочность бетона.
  • Не содержит примесей, таких как глина, пыль и ил, увеличивает потребность в воде, как в случае речного песка, которые ухудшают сцепление между цементным тестом и заполнителем. Таким образом повышается качество и долговечность бетона.
  • M-Sand получен из особой твердой породы (гранита) с использованием современной международной технологии, таким образом, достигается требуемое свойство песка.
  • M-Sand имеет кубическую форму и производится с использованием таких технологий, как ударная порода из высокоуглеродистой стали, а затем процесс ROCK ON ROCK, который является синонимом естественного процесса, протекающего в информации о речном песке.
  • Для производства M-Sand используются современные и импортные машины, обеспечивающие требуемую зону сортировки песка.

Свойства технологического песка для бетонных конструкций

Повышенная прочность бетона

Промышленный песок имеет требуемую градацию мелочи, физические свойства, такие как форма, гладкая текстура поверхности и консистенция, что делает его лучшим песком, подходящим для строительства. Эти физические свойства песка обеспечивают большую прочность бетона за счет уменьшения сегрегации, просачивания, образования сот, пустот и капилляров.

Таким образом, необходимый для данной цели сорт песка помогает бетону заполнять пустоты между крупными заполнителями и делает бетон более компактным и плотным, тем самым повышая прочность бетона.

Прочность бетона

Поскольку промышленный песок (M-Sand) обрабатывается из отборного качества гранита, он имеет сбалансированные физические и химические свойства для строительства бетонных конструкций.

Это свойство M-Sand помогает бетонным конструкциям выдерживать экстремальные условия окружающей среды и предотвращает коррозию арматурной стали за счет снижения проницаемости, проникновения влаги, эффекта замораживания-оттаивания, увеличивая долговечность бетонных конструкций.

Технологичность бетона

Размер, форма, текстура играют важную роль в удобоукладываемости бетона. Чем больше площадь поверхности песка, тем выше потребность в цементе и воде для связывания песка с крупными заполнителями.

Контроль этих физических свойств технологического песка заставляет бетон потреблять меньше воды и обеспечивать бетон с более высокой обрабатываемостью. Меньшее использование воды также способствует увеличению прочности бетона, меньшим усилиям для перемешивания и укладки бетона и, таким образом, увеличивает производительность строительных работ на площадке.

Меньше строительных дефектов

Строительные дефекты во время укладки и постбетонирования, такие как сегрегация, просачивание, соты, пустоты и капиллярность в бетоне, уменьшаются за счет использования M-Sand, так как он имеет оптимальное время начального и окончательного схватывания, а также прекрасную тонкость.

Экономика

Как обсуждалось выше, поскольку использование M-Sand имеет повышенную долговечность, большую прочность, уменьшение сегрегации, проницаемости, улучшенную обрабатываемость, уменьшение постбетонных дефектов, он оказывается экономичным в качестве строительного материала, заменяющего речной песок.

Во многих случаях это также позволяет сэкономить на транспортировке речного песка.

Экологичный

Использование искусственного песка предотвращает выемку русел рек с целью получения речного песка, что может привести к экологической катастрофе, такой как истощение грунтовых вод, нехватка воды, угроза безопасности мостов, плотин и т. Д., Чтобы сделать M-Sands более экологичными, чем речной песок .

Подробнее:

Проверка качества песка на строительной площадке для бетона

Расчет бетонной смеси с использованием измельченного песка

Расчет количества цемента и песка в строительном растворе

.

Влияние формы и размера частиц на минимальный коэффициент пустотности песка

Минимальный коэффициент пустотности является важным параметром для оценки свойств почвы. Это тесно связано с характеристиками сжатия, проницаемости и прочности почвы на сдвиг, а также зависит от распределения частиц по размеру и формы частиц. Однако существующие исследования обычно сосредоточены на моделировании минимального коэффициента пустотности с учетом распределения частиц по размерам, игнорируя влияние формы частиц на минимальное соотношение пустот.В этой статье анализируется влияние гранулометрического состава и формы частиц на минимальный коэффициент пустотности с использованием четырех типов песка и альтернативных материалов. Эксперименты показали, что минимальный коэффициент пустотности сначала уменьшался, а затем увеличивался с увеличением содержания мелких частиц. Минимальный коэффициент пустотности достиг минимального значения, когда доля содержания мелких частиц составляла приблизительно 40%. Чем более неправильной формы частицы, тем сложнее контакт между частицами, тем больше пустот между частицами и тем больше минимальное соотношение пустот.На основе экспериментальных данных была получена реляционная модель между минимальным значением минимального коэффициента пустотности и соотношением размеров частиц с бинарными смесями частиц различных размеров и форм. Эта предложенная модель требовала только одного параметра T , который был тесно связан со сферичностью частиц, для прогнозирования минимального значения минимального коэффициента пустотности при различном содержании мелких частиц. Результаты эксперимента показали, что прогнозируемое значение очень близко к фактическому измеренному значению.

