Физико-химические свойства характеризуют состояние груза, его способность
вступать во взаимодействие с окружающей средой, вредно воздействовать на ПС,
складские емкости, ПРМ, другие грузы, а также на здоровье людей.
Физические свойства грузов определяют различные характеристики, связанные с
физическим состоянием груза.
Гранулометрический состав характеризует количественное распределение частиц (кусков) насыпных и
навалочных грузов по крупности. В зависимости от гранулометрического состава
насыпные и навалочные грузы делят на группы (таблица1).
Таблица 1.- Группы грузов по гранулометрическому составу
Гранулометрический состав оказывает значительное влияние на такие
свойства груза, как сыпучесть, гигроскопичность, способность к слеживанию,
смерзанию и уплотнению.
Сыпучесть — способность насыпных и
навалочных грузов перемещаться под действием сил тяжести или внешнего
динамического воздействия. Сыпучесть груза характеризуется величиной угла
естественного откоса и сопротивлением сдвигу.
Углом естественного откоса называется двухгранный угол, образуемый
плоскостью груза и горизонтальной плоскостью основания штабеля. Величина угла
естественного откоса зависит от рода груза, его гранулометрического состава и
влажности. Различают угол естественного откоса груза в покое и в движении.
Величина угла в покое больше, чем в движении. Под воздействием динамических
нагрузок, особенно при вибрации, угол естественного откоса может уменьшаться до
нуля. В таблице 2 приведены значения угла естественного откоса в покое и в
движении для наиболее распространенных навалочных грузов.
Сопротивление сдвигу объясняется наличием сил трения частиц груза между
собой и сил их сцепления. Для идеально сыпучих материалов, когда отсутствует
сцепление частиц груза между собой, угол внутреннего трения равен углу
естественного откоса. Значительными силами сцепления частиц вещества обладают
влажные и плохо сыпучие грузы — вязкие материалы. С повышением влажности груза
возрастают силы сцепления. У некоторых грузов при увеличении влажности до
критического значения вначале происходит увеличение, а затем резкое уменьшение
сил сцепления частиц продукта.
Скважистость определяет наличие и величину
пустот между отдельными частичками груза и оценивается коэффициентом
скважистости.
Пористость характеризует наличие и
суммарный объем внутренних пор и капилляров в массе груза и оценивается
коэффициентом пористости
Способность уплотняться характеризуется коэффициентом уплотнения
Уплотнение происходит под действием на груз статических сил или динамических
нагрузок, за счет заполнения пустых пространств и более компактного
расположения отдельных частиц груза относительно друг друга. Степень уплотнения
значительно зависит от гранулометрического состава, пористости и скважистости
груза (таблица 3), является важным фактором повышения статической нагрузки ПС.
Таблица 2.- Величина угла естественного откоса
Таблица 3.- Коэффициент уплотнения некоторых грузов
Хрупкость — способность некоторых грузов
при механическом воздействии разрушаться, минуя состояние заметных пластических
деформаций. При выполнении ПРР и транспортных операций хрупкие грузы необходимо
укладывать и закреплять в соответствии с предъявляемыми требованиями, избегать
бросков, ударов, падений отдельных ГМ. Тара и упаковка должны быть исправны и
обеспечивать сохранность груза от разрушения. К хрупким грузам относятся
изделия из стекла и керамические изделия, различная аппаратура, приборы, шифер.
Некоторые грузы могут
приобретать свойство хрупкости при пониженной температуре, например олово при
температуре ниже -15 °С, резина -50...-45 °С.
Пылеемкость — способность груза легко
поглощать пыль из окружающей атмосферы. Поглощение пыли приводит к порче
материалов или вызывает необходимость очистки продукции от пыли перед
употреблением в производстве. Повышенной пылеемкостью отличаются ткани, меховые
изделия, грузы повышенной влажности.
Распыляемость — способность мельчайших
частиц вещества образовывать с воздухом устойчивые взвеси и переноситься
воздушными потоками на значительные расстояния от места расположения груза.
Яркий пример этого явления — пыление при перегрузочном и перевозочном процессах
угля, цемента, муки, зерна, торфа и других грузов. Пыль обладает повышенной
способностью адсорбировать из окружающей среды газы, пары и радиоактивные
материалы, что особенно вредно при повышенной радиации и наличии в воздухе
отравляющих веществ. Сильное пыление грузов затрудняет работу людей, вызывает
необходимость применения марлевых повязок, респираторов, противогазов.
Органическая и металлическая пыль в определенной концентрации способна к
воспламенению и взрыву под действием любого внешнего источника огня. Для
предотвращения распыления грузов необходимо совершенствовать тару и упаковку,
создавать специализированные ПС и ПРМ, устанавливать фильтры в вентиляционных
устройствах складов пылящих грузов, укрывать поверхности грузов и т.п.
Абразивность — способность груза истирать
соприкасающиеся с ним поверхности тары, ПС, ПРМ и сооружений. Абразивность
зависит от твердости частиц груза, которая оценивается по шкале Мооса. Так, по
шкале Мооса тальку соответствует твердость 1, алмазу — 10. В зависимости от
твердости частиц, грузы бывают малоабразивные с твердостью до 2,5,
среднеабразивные — 2,5 — 5, высокоабразивные — свыше 5. Высокой абразивностью
обладают цемент, минерально-строительные материалы, апатиты, бокситы. При
работе с абразивными грузами необходимо принимать меры к предотвращению пыления
и попадания частиц груза на трущиеся поверхности ПС и ПРМ.
