Строительные материалы

опускают верхнюю плиту пресса. Включают насос пресса и подают нагрузку на образец со скоростью ее нарастания 0,5…1 МПа в секунду. В момент наибольшей разрушающей нагрузки стрелка силоизмерителя остановится и начнет двигаться обратно.

Предел прочности при сжатии в МПа вычисляют по формуле

A

где F разрушающая нагрузка, Н;

А – площадь поперечного сечения образца, мм2.

Результаты испытаний

Результаты выполненных испытаний по определению предела прочности при сжатии горных пород занести в табл. 2.6.

Заключение

Сделать краткий анализ полученных результатов.

Задание 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ ПУТЕМ РАСКАЛЫВАНИЯ

Природные каменные материалы и изделия хорошо работают на сжатие и значительно хуже – на изгиб и растяжение.

Предел прочности при растяжении горных пород составляет 7…12 % от предела прочности при сжатии и зависит от вида горной породы и образующих ее породообразующих минералов.

41

Сущность метода определения предела прочности при растяжении заключается в измерении разрушающего усилия, приложенного к образцу-цилиндру через стальные встречно направленные плиты или клинья к образцу-кубу.

Приборы и материалы

1.Пресс гидравлический с максимальной нагрузкой 1000 кН.

2.Плиты стальные толщиной не менее 0,3 диаметра образца с плоскими рабочими поверхностями.

3.Клинья стальные с радиусом закругления (10 1) мм.

4.Штангенциркуль.

5.Кубы с ребром 50 мм или цилиндры диаметром 50 или 70 мм.

Методика испытаний

Образец размещают в центре опорной плиты гидравлического пресса между плитами-прокладками (образец-цилиндр, рис. 2.1 а) или между стальными клиньями (образец-куб, рис. 2.1 б). Геометрические оси образца и лезвия клиньев должны находиться в одной плоскости. Отклонение от плоскости допускается не более 0,5 мм.

Рис. 2.1. Схема испытания образцов горной породы на растяжение путем раскалывания образцов-цилиндров (а) и образцов-кубов (б):

1 – плиты гидравлического пресса; 2 – образец-цилиндр; 3 – прокладка из фанеры; 4 – образец-куб; 5 – сферическая поверхность диаметром 20 мм

42

Образец нагружают, равномерно увеличивая нагрузку на 1…3 МПа и доводят до разрушения. Фиксируют величину разрушающего усилия F.

Предел прочности при одноосном растяжении Rрр в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

где F – разрушающее усилие, Н;

А – площадь рабочего сечения образца, мм2;

К– коэффициент, К = 0,64 при передаче нагрузки через плиты,

К= 1,0 при передаче нагрузки через клинья.

Результаты испытаний

Результаты определения предела прочности при растяжении горных пород заносят в табл. 2.7 и сравнивают предел прочности при растяжении горной породы с ее пределом прочности при сжатии.

Заключение

Предел прочности при растяжении составляет … % от предела прочности при сжатии для … (название горной породы).

43

Задание 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ШКАЛЕ МООСА

Твердостью называют способность материала сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Этот показатель для природных каменных материалов имеет важное значение при их механической обработке (распиливании, шлифовании, полировании и т. п.). Твердость в значительной степени зависит от структуры и свойств породообразующих минералов.

Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости Мооса. Она включает 10 минералов, первый и последний из которых соответственно наименее и наиболее твердые. Минералы расположены в таком порядке, что на каждом из них все последующие оставляют черту (царапают их).

По шкале Мооса (табл. 2.8) определяют условную твердость горных пород. Более точные показатели этой характеристики получают с помощью прибора ПМТ-3 (прибора для определения твердости). Принцип его действия основан на вдавливании в образец алмазной пирамиды.

44

Приборы и материалы

1.Набор минералов по шкале Мооса.

2.Образцы горных пород с ребром куба 50…200 мм.

3.Цилиндры диаметром и высотой 50…150 мм.

4.Пластины размером 100х100х30 мм.

5.Прибор ПМТ-3.

Методика испытаний

Для определения твердости берут образец горной породы и на его поверхности последовательно, каждым минералом шкалы Мооса, проводят черту. Показателем твердости считают число, среднее между двумя номерами минералов, из которых один оставляет, а другой не оставляет царапины на образце горной породы. Например, если горная порода чертится кварцем (соответствует показателю твердости 7), а сама чертит ортоклаз (номер 6), то твердость изучаемой породы будет 6,5.

Более точное определение твердости горных пород производится прибором ПМТ-3 путем вдавливания в образец алмазной пирамиды.

Результаты испытаний

Результаты испытания на твердость горных пород заносят в табл. 2.9.

45

Заключение

Проанализировать результаты испытаний минералов на твердость в зависимости от предела прочности при сжатии.

Задание 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИРАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Истираемость – это способность строительного материала уменьшаться в объеме и массе вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий. Количественно она оценивается по потере массы в г, отнесенной к 1 см2 площади истирания. Истираемость имеет большое значение для каменных материалов, которые применяют для устройства полов в общественных и промышленных сооружениях, дорог, тротуаров, лестничных ступеней и др.

Стойкими к истиранию являются такие природные каменные материалы, как кварциты, граниты, диориты, базальты, диабазы.

Приборы и материалы

1.Круг истирания.

2.Весы технические.

3.Линейка измерительная.

4.Образцы-кубы с ребром 50 или 70 мм (гранит, мрамор, кварцит).