1. Введение

Гранулированный грунт представляет собой смесь частиц разного размера, и гранулометрический состав контролирует структурную форму почвы, которая влияет на механические свойства почвы (например, [1–5]). Распределение частиц по размерам широко используется в промышленных производствах, таких как бетонные смеси [6], обработка керамики [7] и порошковая металлургия [8]. В качестве важного параметра, отражающего гранулометрический состав грунта в инженерно-геологических изысканиях, минимальное соотношение пустот ( e мин ) тесно связано с характеристиками сжатия, проницаемостью и прочностью грунта на сдвиг.

Принято считать, что содержание мелочи является основным фактором, влияющим на e min [9–14]. Кезди [15] предложил аналитический метод оценки e min смеси частиц двух размеров, но этот метод подходит только для наполнителей с очень мелкими частицами.

Кубриновски и Исихара [16] предложили набор эмпирических уравнений для влияния содержания мелких частиц на e min путем анализа большого количества данных испытаний для ила.Chang et al. [17–19] создали модель только с двумя параметрами для прогнозирования e min песчано-иловых смесей с преобладающей сетчатой ​​структурой частиц. Эта модель отражает тесную корреляцию между размером частиц и e min . Модель Фурнаса [20] подходит только для оценки плотности упаковки бинарных порошковых компактов, и она еще не была исследована для использования с плотностью упаковки песчано-иловых смесей с различными размерами частиц.

Принято считать, что еще одним важным фактором является форма частиц, которая влияет на коэффициент e min и, таким образом, влияет на сопротивление сдвигу гранулированных грунтов. Используя испытание на трехосное сжатие распыленного порошка нержавеющей стали, Shinohara et al. [21] обнаружили, что угол внутреннего трения увеличивается с увеличением угла кромки зерна и начальной компактности. Ashmawy et al. [22] проанализировали влияние формы частиц на разжижение с помощью недренированного испытания с возвратно-поступательной нагрузкой.Саллам и Ашмави [23] использовали метод дискретных элементов для моделирования взаимосвязи напряжения и деформации плоских и узких узлов различных форм, и они указали, что угол дилатансии также в значительной степени ограничен формой частиц. Различные формы частиц могут существенно изменить целостность и сопротивление сдвигу зернистых грунтов [24–28]. Cho et al. [10] и Cherif Taiba et al. [29] уже предположили, что увеличение неоднородности частиц вызывает уменьшение жесткости, но повышенную чувствительность к состоянию напряжения.

Ученые в основном изучали влияние гранулометрического состава на e min почв и предложили соответствующие аналитические методы для прогнозирования e min для почвенных смесей. Однако проведено очень мало исследований влияния формы частиц на e min . Чтобы лучше изучить закон распределения e min , были выбраны четыре типа песка разного происхождения, а в качестве альтернативных материалов были введены стальные шарики [11] и частицы стальных цилиндров для дальнейшего анализа влияния формы частиц и гранулометрический состав на e min .

2. Методика и условия проведения экспериментов
2.1. Песок, использованный для экспериментального тестирования

Песок, использованный в эксперименте, был четырех разных источников: песок реки Нанкин (сокращенно NS), песок озера Дунтин (DS), песок горы Ичжэн (YS) и стандартный песок Фуцзянь (FS). Свойства этих типов песка представлены в таблице 1. Градационные кривые для четырех типов исходного песка до и после испытания на уплотнение показаны на рисунке 1. Размер зерен варьировался от 0.От 075 мм до 5 мм.


Песок (мм) (мм) (мм)

NS 0,13 0,23 0,76 5,85 0,54 2,64
DS 0,16 0,32 0,71 4,44 0,90 2.64
YS 0,12 0,21 0,81 6,75 0,45 2,54
FS 0,13 0,22 0,80 6,15 0,47 2,62 900 6,15 0,47 2,62 900 900
Примечание . C u =, C C = и G s : удельный вес твердых частиц.

2.2. Параметры формы четырех типов исходного песка

Чтобы принять во внимание влияние формы частиц, большое количество типичных частиц четырех типов исходного песка было сфотографировано с помощью микроскопа Dino-Lite, а затем в двухмерном режиме. изображения были преобразованы в двоичную форму с помощью Photoshop. Бинаризованные изображения были проанализированы с помощью Image-ProPlus для получения основных параметров формы частиц, таких как длина L и ширина B .Вторичные параметры формы, такие как плоскостность, сферичность и угловатость, были рассчитаны с использованием первичных параметров [30, 31]. Математические выражения и физические значения параметров вторичной формы перечислены в таблице 2.


