Истираемость Rист, г/см2, вычисляют с точностью до 0,1 г/см2 по формуле (11) и с точностью до 0,1 мм по формуле (12)
Rист =, (11)
Rист =, (12)
где т - масса образца до испытания, г;
m1 - масса образца после испытания, г ;
S - площадь опорной грани образца, см2;
r0 - средняя плотность образца, г/см3.
За результат принимают среднеарифметическое значение результатов пяти параллельных испытаний.
Сущность метода заключается в определении твердости горной породы по методу Кноопа по длине диагонали отпечатка от алмазной пирамиды.
Микроскоп-микротвердомер типа ПМТ-3 (рисунок 6) или другой микротвердомер, позволяющий выполнять испытания при нагрузке (1±0,05)Н (100±5) гс на алмазную пирамиду с углом при вершине 136°.
Твердомер с рабочим наконечником в виде алмазной ромбовидной пирамиды (рисунок 7) с углом при вершине 136°.
Лента полимерная с клеящим слоем (скотч) или пластилин.
Секундомер.
Из отобранных штуфов горной породы при помощи камнерезной машины изготавливают четыре образца размером 120´50´ 10 мм. Фактура лицевой поверхности образца должна быть полированной или лощеной - для неполирующихся горных пород, грани образца должны быть параллельны. Отклонение от плоскостности поверхности грани должно быть не более 0,05 мм.
1 - основание прибора; 2 - предметный столик; 3 - гиря из разновеса; 4 - гайка для перемещения кронштейна с брусом; 5 - кронштейн бруса; 6 - барашек микрометрического движения; 7 - колонка; 8 - барашек грубого движения; 9 - винтовой окулярный микрометр; 10 - рукоятка арретира; 11 - объектив; 12 - оправка с алмазным наконечником; 13 - планка для закрепления исследуемого образца; 14 - рукоятка для поворота столика; 15 - ручной прессик
Рисунок 6 - Общий вид прибора ПМТ-3 для определения микротвердости
Образец укладывают на планку и закрепляют скотчем или пластилином так, чтобы исследуемая поверхность образца располагалась параллельно рабочей плоскости стола. Планку с образцом помещают на столик и при помощи микроскопа выбирают место для нанесения отпечатка. Поворачивая столик на 180° вокруг вертикальной оси при помощи рукоятки, подводят выбранное на образце место под острие алмазной пирамиды и вдавливают ее в образец. Давление на пирамиду оказывают грузом массой (100±5) г. Продолжительность выдержки под нагрузкой должна быть от 5 до 10 с. Алмазный наконечник (пирамиду) с грузом возвращают в прежнее положение. Образец устанавливают против микроскопа для измерения длины диагонали. Совмещая отпечаток с перекрестием, измеряют длину диагонали отпечатка. На каждом образце производят десять измерений по двум линиям, параллельным длинной стороне образца. Расстояние между линиями и первой точкой от края образца - 20 мм, между соседними точками - 10 мм.
Рисунок 7 - Алмазный наконечник (пирамида) твердомера
За результат измерения на данном образце принимают длину максимальной диагонали отпечатка.
Микротвердость Н, кгс/мм2, вычисляют по формуле
, (13)
где Р - нагрузка, Н (гс);
l - длина диагонали отпечатка, мкм.
За результат испытания принимают среднеарифметическое значение четырех параллельных испытаний.
Сущность метода заключается в определении прочности горной породы после заданного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Камера морозильная, обеспечивающая достижение и поддержание температуры минус (20±2) °С.
Шкаф сушильный.
Пресс гидравлический с максимальным усилием до 500 кН по ГОСТ 28840.
Ванна с устройством для поддержания температуры (20±2) °С для насыщения образцов водой и их оттаивания.
Контейнеры для образцов.
Для каждого испытания изготавливают по 6.5.2 пять образцов горной породы, для пород с выраженной слоистостью - десять образцов.
