2. Породообразующие минералы осадочных горных пород: химический состав и свойства.

А)Группа кремнезема. Наиболее распространенные минералы этой группы - кварц, опал

Кварц — диоксид кремния (SiO₂) в кристаллической форме. Плотность - около 2650 кг/м3, Твердость - 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами и щелочами. Плавится кварц при 1710°С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.

Опал (SiO₂-nH₂O) содержание воды от 2 до 14%, менее плотен (1900 –2500 кг/м3), чем кварц. Обладает повышенной внутренней микропористостью и высокодисперсной структурой, твердость 5-6, хрупкий, цвет зависит от наличия примесей.

Б)Группа карбонатов (кальцит, доломит):

 Кальцит (СаСО3) имеет плотность 2700 кг/м3, твердость 3. Кальцит растворяется в кислотах, в обычной воде - мало. Это распространенный минерал, слагающий различные виды известняков. Окраска белая, серая, иногда он прозрачен..

Доломит (CaCO3-MgCO3) по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд - 3,5...4, плотность 2900 кг/м3. Цвет доломита от белого до темно-серого.

В)Группа глинистых минералов (каолинит, гидрослюды).

Каолинит (Аl₂О₃*2SiO₂*2H₂О) — водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Цвет каолинита без примесей — белый, плотность – 2600 кг/м3, твердость -1. Каолинит и другие водные алюмосиликаты являются основными в глинах, они часто встречаются в виде примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо- и морозостойкость пород.

Гидрослюды образуются при разложении слюд и других силикатов, используют в строительстве как пористые заполнители.

Г)Группа сульфатов (гипс, ангидрит): 

Гипс (CaSO4-2H2O) — минерал кристаллического строения, его кристаллы имеют зернистое, пластинчатое, игольчатое, волокнистое строение. Он белого цвета. Плотность гипса 2300 кг/м3, твердость 2, сравнительно легко растворяется в воде, используют в производстве вяжущих веществ.

Ангидрит (CaSO4) - безводная разновидность гипса. Плотность ангидрита 2900-3000 кг/м3, твердость З...3,5. Иногда применяют как облицовочный материал для внутренних отделок зданий.

3.Методика определения средней плотности материалов.

Средней плотностью называют массу единицы объема материала в естественном состоянии, т.е. вместе с порами и пустотами.

Средняя плотность определяется по формуле:

r₀ , [г/см³],

где m - масса образца, г; V - объем образца в естественном состоянии, см³.

Для вычисления средней плотности материала определяют массу образца и его объем в естественном состояния. Одно и то же количество материала в естественном состояние занимает больший объем, чем в плотном. Поэтому средняя плотность каменных материалов всегда меньше истинной плотности.

В практике определения средней плотности твердого материала возможны два случая:

а)образец материала имеет правильную форму;

б)образец имеет неправильную форму.

1(а) Определение средней плотности образцов правильной формы

Образцы правильной геометрической формы должны иметь наименьшее измерение не менее 10 см, если материал пористый, и не менее 4 см, если материал плотный. Испытания проводят на 5-ти образцах кубической или цилиндрической формы. Образцы взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г, (если масса образца менее 500 г). Перед взвешиванием образцы должны быть высушены до постоянной массы.

Для определения объема образцы измеряют с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм. Например, если измеряемый образец имеет форму куба или параллелепипеда, то каждую грань измеряют в трех местах по длине, ширине, высоте (рис.1). За окончательный размер каждой грани принимают среднее арифметическое трех измерений. Объем образца получают перемножением средних размеров трех граней образца.

Рис.1. Схема измерения образцов правильной геометрической формы.

Среднюю плотность вычисляют по формуле:

r₀ , [г/см³],

Для обеспечения точности результатов среднюю плотность вычисляют как среднее арифметическое пяти определений.

2(б). Определение средней плотности образцов неправильной формы

При работе с образцами неправильной формы, сложность представляет измерение объема. В этом случае определение производят методом гидростатического взвешивания или с помощью объемомера. или

Точность такого определения в значительной степени зависит от пористости материалов, так как образец, погружаемый в воду, не только вытесняет, но и частично впитывает ее в свои поры, а это приводит к искажению результатов.

Билет 23 1. Прочность тяжелого бетона, факторы, влияющие на прочность.

Прочность при сжатии является основным показателем механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных в течение 28 суток.

По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены следующие марки: М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700, М800. Основные факторы, влияющие на прочность бетона - активность цемента и соотношение массы воды и цемента (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение - Ц/В). Зависимость прочности обычного бетона от Ц/В и марки цемента в общем виде выражают формулой Боломея-Скрамтаева:

1) для обычных бетонов (Ц/В<=2,5) Rб = А R_ц (Ц/В - 0,5);

2) для высокопрочных бетонов (Ц/В>2,5) Rб = А₁ R_ц (Ц/В + 0,5);

где Rб - прочность бетона в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных условиях, МПа;

Rц - активность цемента, МПа; А(А₁) - коэффициенты, учитывающие качество заполнителей и вяжущего (для высококачественных -0,65 (0,43), для рядовых –0,6 (0,4), для пониженного качества –0,55 (0,37)).

На прочность бетона влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет.

При этом в первые 7 -10 сут. прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 сут. замедляется и в возрасте свыше 1 года затухает, в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 - 70% 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 сут., 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности. Прочность бетона в возрасте n:

Rn=R28· (Lg n / Lg 28), где 90 > n ≥ 3 суток.