Параметр вторичной формы Выражение Описание

Плоскостность Опишите расширенные свойства частицы, где - размер вдоль главной оси плоскости частицы и размер вдоль вертикальной оси шпинделя.
Сферичность Опишите, насколько близко частица подходит к форме сферы, где - максимальный радиус тангенциальной окружности частицы и минимальный радиус окружной окружности частицы.
Угловатость Опишите количество ребер и степень выступа поверхности частицы, где - минимальная длина окружности внешнего многоугольника вдоль границы частиц, а - окружность стандартного эллипса с такая же площадь и плоскостность, как у частиц.

Двумерное микроскопическое изображение DS группы зерен 0,5–1 мм показано на рисунке 2 (a), а изображение после бинаризации показано на рисунке 2 (b ). Вторичные параметры формы четырех типов экспериментального песка приведены в таблице 3.


Песок Плоскостность Сферичность Угловатость

NS 1.3755 0,5632 1,0445
DS 1,3551 0,5687 1,0319
FS 1,3299 0,5894 1,0286
YS 1,3189

Сравнивая параметры из таблицы 3, можно было увидеть, что последовательность неоднородностей формы частиц от высокого к низкому была NS, DS и FS.YS не рассматривался для сравнения из-за его хрупкости, что привело к дискретности параметров формы.

2.3. Альтернативные материалы

Стальные шарики и стальные цилиндрические частицы использовались в качестве материалов, заменяющих песок, для исследования влияния формы частиц. Двумерные изображения и параметры формы восьми частиц показаны в таблице 3. Следует отметить, что зерна B1 и C1, B2 и C2, B3 и C3, а также B4 и C4 были равны по объему.

Значение песка e min обычно пересчитывается из максимальной плотности в сухом состоянии, которая измеряется с помощью метода испытания на ударную вибрацию [21]. В методе вибрационного удара обычно используются два типа уплотняющих ковшей объемом 250 мл и 1000 мл. Два уплотнительных ковша имеют одинаковую высоту 18 см, но их соответствующие внутренние диаметры составляют 5 см и 10 см. Было обнаружено, что внутренний диаметр уплотнительного ковша объемом 250 мл настолько мал, что энергия, генерируемая молотком, не может легко рассеиваться, что способствует более легкому измельчению частиц.Разрушение частиц приведет к ряду очевидных изменений исходных свойств песка, таких как изменение градации песка, увеличение максимальной плотности в сухом состоянии и уменьшение e мин . Поэтому в этом эксперименте использовалось уплотняющее ведро на 1000 мл, чтобы минимизировать дробление частиц.

Были измерены минимальные отношения пустот одной группы частиц для DS, NS, YS, FS и альтернативных материалов. Минимальные коэффициенты пустотности бинарных смесей также были измерены путем смешивания двух разных частиц с различным содержанием мелочи.(1) Измерение значения e мин для мелкозернистого песка Четыре типа исходного песка, т.е. DS, NS, YS и FS, были отсортированы на пять групп частиц с размером каждой частицы от 1 мм. до 2 мм, от 0,5 мм до 1 мм, от 0,25 мм до 0,5 мм и от 0,1 мм до 0,25 мм. Значение e min для каждой группы было измерено для изучения закона распределения e min песка под одной группой частиц. (2) Измерение значения e min бинарной смеси Сначала , крупные частицы (определяемые здесь как частицы размером от 2 мм до 5 мм) смешивались с мелкими частицами, размер которых составлял от 1 мм до 2 мм, 0,0.От 5 мм до 1 мм, от 0,25 мм до 0,5 мм и от 0,1 мм до 0,25 мм при различных соотношениях масс. Затем крупные частицы (определяемые здесь как частицы размером от 2 мм до 5 мм) были смешаны с мелкими частицами, размер которых варьировался от 0,5 мм до 1 мм, от 0,25 мм до 0,5 мм и от 0,1 мм до 0,25 мм в различных соотношениях масс. . Наконец, были измерены значения e min для бинарных смесей, чтобы исследовать влияние содержания мелких частиц и формы частиц. (3) Измерение значений e min стальных шаров и стальных цилиндрических частиц Во-первых, минимальные Были измерены отношения пустот стальных шариков и стальных цилиндрических частиц.Затем значения e min бинарных смесей были исследованы путем смешивания двух частиц разного размера с одинаковыми или разными формами. Наконец, результаты для различных стальных частиц и типов песка сравнивали, чтобы проверить законы бинарных смесей e мин путем изменения размеров и формы частиц.

