Влияние размера и количества второй (меньшей) фракции на плотность упаковки

Таблица 3.2.

Размер малых шаров	Размер шаров, r	0, 414r	0, 225r	0, 175r	0, 117r
Отн.число шаров в промежутке	-
Пустот- ность, %	26, 0	20, 7	19, 0	15, 8	14, 9
Плотность, %	74, 0	79, 3	81, 0	84, 2	85, 1
Схема упаковки

Из таблицы 3.2. следует:

· сферические зерна одинакового размера можно уложить с условной плотностью структуры 74% (пустотность 26%);

· если составить набор зерен из двух размеров, при условии, что меньшие помещаются в пустотах крупных и взять в строго определенном количественном отношении, то теоретическая плотность укладки составит до 81%;

Примечание: - набор из трех различных рассчитанных фракций даст плотность упаковки порядка 81%;

- 4-х и более фракционный набор может увеличить плотность до 85% и более.

Однако следует заметить, что указанные выше величины плотности структуры весьма трудно реализовать практически по следующим причинам:

- зерна фракций значительно отличаются по размерам;

- получение того или иного вида упаковки при массовом производстве является проблематичным.

Тем не менее, учитывая вышеизложенное и основные положения гранулометрии можно выделить следующие условия получения плотной структуры:

- размер зерен следующей фракции должен быть значительно меньшим, чем размер пустот, образованных зернами предыдущих фракций;

- для смеси из двух фракций эффект повышения плотности упаковки растет с увеличением соотношения между максимальным и минимальным диаметрами (см.табл.3.2.).

Например, в бетонах, при соотношении в размерах (мм) щебеня и песка 40/2.5=17 достигается достаточно высокая плотность структуры (при других неизменных технологических параметрах):

· соотношение крупной и мелкой фракции должно быть, примерно, 7: 3. Например, в тяжелых бетонах соотношение по массе (кг) щебень-песок составляет: (1200÷ 1300) / (550÷ 600) = 2÷ 2, 5:

· для 3-х фракционных смесей количество мелкой фракции обычно в 2÷ 2, 5 раза меньше средней, и в 5÷ 6 раз меньше крупной. (Например, для плотных шамотных огнеупоров, с учетом требуемых размеров фракций рекомендуется следующее количественное соотношение фракций: крупная фракция - 60÷ 65%; средняя - 25÷ 30%; мелкая - ~10%).