Файл: Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 75

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

на круге истирания, чаще всего применяемом до настоящего вре­ мени при определении износостойкости' строительных и иных ма­ териалов.

3. СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ УДАРНЫМ НАГРУЗКАМ

Обобщенные результаты сотен экспериментальных исследова­ ний по разрушению горных пород ударом, приведенные в моно­ графии [7], показали, что механизм процессов разрушения горных пород и его закономерности изучены недостаточно. Положение это осложнено тем, что указанные закономерности могут сущест­ венно меняться в связи е изменчивостью свойств горных пород. Выполненные позднее Л. И. Бароном и Ю. Г. Коняшиным спе­ циальные исследования [13] по определению рациональных режи­ мов разрушения горных пород механическими способами при ди­ намическом приложении нагрузок показали, например, что суще­ ствуют две резко отличающиеся друг от друга группы пород, для которых отмечен качественно различный характер зависимо­ стей показателей эффективности разрушения от скорости прило­ жения нагрузки. Для одной группы крепких и хрупких пород—

типа

гранита

и железистого кварцита — при увеличении скорости

приложения

нагрузки до

определенного

предела

наблюдается

возрастание

эффективности

разрушения,

а после

превышения

этого

предела — резкое ее

падение. Для

другой группы пород —

типа

известняка и серицитохлоритового сланца — при увеличении

скорости приложения нагрузки наблюдается тенденция к сниже­ нию эффективности ударного разрушения. Впоследствии оказа­ лось возможным выделить и третью группу пород — типа некото­ рых разновидностей мрамора, влажного известняка и песчаника, для которых скорость приложения нагрузки влияет на показатели эффективности разрушения весьма незначительно, и последние сохраняются в исследованном (довольно широком) диапазоне скоростей практически постоянными.

Детальный анализ большого числа экспериментальных работ, проведенных различными авторами, и выполнение упомянутого целенаправленного цикла исследований [13] позволяют утверж­ дать, что понятие энергоемкость разрушения без указания пара­ метров удара (величины ударяющей массы и ее скорости в мо­ мент удара) в принципе не имеет применительно к горным поро­ дам практически никакого инженерного смысла.

Известно, что в качестве футеровочных материалов для бун­

керов

используются различные камнеподобные материалы — бе­

тоны,

каменное литье, шлакоситалл, керамические плитки и неко­

торые другие. Оказалось необходимым выяснить, в какой мере действительны для подобных материалов те особенности, которые были выявлены и оказались столь существенными для горных пород.

Методические исследования такого рода были выполнены в До­ нецком ПромстройНИИпроекте [19]. На гравитационном ударном

152


копре изучалось разрушающее воздействие ударных

нагрузок

с одинаковой суммарной кинетической энергией, но с

разными

параметрами составляющих ее компонентов на образцы разме­ ром 100X100x100 мм, изготовленные из алебастра и смеси але­

бастра с песком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За критерий величины воздействия удара па испытуемый обра­

зец принимали глубину погружения в

него

ударника,

которая

определяла

степень уплотнения материала под ударником.

 

 

Техника

выполнения опытов

была

следующая. На

испытуе­

мый образец

устанавливали

плоский ударник диаметром

20 мм

и

сбрасывали на него гирю. Образец

и ударник

фиксировались

в

заданном

 

положении специальными

рамками,

так

что удар

производился

каждый

раз

по

одной

точке — центру

образца.

Глубину погружения

ударника

в испытываемый

образец

изме­

ряли специально

изготовленным

устройством

в

четырех

точках

на

двух взаимно

перпендикулярных диаметрах лунки,

которая

образовывалась в образце. Из четырех отсчетов принимали сред­ нюю величину.

Образцы первой партии подвергались воздействию трех по­ следовательных ударов гири массой 1,5 кг, падавшей с высоты 1 м. Суммарная энергия трех последовательных ударов состав­ ляла 4,5 кге-м. Образцы второй партии подвергались воздейст­

вию одного

удара

гири массой

4,5

кг,

падавшей

с высоты 1 м,

а третьей — одного

удара

гири

массой

1 кг, падавшей с высоты

4,5 м.

эксперимент

выполняли

на

шести образцах. Резуль­

Каждый

таты экспериментов приведены в табл. 39.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

39

Из данных таблицы видно, что при ударах с одинаковым за­ пасом кинетической энергии, но с разными параметрами удара (масса гири и высота ее падения) получались различные по ве-

153


личине воздействияНаибольшее погружение ударника

в образец,

а следовательно, и наибольшее воздействие удара имело

место

при одном ударе гирей массой 4,5 кг, сброшенной с высоты

1

м.