3. Результаты и анализ
3.1. Законы вариации e min для одночастичных групп

Были измерены значения e min для четырех типов песка и стальных шариков разного размера в одночастичных группах.Частицы ФС были исключены из эксперимента из-за отсутствия частиц размером 2–5 мкм. Согласно экспериментальным данным, соотношение между средними размерами частиц группы частиц и e min показано на рисунке 3. Средние размеры частиц каждой группы частиц были рассчитаны путем взятия средних значений верхнего и нижнего диаметры зерен группы.


Из геометрической модели одиночной сферической частицы можно найти, что e min не зависит от размера сферы.Однако каждая группа песка, полученная в результате эксперимента по просеиванию, не имела определенного размера частиц, а лежала в пределах диапазона размеров частиц, и поры между крупными частицами были заполнены мелкими частицами. Следовательно, чем больше размер частиц и чем больше разница между верхним и нижним пределами размеров частиц в одной и той же группе, тем легче двум частицам заполнять друг друга и тем меньше было e min . Напротив, изменение e min сферических частиц с определенным размером было противоположным вышеуказанному правилу.Поскольку стальные шары имели определенный размер частиц и не заполнялись друг другом, пустота между сферическими частицами и внутренней стенкой уплотнительного ковша увеличивалась с увеличением размеров частиц, что приводило к небольшому увеличению e мин .

Было очевидно, что последовательность e min отдельных групп от высокого к низкому была NS, DS, FS и YS, как показано на рисунке 3. e min из первых трех типов песок (NS, DS и FS) был тесно связан с формой частиц и имел тенденцию к уменьшению по мере увеличения значения S .Однако значения YS e min и S не удовлетворяли указанным выше правилам. Причина этого явления заключалась в том, что YS было легче раздавить во время теста. Это может быть подтверждено кривой градации четырех типов песка после уплотнения, как показано на Рисунке 1. Более высокое содержание мелких частиц в YS приведет к меньшим пустотам и, следовательно, к меньшим e мин .

3.2. Влияние содержания мелких частиц на минимальный коэффициент пустотности

e мин. бинарных смесей NS, DS, YS и FS измеряли, в то время как зерна в группах 2–5 мм и 1-2 мм были обозначены как крупные зерна и смешаны с другими мелкими зернами.На рис. 4 схематически показано, как e min изменялось в зависимости от процентного содержания мелких частиц, выраженного по массе смесей. По мере увеличения содержания мелких частиц значение e мин бинарной смеси проявляло тенденцию типа «V» сначала к уменьшению, а затем к увеличению, и смесь имела минимальное значение ( e мин ) мин .

На Рисунке 4 видно, что все кривые e мин содержания мелочи имели минимальные значения, а значение e мин сначала уменьшалось, а затем увеличивалось с увеличением содержания мелочи.Более того, значение e min уменьшалось с увеличением разницы в размерах зерен, когда процентное содержание мелких частиц в бинарных смесях составляло приблизительно от 0 до 80% (т. Е. Кривые 2–5 мм и смеси 1-2 мм были выше кривых других смесей, когда содержание мелких частиц было менее примерно 80%). Однако, когда содержание мелких частиц было приблизительно более 80%, последовательность кривых e min показывала обратную тенденцию с увеличением разницы в размерах зерен (т.е.(например, кривые для смесей 2–5 мм и 1-2 мм были ниже кривых для других смесей, когда содержание мелких частиц было более примерно 80%).

Причина этого явления показана на Рисунке 5; при небольшом содержании мелких частиц минимальный коэффициент пустотности уменьшался по мере увеличения содержания мелких частиц. Это произошло потому, что более мелкие частицы заполнили пустоты между более крупными частицами. Было критическое значение содержания мелких частиц, когда пустоты среди более крупных частиц в конечном итоге были полностью заполнены, и, таким образом, минимальное соотношение пустот достигало минимального значения.После этого кривые показали обратную тенденцию, в которой значения e min уменьшались по мере увеличения содержания мелких частиц. Причина этого заключалась в том, что более мелкие частицы стали преобладающими в смеси, в то время как более крупные частицы были встроены в более мелкие частицы в виде отдельных включений. Более того, чем больше разница в размерах частиц, тем легче мелкие частицы заполняют поры крупных частиц и тем меньше значения e min . Это произошло, когда содержание мелких частиц было примерно менее 80%.После того, как содержание мелких частиц увеличилось до более чем 80%, во всей системе преобладали мелкие частицы, и поэтому порядок кривых был таким же, как и для групп отдельных частиц.