Слеживаемость — способность отдельных частиц
груза сцепляться, прилипать к поверхности тары, ПС, бункеров, силосов и друг к
другу и образовывать достаточно прочную монолитную массу. Слеживаемость
характерна для многих насыпных и навалочных грузов. Основными причинами
слеживаемости являются спрессовывание частиц груза под давлением верхних слоев,
кристаллизация солей из растворов и переход соединений вещества из одного
состояния в другое, химические реакции в массе продукта.
Слеживаемости подвержены руды различных наименований, рудные концентраты,
уголь, минерально-строительные грузы, минеральные удобрения, различные соли,
торф, цемент, сахар.
При выполнении ПРР и складских операций с такими грузами необходимо прежде
всего восстановить их сыпучесть. На степень слеживания оказывают влияние режим
хранения и местные климатические условия, свойства и характеристики самого
груза: размеры, форма и особенности поверхности частиц вещества; характеристика
его внутренней структуры, например волокнистость; однородность
гранулометрического состава; наличие и свойства примесей; влажность и
гигроскопичность продукта. Так, с увеличением размера частиц груза уменьшается
число точек соприкосновения между частицами, а следовательно, снижается степень
слеживания. При неоднородности гранулометрического состава мелкие частицы груза
располагаются между крупными, число точек соприкосновения возрастает и
повышается степень слеживания.
Для снижения степени слеживания необходимо стремиться к тому, чтобы груз
имел гранулометрически однородный состав, а его отдельные частицы — гладкую
поверхность и близкую к шарообразной форму. Способность груза к слеживаемости
возрастает при наличии в его массе примесей, растворимых в воде. Если
слеживаемость продукта обусловлена давлением его поверхностных слоев, степень
слеживания увеличивается с ростом влажности груза. В хорошо растворимых грузах
повышение влажности приводит к образованию насыщенного раствора, при высыхании
которого образуется прочная корка. В некоторых грузах влага стимулирует
химические процессы, способствующие слеживаемости продукта. Сильному слеживанию
подвержены все гигроскопичные, растворимые в воде грузы. Прочность и степень
слеживания продукта находятся в прямой зависимости от времени хранения или
перевозки и высоты штабелей груза. Особенно заметно, что с увеличением высоты
штабеля возрастает степень слеживания малогигроскопичных грузов. Быстрота
слеживания продукта зависит от его температуры. При резкой смене температуры и
влажности окружающей среды слеживаемость груза усиливается.
Для предотвращения или замедления процесса слеживания грузы хранят в
уменьшающих поглощение влаги условиях, гигроскопичные вещества упаковывают во
влагонепроницаемую тару, поверхность груза покрывают брезентом, пленкой.
Сводообразование —
процесс образования свода над выпускным отверстием бункера, силоса или кузова
ПС, характерный для насыпных и навалочных грузов. Образование свода происходит
в результате зацепления движущихся частиц груза за частицы, находящиеся в
состоянии покоя.
Вязкость — свойство частиц жидкости
сопротивляться перемещению относительно друг друга под действием внешних сил.
Вязкость характеризует внутреннее трение между частицами и объясняется силами
молекулярного сцепления.
Гигроскопичность —
способность груза легко поглощать влагу из воздуха — объясняется различными
причинами. Так, карбид кальция (негашеная известь) поглощает влагу вследствие
своей химической активности. Гигроскопичность соли и сахара объясняется их
сильной растворимостью в воде. Интенсивность поглощения влаги возрастает с
повышением температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также прямо
зависит от площади поверхности
Смерзаемость — способность груза терять
свою сыпучесть в результате смерзания отдельных частиц продукта в сплошную
массу. Смерзаемости подвержены руды металлов, каменный уголь,
минерально-строительные и формовочные материалы, глина и др. Прочность и
глубина замораживания массы груза зависят от температуры и длительности
воздействия окружающей среды, гранулометрического состава, влажности и
теплопроводности продукта. Наибольшей смерзаемости подвержены при прочих равных
условиях грузы с повышенной влажностью и неоднородным гранулометрическим
составом. Стандартами и техническими условиями для различных грузов установлены
пределы безопасной влажности, при которой груз не смерзается: каменный уголь —
7 %, бурый уголь — 30 %, песок — 1,25 %, медные руды — 2 %.
Морозостойкость — способность груза
выдерживать воздействие низкой температуры, не разрушаясь и сохраняя свои
качественные характеристики при оттаивании. Особенно неблагоприятно низкая
температура воздействует на свежие овощи и фрукты, жидкие грузы в стеклянной
таре, некоторые металлы и резинотехнические изделия.
Спекаемость — способность частиц некоторых
грузов сливаться при повышении температуры продукта. Спекаемости подвержены
гудрон, асфальт, песок, агломераты руд. Предотвратить спекаемость практически
невозможно.
Теплостойкость — способность веществ
противостоять развитию биохимических процессов, разрушению, окислению, плавлению
или самовозгоранию под действием высокой температуры. Наиболее неблагоприятное
воздействие высокая температура оказывает на грузы растительного и животного
происхождения, каменный уголь, торф, сланцы, легкоплавкие вещества.
Огнестойкость — способность груза не
воспламеняться и не изменять своих первоначальных свойств (прочность, цвет,
форма) под воздействием огня. Огнестойкость характерна для ограниченного числа
грузов, большинство же грузов под воздействием огня сгорают, разрушаются или
теряют свои первоначальные свойства.