Образцы укладывают в ванну на решетку в один ряд и заливают водой так, чтобы уровень воды был выше верха образцов на 20 мм. Образцы выдерживают в воде 48 ч, после чего образцы извлекают из ванны, удаляют влагу с поверхности образцов мягкой влажной тканью. Образцы устанавливают в контейнер или на сетчатый стеллаж морозильной камеры так, чтобы расстояние между образцами, стенками контейнера и вышележащими стеллажами было не менее 30 мм. Началом замораживания считают момент установления в камере температуры минус 18 °С. Продолжительность выдерживания образцов в камере при температуре минус (20±2) °С должна составлять 4 ч, после чего образцы помещают в ванну и выдерживают в ней до полного оттаивания, но не менее 2 ч. Далее цикл замораживания-оттаивания повторяют.
После 15, 25 и каждых последующих 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания по пять водонасыщенных образцов подвергают испытанию на сжатие по 6.5.3.
Потерю прочности образцов DR, %, вычисляют по формуле
DR =, (14)
где Rсж - среднеарифметическое значение предела прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии, МПа (кгс/см2);
- среднеарифметическое значение предела прочности при сжатии образцов после испытания на морозостойкость, МПа (кгс/см2).
Потерю прочности образцов вычисляют как среднеарифметическое значение результатов испытания пяти образцов. Для образцов горной породы с выраженной слоистостью отдельно записывают результаты, полученные при испытании вдоль слоистости и перпендикулярно к ней.
Горная порода отвечает соответствующей марке по морозостойкости, если значение потери прочности при сжатии после установленного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания не превышает 20 %.
Сущность метода заключается в определении потери массы образцов горной породы карбонатного состава, прошедших испытание в течение 40 сут в растворе серной кислоты с рН 3,5.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104.
Эксикатор по ГОСТ 25336.
Шкаф сушильный.
Колбы мерные вместимостью 1 л по ГОСТ 1770.
Бюретки по ГОСТ 29252.
Пипетки по ГОСТ 29227 или ГОСТ 29228.
Бутыли полиэтиленовые или стеклянные вместимостью 10 л.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Натрия гидроокись (гидроксид натрия) по ГОСТ 4328.
Кислота серная по ГОСТ 4204 с рН 3,5 (0,3 г/л). Концентрацию кислоты в рабочем растворе определяют методом кислотно-основного титрования по индикатору фенолфталеину.
Щетка по ГОСТ 10597.
Индикатор фенолфталеин.
По 6.5.2 изготавливают пять образцов горных пород карбонатного состава. Каждый образец высушивают до постоянной массы, очищают щеткой от рыхлых частиц и пыли, взвешивают и определяют массу и площадь поверхности каждого образца.
Кислотостойкость горных пород карбонатного состава определяют в стационарных условиях с периодической, раз в четыре дня (1 цикл испытания), сменой агрессивного раствора. Концентрация агрессивного раствора серной кислоты должна соответствовать рН (3,5±0,2). Колебания температуры воздуха рабочего помещения в процессе испытания допускаются не более ±3 °С.
В процессе испытания агрессивный раствор, находящийся в рабочей емкости, утром и вечером тщательно перемешивают.
Перед заменой агрессивного раствора на новый необходимо определить концентрацию кислоты в применяемом растворе.
Каждый образец помещают в отдельный эксикатор, заливают агрессивным раствором серной кислоты с рН (3,5±0,2) в соотношении 5:1 (объем агрессивного раствора в см3 к 1 см2 поверхности образца) и выдерживают 4 сут. Затем агрессивный раствор меняют на новый и испытания продолжают. В указанной последовательности операцию повторяют еще девять раз. После десятого цикла образцы высушивают до постоянной массы, очищают щеткой от рыхлых частиц (продуктов коррозии), взвешивают и определяют массу каждого образца.
Потерю массы образца Dm, %, вычисляют с точностью до 0,01 % по формуле
Dm =, (15)
где m1- масса образца, высушенного до постоянной массы, до испытания, г;
т2- масса образца, высушенного до постоянной массы, после испытания, г.
За результат принимают среднеарифметическое значение результатов испытания пяти образцов.