3.3. Влияние форм частиц на e min

Для изучения влияния формы частиц на минимальное соотношение пустот, была проанализирована взаимосвязь между минимальным соотношением пустот и содержанием мелких зерен для трех различных бинарных смесей песка, а именно: показано на рисунках 6-8.




Из рисунков 6-8 видно, что последовательность значений бинарных смесей e min от высокого к низкому была NS, DS и FS, что было таким же, как группа одиночных частиц. Это показывает, что минимальная пустотность песка была тесно связана с формой частиц, и чем меньше значение параметра формы частиц S , тем больше значение e min .

Для дальнейшего изучения взаимосвязи между значениями e min и значениями S для частиц было проведено несколько испытаний с альтернативными материалами.В этих испытаниях стальные шары (SB) смешивались со стальными шарами меньшего размера (SB) и стальными цилиндрами (SC). Значения e min бинарных смесей альтернативных материалов показаны на рисунке 9.


Как показано на рисунке 9, значение e min значительно изменилось при изменении формы мелких частиц. в бинарных смесях. Сравнивая результаты, можно видеть, что e min было меньше, когда мелкие частицы были стальными шариками.Это явление дополнительно подтверждает, что по мере увеличения S бинарных смесей e мин уменьшалось.

3.4. Предварительная модель для оценки минимального значения минимального коэффициента выбросов

Соответствующие изменения в e min с процентным содержанием штрафов показаны на рисунках выше. Видно, что значения e min уменьшились в процессе заполнения пустот и достигли своих минимальных значений, когда содержание мелких частиц составляло около 40%

.

Каковы свойства индекса почвы?

Свойства индекса почвы - это свойства, которые облегчают идентификацию и классификацию почв для инженерных целей. Пластичные грунты (глины) обычно называют связными, в отличие от непластичных грунтов (песков и гравий), которые часто называют зернистыми или несвязными. Пластичный и когезионный используются как синонимы, имея в виду, что все пластиковые почвы являются связными, а связанные почвы - пластичными. По сути, электрохимическая когезия и геотехническая когезия, измеренные трехосным датчиком, сильно различаются.Сплоченность глин не всегда означает измеримую когезию, обеспечивающую прочность на сдвиг. Трехмерная сеть притяжения между отрицательными частицами и положительными катионами приводит к пластичности. Характер некоторых свойств различен для крупнозернистых и мелкозернистых почв.

Показатели крупнозернистого (несвязного) грунта:

  • гранулометрический состав
  • форма частиц
  • относительная плотность
  • консистенция
  • глина и содержание глинистых минералов

Показатель свойств мелкозернистого (связного) грунта:

Являются ли вопросы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности или потенциальная потеря прибыли проблемой прямо сейчас?

  • консистенция
  • Форма и ориентация частиц
  • глина и содержание глинистых минералов
  • влажность

Одним из показателей индекса почвы, которые описывают несвязные почвы, является градация, известная также как гранулометрический состав .Он дает меру размеров и распределения размеров частиц, составляющих почву, и является наиболее важным из всех свойств, особенно в крупнозернистых почвах с небольшими частицами глины или без них. Почва с широким диапазоном размеров частиц называется хорошо сортированной. Противоположный тип почвы, который содержит узкий диапазон размеров частиц, классифицируется как плохо сортированный. Хорошо градуированные почвы могут быть уплотнены более плотно. Форма частиц также влияет на то, насколько плотно частицы могут быть упакованы вместе.Плотность грунта (особенно крупнозернистого) является показателем прочности и жесткости. Относительная плотность - это соотношение фактической объемной плотности и максимально возможной плотности почвы. Относительная плотность является хорошим индикатором потенциального увеличения плотности и, следовательно, деформаций, которые могут возникнуть при различных нагрузках. Два основных метода сортировки почвы - это ситовый и седиментационный анализ.

Консистенция - устойчивость грунта к деформации и разрыву.Термин «пределы консистенции» происходит от того, что почва может находиться в любых четырех состояниях, в зависимости от ее влажности. Первоначально грунт представляет собой вязкую жидкость без прочности на сдвиг. По мере того как содержание влаги в нем снижается, он начинает приобретать некоторую прочность на сдвиг, но все еще легко формуется, это пластичная твердая фаза. Режимы сушки снижают его способность к формованию, что приводит к образованию трещин при формовании в полутвердой фазе. Со временем почва становится настолько сухой, что становится хрупким твердым телом.Прочность на неограниченное сжатие часто используется как показатель стабильности. На практике термины мягкий, средний, жесткий, очень жесткий и твердый применяются для оценки плотности почвы. Это свойство индекса почвы описывает как связные, так и несвязные почвы. Консистенция несвязного грунта зависит, прежде всего, от формы и гранулометрического состава частиц, тогда как на связном грунте это свойство в первую очередь зависит от содержания воды.

