6. Експериментальна частина

6.1. Визначення густини гірської породи

Засоби випробування: шафа сушильна, ваги лабораторні, ексикатор, колба Ле-Шательє, скляні мірні циліндри об'ємом 250...500 мл, ступка фарфорова з товкачиком, сита з сіткою № 0063, вода дистильована.

6.1.1. Визначення істинної густини гірської породи

Істинна густина (або густина) ρ - це маса одиниці об'єму матеріалу в абсолютно щільному стані.

Для визначення істинної густини відбирають пробу не менше, ніж із 3-х зразків. Підготовлену пробу подрібнюють до повного проходження через сито з сіткою № 0063, висушують до сталої маси і охолоджують в ексикаторі. Визначають істинну густину матеріалу за допомогою приладу Ле-Шательє - колби з довгою вузькою шийкою, що розширюється в середній частині. Вище і нижче розширення нанесені дві мітки, об'єм між якими дорівнює 20 см³. Прилад наповнюють інертною по відношенню до матеріалу рідиною (водою, зневодненим гасом чи бензином) до нижньої нульової позначки. Горловину колби над рідиною витирають фільтрувальним папером, щоб запобігти налипанню матеріалу. Зважують 100 г сухої породи з точністю до 0,01 г і невеликими порціями засипають її в колбу доти, поки рівень рідини не досягне верхньої мітки. У випадку, якщо матеріал зависне у вузькій частині горловини приладу, його обережно проштовхують вниз дротиком. Залишок породи зважують. Різниця між початковою масою матеріалу і масою залишку складає масу матеріалу, всипаного в прилад, а об'єм його буде дорівнювати об'єму рідини між верхньою і нижньою мітками, тобто 20 см³.

Істинну густину гірської породи (ρ) в г/см³ обчислюють за формулою:

де: m₁ - початкова маса матеріалу, г, m₂ - маса матеріалу, який залишився, г, V - об'єм, який займає матеріал, см³.

Істинну густину гірської породи (ρ) визначають як середнє арифметичне результатів випробування двох наважок. Розбіжність між результатами паралельних визначень не повинна перевищувати 0,02 г/см³.

Вихідні дані та результати визначення істинної густини гірської породи заносять у журнал за наступною формою:

Визначення істинної густини гірської породи

Гірська порода

Показники	Значення
Початкова маса гірської породи, m1г
Маса гірської породи, яка залишилась, m2, г
Об'єм, який займає гірська порода ,V см3
Істинна густина гірської породи, ρ, г/см3

Орієнтовні величини істинної густини гірських порід:

граніт - 2,65 г/см³

діабаз - 2,70 г/см³

габро - 2,90 г/см³

вапняки - 2,60 г/см³

кварцит - 2,65 г/см³

6.1.2. Визначення середньої густини гірської породи

Середня густина ρ_сер, г/см³ - маса матеріалу в одиниці його об'єму в природному стані з порами і мікро тріщинами.

Гірські породи, що використовуються в будівництві, за середньою густиною поділяються на легкі (ρ _сср<1,8 г/см³) та важкі (ρ _сер>1,8 г/см³).

Середню густину гірської породи визначають шляхом вимірювання маси одиниці об'єму шматків гірської породи на вагах для гідростатичного зважування.

Для визначення середньої густини гірської породи відбирають п'ять кусків довільної форми розміром понад 40 до 70 (80) мм. Кожний зразок очищають металевою щіткою від крихких часток, пилу, висушують до постійної маси та зважують на повітрі т.

Зразки гірської породи довільної форми насичують водою, занурюючи їх у воду кімнатної температури на 2 год так, щоб рівень води у посудині був вище поверхні зразків не менше ніж на 20 мм. Насичені зразки породи виймають з води видаляють вологу з їх поверхні м'якою вологою тканиною і зразу ж зважують на настільних гирьових або циферблатних вагах (m₁), а потім на гідростатичних вагах (m₂), поміщаючи пробу в сітчасту (перфоровану) склянку занурену в воду.

Середню густину зразків гірської породи ρ_сер, довільної форми визначають за формулою

ρ_сер = (m/(m₁ –m₂)) ρ_в

де m - маса зразка у сухому стані на повітрі, г,

m₁- маса зразка у насиченому водою стані на повітрі, г;

m₂ - маса зразка у насиченому водою стані у воді, г;

ρ_в - густина води, яку приймають рівною 1 г/см³.

За результат приймають середньоарифметичне значення результатів випробування п'яти зразків гірської породи. При цьому розбіжність між результатами визначень середньої щільності не повинна перевищувати 0,02 г/см³. При більших розбіжностях проводять шосте, якщо потрібно і більше вимірювань, і визначають середньоарифметичне п'яти найближчих значень. Результати випробувань заносять у таблицю.

Визначення середньої густини гірської породи

Гірська порода

Показники	Значення
маса зразка у сухому стані на повітрі т, г
маса зразка у насиченому водою стані на повітрі т1, г
маса зразка у насиченому водою стані у воді m2, г
середня густина гірської породи, рсер, г/см

Орієнтовні величини істинної густини гірських порід:

граніт - 2,63 г/см³

діабаз - 2,63 г/см³

габро - 2,89 г/см³

вапняки - 1,90-2,58 г/см³

кварцит - 2,63 г/см³