Другая серия экспериментов была выполнена с целью выяс­

нения влияния

скорости

удара иа разрушение падающим грузом

 

 

 

 

плиток из каменного литья. Для

 

 

 

 

опытов были взяты плитки, изго­

 

 

 

 

товленные

Донецким

 

камнели­

 

 

 

 

тейным

заводом

 

размерами

 

 

 

 

250X250X30 мм. Плитки

были

 

 

 

 

приклеены цементным

раствором

 

 

 

 

марки 150 к бетонным призмам

 

 

 

 

размером

350X350X100

мм.

 

 

 

 

В таком виде плитки хранились

 

 

 

 

в нормальных условиях и испы­

 

 

 

 

тывались на 28 сутки твердения.

 

 

 

 

Толщина слоя

раствора

 

между

 

 

 

 

бетонной призмой и плиткой со­

 

 

 

 

ставляла 10 мм. Испытывали

 

 

 

 

плитки на гравитационном коп­

 

 

 

 

ре. Кинетическую энергию удара

 

 

 

 

принимали

равной

3,

4,

6

и

 

 

 

 

8 кгс-м. В зависимости от зада­

 

 

 

 

ваемой энергии удара и приня­

Рис. 82. Графики

изменения

числа

той высоты падения массу гири

принимали

равной

0,5;

0,75;

1;

ударов п до раскола плитки от вы­

1,5; 2; 3 и 4 кг. Падающая гиря

соты падения /г гири с кинетической

энергией, кгс-м:

 

 

наносила

удар

непосредственно

/ — 4; 2 — 6: 3 8

 

по

плитке.

В качестве показате­

рушению при

ударе

принимали

ля

сопротивляемости

 

плитки раз-

число ударов

гири

до

раскола

плитки на две или более частей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты экспериментов приведены в табл. 40.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 40

 

 

 

 

Энергия од­

 

Высота падения гири, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ного удара,

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

кгс-м

1

2

 

6

8

 

 

 

 

 

 

3

75

50

 

13

2 1

15

 

 

 

 

 

 

4

24

19

 

 

 

 

 

 

 

 

6

13

 

8

1 0

9

 

 

 

 

 

 

8

9

 

7

 

 

 

 

 

 

Графики изменения числа ударов п до раскола плитки от высоты падения h гири копра при кинетической энергии 4, 6 и 8 кгс • м приведены на рис82. Характерно, что с увеличением

154


высоты падения гири, а следовательно, и роста скорости удара, число последних, требовавшееся для разрушения образца-плитки, сначала снижалось (при равной кинетической энергии каждого удара при всех значениях высоты падения гири), а затем начи­ нало снова возрастать. Минимум числа ударов имел место при значении 1г = 4 м. Следует отметить, что подобный характер зави­ симостей имел место и при опытах по ударному разрушению об­ разцов крепких горных пород [13].

Специальные серит опытов были выполнены в Донецком ПромстройНИИпроекте по определению ударной прочности футеровоч-

ных плиток из бетона, сталебетона и

каменного

литья. За

крите­

рий ударной прочности принималась

суммарная

работа А

кгс• м

падающей гири, необходимая для

разбивания

образца-плитки.

В опытах па бетонных плитках выяснялось влияние толщины последних на их ударопрочность. Эти исследования были прове­

дены для трех

составов

цементного раствора: 1 :2; 1 :3

и 1 ; 4.

Из растворов

указанных

составов были изготовлены

образцы-

плитки размером 200X200 мм и толщиной 30, 50, 70 и 100 мм. Методика проведения экспериментов заключалась в следую­

щем. Образцы-плитки укладывали на утрамбованное песчаное ос­

нование толщиной 50 мм. На образец

сбрасывали

гирю массой

0,5

кг.

Первоначальная высота

сбрасывания

гири

составляла

10

см.

При каждом

последующем сбрасывании

гири

высоту ее

подъема увеличивали на 10

см.

Результаты

опытов

приведены

в табл.

41.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

41

 

 

 

 

Предел

Показатель ударной прочности

 

 

 

Состав

(кгс-м)

при толщине плитки,

мм

 

 

 

прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раствора

на сжатие,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кгс/см2

30

 

50

70

 

1 00

 

 

 

 

 

 

 

 

1:2

123

0,35

1:3

73

0,25

1:4

41

0,16

2 ,6

6,5

23,0

1,2

3,5

14,0

0 ,6

2 ,6

10,0

На рис83 показаны зависимости показателя ударной прочно­ сти от толщины плиток, изготовленных из трех составов цемент­ ного раствора.

В серии опытов на сталебетонных плитках [44] определяли влияние содержания песка и стальной стружки на ударную проч­ ность бесщебеночного сталебетона.

Для приготовления сталебетона были взяты портландцемент марки 500, песок горный мелкозернистый, стальная стружка круп­ ностью 2,5—5 мм.

155