Содержание глины и глинистых минералов - важный почвенный индекс, характеризующий как крупнозернистые, так и мелкозернистые почвы.Глинистые минералы представляют собой мелкодисперсные силикаты с двумя основными строительными блоками, а именно силикатный тетраэдр и алюминиевый или магниевый октаэдр, которые очень пластичны. Глинистые минералы различаются как по минералогии, так и по размеру частиц. Следовательно, в зависимости от процентного содержания и типа глинистых минералов глинистые почвы менее или более пластичны. Пластичность глин является функцией электрохимического поведения глинистых минералов, следовательно, почвы, не содержащие глинистых минералов, не проявляют пластичности, и по мере снижения содержания влаги они переходят непосредственно из жидкого состояния в полутвердое.Три общие группы глинистых минералов включают каолинит, иллит и монтмориллонит.

Содержание воды является очень важным показателем почвенного индекса для мелкозернистых почв, поскольку их поведение в значительной степени изменяется с изменениями концентрации воды. Согласно Аттербергу, существует четыре состояния: жидкое, пластичное, полутвердое и твердое. Граничное содержание воды, которое разделяет эти состояния, известно как пределы Аттерберга, и это: усадка (SL), пластичность (PL) и предел жидкости (LL). Эти пределы имеют разные значения для разных типов мелкозернистых грунтов.Содержание влаги влияет на многие свойства и обычно используется для расчета плотности в сухом состоянии по измеренной объемной плотности. Вода удерживается в порах почвы, где притяжение между водой и поверхностью частиц почвы сильно ограничивает способность воды течь, как если бы она текла в стакане для питья. Почвенная вода никогда не бывает чистой водой, она содержит сотни растворенных органических и неорганических добавок, что делает ее более почвенным раствором. Когда вода попадает в почву, она вытесняет воздух из некоторых пор, поэтому содержание воздуха в почве обратно пропорционально содержанию в ней воды.

Единая классификация почв дает каждому типу почвы двухбуквенное обозначение. Для крупнозернистых почв первая буква, G для гравия или S для песка, относится к преобладающему размеру частиц в почве. Вторая буква - либо W, если оценка хорошо, либо P, если оценка плохо. Вторая буква также может быть M для ила или C для глины, если крупнозернистые почвы содержат более 12% ила или глины. Первая буква обозначения мелкозернистых грунтов - М или С (ил или глина).Вторая буква, H (высокая) или L (низкая), указывает на пластичность почвы. Так, например, в смесях гравийно-песчаного грунта GW будет обозначать хорошо просортированный, чистый, тогда как в песках и песчаных почвах SW будет обозначать хорошо просортированный, чистый. В мелкозернистых грунтах с низкой пластичностью ML обозначает илы, в то время как в мелкозернистых грунтах с высокой пластичностью MH также обозначает илы. Варианты этих четырех описаний почвы заключаются в максимальной сухой плотности и оптимальном содержании влаги.

Продукция GRT позволяет улучшить все типы почв и сделать их пригодными для различных инженерных целей.Естественные грунты с самым высоким уровнем прочности на неограниченное сжатие (UCS) относятся к категории твердых, если UCS превышает 0,4 МПа. За счет использования стабилизаторов GRT в дозах от 0,75 до 1,5% можно достичь результатов UCS в диапазоне от 2 до 5,8 МПа. GRT9000 и GRT: PCM показали выдающиеся результаты при применении как в гранулированных, так и в пластиковых почвах, и, таким образом, доступны варианты для стабилизации почв с широким спектром свойств почвенного индекса.

Стабилизация материала дорожного покрытия типа 2 1% GRT9000 показала результат UCS через 5 дней, превышающий 6.5 МПа. Сравнительные результаты UCS позволяют получить стабилизированный цементом гравий типа 2, требующий более 5-6% и до 8% цемента по массе для нижних подтипов. Когда дело касается мелкозернистых высокопластичных грунтов, GRT PCM необходим в гораздо более низких концентрациях, чем известь и цемент. В случае грунтов с индексом пластичности выше 20 (для которых известь считается очень эффективным стабилизатором) общая рекомендация составляет 3-5% извести или 3-7% цемента, в то время как GRT PCM необходим в концентрации всего 0,75. %.

ССЫЛКИ

  • Картер М., Бентли С.П. Свойства почвы и их взаимосвязь. 2016. 2-е издание. Джон Вили и сыновья. Западный Сассекс. Объединенное Королевство.
  • Molenaar. А.А.А. 2015. Связные и несвязные грунты и несвязанные зернистые материалы для оснований и подоснов на дорогах. TU Delft. Нидерланды.
  • Вейл Р. Р. и Брэди Н. С. 2017. Природа и свойства почв. 5-е издание. Pearson Education Limited. Эссекс. Англия.
.

