Изучение некоторых свойств грунтов и их влияние на работу строительных и дорожных машин (Лабораторная работа № 1)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Физико-механические и технологические свойства грунтов

Цель работы - изучение некоторых свойств грунтов и их влияние на работу СДМ.

Задание.

1. Изучить физико-механические и технологические свойства грунтов.

2. Изучить устройство и работу прибора для определения угла трения и ударника ДРОНИИ.

3. Изучить метод стандартного уплотнения.

Оборудование и материалы.

Для выполнения работы необходимо иметь образцы грунтов, прибор для определения угла трения и ударник ДРОНИИ.

Грунты.

Грунт- слой горной породы, лежащий непосредственно под почвенной толщей, того же геологического происхождения, что и материнская порода почвы, или иного, Между грунтом и почвой происходит обмен газами, растворами и тепловой энергией.

В отличие от грунта, почвенная толща или просто почва • самостоятельное  природное  тело,   обладающее  плодородием  и образовавшееся из поверхностных слоев различных горных пород, естественно изменяемых совокупным действием воды, воздуха, живых организмов и их мертвых остатков.

Физико-механические свойства грунтов.

Липкостью, или адгезией, называют свойства грунтов (почв) образовывать   на поверхности твердого тела (стальной поверхности, например), или жидкого тела тонкого слоя соприкасающихся с ней газа или жидкости, которые в свою очередь связаны силами молекулярного сцепления с частицами грунта. Адгезионный слой на поверхности твердого тела в значительной мере обуславливает собой характер взаимодействия сил поверхностных явлений,

Липкость количественно характеризуется нагрузкой в г/см², требующийся для отрыва металлической пластинки от влажного грунта. Величина липкости зависит от влажности.

Кроме молекулярной, существует электронная теория липкости грунтов, которая исходит из представления о двойном электронном слое разноименных зарядов. По этой теории на контакте или границе раздела двух разнородных поверхностей могут возникнуть разноименные электрические заряды. Разделение этих двух поверхностей (например, при очищении овальных металлических поверхностей или металлических колес от налипшего грунта) связано с преодолением взаимного притяжения зарядов. Величина работы, идущей на разрыв подкладок двойного электрического слоя, тем больше, чем больше разрыв. При уменьшении скорости разрыва часть зарядов успевает «стечь» и нейтрализоваться за счет поверхностной проводимости металлов.

Факторы, влияющие на липкость.

На липкость сильное влияние оказывает кислотность грунтового раствора.

Кроме того, липкость зависит от поверхностного натяжения грунтового раствора на различных материалах. Липкость уменьшается при увеличении так называемого краевого угла между грунтовым раствором и смачиваемой рабочей поверхностью отвала.

Чем больше краевой угол, тем меньше липкость. Разные металлы и сплавы имеют разные краевые углы. Например, чем больше в стали содержание углерода, тем меньше краевой угол смачивания и тем больше липкость грунта к стали.

Большое   значение   в   проявлении   липкости   оказывает распыленность грунта и влажность начального прилипания, чем больше распыление грунта, тем больше залипаемость отвалов. Это обменяется увеличением удельной поверхности грунтовых частиц, что приводит к расширению площади контакта грунта с рабочей поверхностью. Величина липкости, а этом случае возрастает в 2-3 раза.

Меры борьбы с липкостью.

Способы борьбы с липкостью разделяются на следующие виды:

создание пограничных пленок на контакте фунт- металл; применение вибрации; замена пассивных рабочих органов активными, подвижными:

изменение геометрии рабочих поверхностей; создание отвалов из сплавов различных металлов или гальваническое покрытие (хромирование, никелирование, омеднение и т. п.).

Пограничные пленки возникают при водяной смазке, электросмазке, аэродинамической смазке.

При водяной смазке рабочая поверхность опрыскивается водой через специальное устройство, сто снижает тяговые усилия на 30- 40%.

Применение вибрации помогает в борьбе с залипанием и уменьшает тяговое сопротивление. Вибрация нарушает сцепление грунта с отвальной поверхностью в основном при малых скоростях воздействия рабочих органов на грунт, а энергетические затраты не оправдываются повышением производительности машины.