1. Определение истинной плотности горной породы

Отбирают пробу горной породы и для ликвидации пор и других дефектов структуры ее дробят. а затем размалывают в фарфоровой или агатовой ступке до размера зерен менее 0,2 мм. Приготовленный порошкообразный материал высушивают в термостате при температуре 105…110 ^оС до постоянной массы, взвешивают, а затем охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры.

От подготовленной пробы берут навеску массой около 10 г, высыпают ее в чистый предварительно взвешенный пикнометр (рис. 3).

Рис. 3. Пикнометр

Пикнометр с навеской взвешивают, заливают на 2/3 объема дистиллированной водой и ставят на песчаную баню. Осторожным кипячением в течение 15…20 минут удаляют из материала воздух. После кипячения пикнометр с содержимым охлаждают до комнатной температуры. Пикнометр тщательно вытирают снаружи, доливают до черты по нижнему мениску дистиллированную воду и взвешивают, определяя массу пикнометра с водой и навеской. Затем пикнометр освобождают от содержимого, промывают, заполняют до черты дистиллированной водой комнатной температурой и вновь взвешивают, определяя массу пикнометра с водой.

Истинная плотность вещества горной породы определяют по формуле

(m₂ – m₁) ρ_воды

ρ_в-ва = −−−−−−−−−−−−−−,

m₄ + (m₂ – m₁) – m₃

где ρ_в-ва − истинная плотность вещества, г/см³; m₁ – масса сухого чистого пикнометра, г; ρ_воды − плотность воды, г/см³; m₂ − масса пикнометра с навеской, г; m₃ − масса пикнометра с водой и навеской, г; m₄ – масса пикнометра с водой, г.

Определение истинной плотности вещества горной породы проводят дважды, расхождение между двумя параллельными результатами не должно превышать 0,02 г/см³.

2. Определение средней плотности образцов горных пород

От каждой горной породы отбирают по 3 образца, которые после предварительного высушивания взвешивают. Затем на каждый образец с помощью кисти наносят тонкий слой расплавленного парафина так, чтобы была покрыта вся поверхность. Дав парафину застыть, образцы снова взвешивают и перевязывают прочной нитью. Объем образца, покрытого слоем парафина, определяют при помощи объемомера (рис. 4), который предварительно заполняют водой до уровня слива. Парафинированный образец на нитке опускают в объемомер, а вытесненная жидкость стекает в стакан 4 (мерный цилиндр 3). Водонепроницаемый слой парафина препятствует впитыванию воды, что превышает точность определения объема образца.

Рис. 4. Объемомер для определения средней плотности материала: 1 – объемомер; 2 – образец; 3 – мерный цилиндр; 4 − стакан

Из установленного таким образом объема образца с парафином необходимо вычесть объем, занимаемый парафином.

Плотность парафина ρ_пар = 0,93 г/см³.

Плотность образца горной породы подсчитывают как частное от деления массы образца в сухом состоянии на его объем

m₁ m₁

ρ_г.п = −− = −−−−−−−−−−−−,

V_обр m₂ – m₁ m₂ – m₁

−−−−− − −−−−−−

ρ_воды ρ_пар

где ρ_{г. п} − плотность породы, г/см³; m₁ – масса породы в сухом состоянии, г; V_обр − объем образца, см³; ρ_воды − плотность воды, г/см³; m₂ − масса породы, покрытого слоем парафина, г; m₃ − масса породы, покрытого слоем парафина в воде, г.

Среднюю плотность горной породы вычисляют как среднее арифметическое испытаний 3 образцов. Результаты определения истинной плотности и плотности горной породы в куске сравнивают с табличными данными (см. табл. 8-10). Отклонения экспериментальных данных от табличных свидетельствуют о неправильном проведении лабораторных испытаний.