Повышение несущей способности неглубокого фундамента на армированной георешеткой илистой глине и песке

Настоящее исследование исследует улучшение несущей способности илистого глинистого грунта с тонким слоем песка наверху и размещением георешетки на разной глубине. Модельные испытания были выполнены для прямоугольной опоры, лежащей на поверхности почвы, чтобы установить кривые зависимости нагрузки от осадки для неармированной и усиленной грунтовой системы. Результаты испытаний сосредоточены на улучшении несущей способности илистой глины и песка на неармированной и укрепленной почвенной системе в безразмерной форме, то есть BCR.Результаты показывают, что несущая способность значительно увеличивается с увеличением количества слоев георешетки. Несущая способность почвы увеличивается в среднем на 16,67% при использовании одного слоя георешетки на границе раздела грунтов с равной 0,667, а несущая способность увеличивается в среднем на 33,33% при использовании одной георешетки в середине слоя песка с равной 0,33. Повышение несущей способности песчаной подстилающей илистой глины при сохранении равной 0,33; для двух, трех и четырех номеров слоя георешетки было 44.44%, 61,11%, 72,22% соответственно. Результаты этой исследовательской работы могут быть полезны для улучшения несущей способности грунта для неглубокого фундамента и конструкции дорожного покрытия для аналогичного типа грунта, доступного в других местах.

1. Введение

Использование геосинтетических материалов для улучшения несущей способности и оседания неглубоких фундаментов привлекло внимание в области геотехнической инженерии. За последние три десятилетия было проведено несколько исследований на основе лабораторной модели и полевых испытаний, связанных с положительным воздействием геосинтетических материалов на несущую способность грунтов дорожных покрытий, фундаментов мелкого заложения и стабилизации склонов.Первое систематическое исследование по повышению несущей способности ленточного фундамента с помощью металлической ленты было проведено Бинке и Ли [1, 2]. После работы Бинке и Ли было проведено несколько исследований по повышению несущей способности фундаментов мелкого заложения, поддерживаемых песком, армированным различными армирующими материалами, такими как георешетки [3–9], геотекстиль [10–12], волокна [13, 14]. ], металлические полосы [15, 16] и геоячейки [17, 18].

Несколько исследований показали, что предельная несущая способность и расчетные характеристики фундамента могут быть улучшены путем включения арматуры в грунт.Результаты нескольких лабораторных модельных испытаний и ограниченного числа полевых испытаний были представлены в литературе [19–25], которая касается предельной несущей способности фундаментов мелкого заложения, поддерживаемых песком, усиленным несколькими слоями георешетки. Недавно Инь [26] собрал обширную литературу в справочнике по геосинтетической инженерии по армированному грунту для неглубокого фундамента. При проектировании фундаментов мелкого заложения в полевых условиях главным критерием становится осадка, а не несущая способность.Следовательно, важно оценить улучшение несущей способности фундаментов на конкретном уровне расчетов (). На основании выводов многочисленных исследователей можно сделать вывод, что несущая способность грунта также изменялась в зависимости от различных факторов, таких как тип армирующих материалов, количество армирующих слоев, соотношение различных параметров армирующих материалов и фундаментов, таких как (ширина основания), (расположение 1-го слоя армирования по ширине основания), (расстояние по вертикали между последовательными слоями георешетки относительно ширины основания), (ширина слоя георешетки к ширине основания), (глубина основания к ширине основания), тип почвы, текстуры и удельного веса или плотности почвы, [6, 7].

Из нескольких исследований, существует очень мало исследований по двухслойным почвам. Как правило, все исследования в конечном итоге связаны с улучшением несущей способности грунта с использованием армирующих материалов и связаны с влиянием различных параметров на несущую способность. Коэффициент улучшения несущей способности может быть выражен в безразмерной форме как коэффициент несущей способности (BCR), который представляет собой отношение несущей способности армированного грунта к несущей способности неармированного грунта.Несколько исследований [5, 6, 26] показывают влияние различных параметров (например,,, и), типов геосинтетических материалов (например, георешетки, геотекстиля и геоячейки), влияния ширины основания, типов грунтов, слоя почвы и так далее. Но нет исследований по илистой глинистой почве Карбондейла, штат Иллинойс, связанных с улучшением несущей способности прямоугольного фундамента путем размещения слоя песка поверх илистой глинистой почвы (то есть двухслойной почвы) и георешетки. В большинстве исследований использовался только песок или глина, а в качестве армирующего материала использовалась георешетка.Настоящее исследование исследует несущую способность двух слоев почвы (то есть тонкого слоя песка, подстилаемого илистой глиной), а также однослойной илистой глинистой почвы (для сравнения) с изменением количества двухосной георешетки в разных слоях и на сохранение других свойств постоянными.