46

Методика испытаний

Испытанию на истирание подвергают одновременно два образца. Испытываемые образцы закрепляют в зажимных приспособлениях, затем с помощью специального приспособления прижимают к поверхности круга с силой 6 Н на 1 см2 площади образца. В бачки засыпают истирающий порошок, который подается автоматически при вращении круга. Включают круг вращения.

После 250 оборотов, что соответствует 500 м пути, проделанного образцами по диску, круг автоматически выключается. Образцы вынимают из обоймы, очищают от пыли, взвешивают, затем опять вставляют в захваты, и продолжают испытание. После 250 оборотов образцы снова взвешивают. Если имеется большая разница потери в массе между первым и вторым испытаниями, то продолжают испытание еще на 250 оборотов диска.

Сопротивление истиранию вычисляют по потере массы образцом в граммах за 1000 м пути. Показатель истирания определяется в г/см3 по формуле

где m – масса образца до истирания, г; m1 – то же после истирания, г;

S – площадь истирания, см2.

За окончательный результат истирания принимают среднее арифметическое значение, полученное для двух образцов.

Результаты испытаний

Результаты испытания по определению истираемости горных пород заносят в табл. 2.10.

47

Т а б л и ц а 2.10

Результаты испытаний на истираемость горных пород

Проанализировать показатели истираемости горных пород в зависимости от их твердости.

Задание 8. ИЗУЧЕНИЕ ДЕКОРАТИВНО-ОТДЕЛОЧНЫХ (ЭСТЕТИЧЕСКИХ) СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

К декоративно-отделочным свойствам природных каменных материалов относятся цвет, блеск, структура, фактура и текстура.

Знание и оценка этих свойств для природного камня позволяют рационально выбрать область его применения в архитектурностроительной практике.

1. Цвет и блеск природных каменных материалов.

Под цветом материала понимают определенное зрительное ощущение, которое является результатом воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения в диапазоне видимой части спектра, отраженного от поверхности материала.

Цвета строительных материалов разделяют на ахроматические (белый, черный и серый) и хроматические (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый).

Природные каменные материалы различают одноцветные (мрамор, песчаник, кварцит) и многоцветные (граниты, сиениты, диабазы), состоящие из различно окрашенных породообразующих минералов. Для многоцветных природных камней характерен «средний»

48

преобладающий цвет, четкость восприятия которого зависит от степени зернистости породы и контрастности расцветки минералов.

Блеск – это способность поверхности материала направленно отражать световой поток. Наибольший блеск характерен для идеально гладких зеркальных поверхностей. Шероховатые и матовые поверхности рассеивают отраженный световой поток диффузно, т. е. равномерно во все стороны.

При оценке природных каменных материалов следует также учитывать их блеск. Различают тусклый, жирный, перламутровый

и яркий блеск. Некоторые минералы (лабрадор) обладают ирризацией (отблеском в изломе).

2. Структура каменных материалов.

Под структурой горной породы понимают особенности ее внутреннего строения. Для природных каменных материалов их структуру определяют по размерам и форме кристаллов, способу цементирования (срастания) составных частей, степени кристалличности.

Различают структуры: кристаллические (крупно-, средне- и мел-

козернистые), равномерно- и неравномернозернистые; плотные и пористые; слоистые, волокнистые, пластинчатые и однородные.

3. Фактура и текстура.

Фактура – это видимое строение, характер лицевой поверхности материала, полученный путем ее обработки. По способам обработки поверхности природного камня фактуры делят на ударные и абразивные.

1. Ударные фактуры:

1)фактура скалы (скальная), получаемая сколом камня (высота рельефа – 5…15 мм);

2)рифленая – правильные непрерывные параллельные бороздки

счередованием бугров и впадин с высотой рельефа 1…3 мм;

3)бороздчатая – равномерно шероховатая поверхность с прерывистыми бороздками и высотой рельефа 0,5…2 мм;

4)точечная – равномерно шероховатая поверхность с точечными углублениями и высотой рельефа 0,5…2 мм.

2. Абразивные фактуры:

1)пиленая – бороздки с высотой рельефа до 2 мм;

2)шлифованная – легкая равномерная шероховатость, вид матовый, высота рельефа – до 0,5 мм;

49

3)лощеная – гладкая, бархатисто-матовая с выявленным рисунком камня;

4)зеркальная – полированная, гладкая, дающая четкое отражение;

5)вскрытая – очищенная, матовая, с выявленным цветом и рисунком.

Под текстурой горных пород подразумевают характер расположения составных частей (минералов) породы. Текстура легко определяется при макроскопическом исследовании (невооруженным глазом).

Различают текстуры горных пород:

1)слоистую;

2)сланцевую;

3)пористую;

4)массивную.

Массивную текстуру имеют преимущественно изверженные горные породы.

Приборы и материалы:

1.Блескомер фотоэлектрический.

2.Образцы-плитки из горных пород (кварцит, гранит, мрамор, известняк плотный, лабрадорит).

Методика испытаний

Изучение декоративных свойств природных каменных материалов проводят на образцах-плитках размерами 100х100х30 мм, линейные поверхности которых имеют абразивную или ударную фактуру.

Оценку степени декоративности проводят по цвету, фактуре, текстуре, структуре и блеску.

Блеск определяется с помощью фотоэлектрического блескомера ФБ-2 по доле отраженного от поверхности образца света. Мерой блеска является доля строго направленного (зеркальноотраженного) света в общем отраженном световом потоке.

Цвет, структура, фактура и текстура лицевой поверхности образ- цов-плиток оцениваются визуально.

50