2. Экспериментальное исследование
2.1. Используемые материалы

Для проведения экспериментальных исследований использовались два типа почв: илистая глинистая почва и песок.

2.2. Илистая глинистая почва и песок

Образец илистой глинистой почвы был взят на New Era Road в Карбондейле, штат Иллинойс.Собранный грунт сушили на солнце, измельчали ​​и пропускали через сито США № 10 (т.е. 2 мм) для проверки различных физических, технических свойств и несущей способности. Свойства илистой глинистой почвы были определены в лаборатории путем выполнения нескольких тестов с использованием соответствующего стандарта ASTM. Поверх илистой глинистой почвы (двухслойная почвенная система) был помещен тонкий слой песка, чтобы оценить улучшение несущей способности илистой глинистой почвы.

2.3. Геосетки

В данном экспериментальном исследовании использовалась двухосная георешетка.Двухосная георешетка имеет предел прочности на разрыв в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что придает большую прочность почве. Различные свойства двухосной георешетки представлены в таблице 1.


Свойство индекса Значения MD Значения XMD

Размер апертуры, мм 25,00 × 33,00 25,00 × 33,00
Минимальная толщина ребра, мм 0.76 0,76
Предел прочности при деформации 2%, кН / м 4,10 6,60
Предел прочности при деформации 5%, кН / м 8,50 13,40
Предел прочности прочность, кН / м 12,40 19,00
Структурная целостность
КПД соединения, (%) 93,00
Жесткость при изгибе, мг-см 250,000
Устойчивость апертуры, мН / град 0.32
Прочность
Устойчивость к повреждениям при установке,% SC /% SW /% GP 95/93/90
Устойчивость к длительной деградации,% 100
Устойчивость к УФ-разрушению,% 100

2.4. Модель Test Tank

Модель Test Tank с размерами, имеющими длину () 762.0 мм, ширина () 304,8 мм и глубина () 749,3 мм была разработана и изготовлена ​​для проведения испытания. Горизонтальные и вертикальные стороны модельного резервуара усилены с помощью стальных угловых секций в верхней, нижней и средней частях резервуара, чтобы избежать боковой деформации во время уплотнения грунта в резервуаре, а также при приложении нагрузки к опоре модели во время эксперимента. Две боковые стенки резервуара были изготовлены из пластин оргстекла толщиной 25,4 мм, а две другие боковые стенки резервуара - из пластин оргстекла толщиной 12,7 мм, и они также поддерживались 19.Деревянные пластины 05 мм. Внутренние стенки бака были гладкими для уменьшения бокового трения.

2.5. Опора модели

В экспериментальном исследовании использовалась опора модели длиной 284,48 мм, шириной 114,3 мм и толщиной 48,26 мм. Размеры фундамента выбирались исходя из габаритов модельного резервуара. Опора модели была спроектирована таким образом, чтобы ее ширина была менее чем в 6,5 раз больше глубины модели резервуара, так что воздействие нагрузки не могло достигнуть дна резервуара.Нижняя поверхность основания модели была шероховатой путем цементирования слоя песка эпоксидным клеем для увеличения трения между основанием основания и верхним слоем почвы. Кроме того, в верхней части опоры модели использовалась стальная пластина толщиной 12,7 мм для уменьшения изгиба при приложении нагрузки.

2.6. Лабораторные испытания модели

В настоящем исследовании использовалась илистая глинистая почва в нижней части модельного резервуара, перекрытая небольшим слоем песка наверху. Критерий выбора толщины верхнего слоя песка основан на исследованиях предыдущих исследователей [4].При испытаниях модели с армированием георешеткой оптимальные значения, связанные с расположением арматуры, такие как расположение первого слоя арматуры, расстояние по вертикали между последовательными слоями арматуры и длина каждого слоя армирования, были приняты на основе модели резервуара. размер и результаты предыдущих исследователей.

На рис. 1 показано поперечное сечение модельного резервуара и опоры модели с двухслойной системой грунта, имеющей разные слои армирования.Основание модели прямоугольной формы шириной поддерживается песком в верхнем слое и илистым глинистым грунтом в нижнем слое, усиленным рядом слоев георешетки шириной «». Расстояние по вертикали между последовательными слоями георешетки равно «». Верхний слой георешетки расположен на глубине «», измеренной от основания основания модели. Глубину армирования ниже низа фундамента можно рассчитать, используя следующее:

.

Смотрите также