Горную породу считают кислотостойкой, если величина потери массы после 10 циклов испытания не превышает 0,1 %.
Сущность метода заключается в определении изменения массы горной породы, прошедшей испытание в течение 154 ч в насыщенном растворе сернокислого натрия.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104.
Шкаф сушильный.
Бутыли полиэтиленовые или стеклянные вместимостью 10 л.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Натрий сернокислый по ГОСТ 4166 или натрия сульфат 10-водный по ГОСТ 4171.
Щетка по ГОСТ 10597.
Сосуд металлический для растворения сернокислого натрия и насыщения образцов раствором сернокислого натрия.
По 6.5.2 изготавливают пять образцов горных пород. Каждый образец высушивают до постоянной массы, очищают щеткой от рыхлых частиц, взвешивают и определяют массу каждого образца.
Раствор сернокислого натрия готовят следующим образом. Отвешивают 185 г безводного сернокислого натрия по ГОСТ 4166 или 420 г кристаллического сернокислого натрия по ГОСТ 4171 и растворяют в 1 л подогретой дистиллированной воды путем постепенного добавления в нее сернокислого натрия при тщательном перемешивании до насыщения раствора. Раствор охлаждают до температуры (20±2) °С и сливают в бутыль.
Образцы укладывают в сосуд, заливают раствором сернокислого натрия в соотношении 5:1 (объем агрессивного раствора в см3 к 1 см2 поверхности образца) и выдерживают в нем в течение 48 ч при температуре (20±2) °С.
Затем раствор сливают в бутыль для повторного использования, а сосуд с образцами помещают на 4 ч в сушильный электрошкаф, в котором поддерживают температуру (105±5) °С.
После этого образцы охлаждают до комнатной температуры в течение 2 ч, вновь укладывают в сосуд, заливают раствором сернокислого натрия, выдерживают в течение 4 ч и вновь помещают в сушильный электрошкаф на 4 ч, после чего в течение 2 ч охлаждают до комнатной температуры. Раствор сернокислого натрия меняют на новый и в указанной последовательности (4 ч - погружение в раствор, 4 ч - высушивание и 2 ч - охлаждение) операцию повторяют еще девять раз. После каждого цикла раствор меняют на новый. После десятого цикла попеременного выдерживания в растворе, высушивания в сушильном шкафу и охлаждения образцы помещают на 10 мин в сосуд с горячей водой с температурой (60±5) °С. Образцы извлекают из сосуда, обтирают влажной мягкой тканью, высушивают до постоянной массы, очищают щеткой от рыхлых частиц и взвешивают.
Потерю массы образцов Dm, %, вычисляют с точностью до 0,01 % по формуле
Dm =, (16)
где т1 - масса образца до испытания г;
т2 - масса образца после испытания, г.
За результат принимают среднеарифметическое значение результатов испытания пяти образцов.
Горную породу считают солестойкой, если величина потери массы после 10 циклов испытания не превышает 5 %.
Прибор ультразвуковой УК-15П или другие ультразвуковые импульсные приборы для испытания неметаллических строительных материалов, обеспечивающие диапазон прозвучивания блоков от 0,2 до 2,6 м на резонансной частоте акустических преобразований не менее 60 кГц и измерение времени распространения звуковых импульсов в диапазоне от 20 до 9999 мкс с относительной погрешностью измерения не более ±1 %.
Линейка металлическая измерительная по ГОСТ 427.
Шаблон измерительный с точностью измерения 1,0 см (рисунок 8).
Молоток.
Щетка по ГОСТ 10597.
Ткань хлопчатобумажная или фланелевая.
Лупа ЛИ-3-103 или ЛИ-4-104 с микрометрической шкалой по ГОСТ 25706.
Рисунок 8 - Измерительный шаблон
7.2 Трещиноватость блоков из горных пород определяют:
- наружным визуальным осмотром блоков;
- ультразвуковым методом, позволяющим определить наличие макротрещин внутри блока.
В зависимости от ориентации трещин выбирают рациональную схему распиловки блока и определяют показатель технологичности. При визуальном осмотре для выявления трещин на поверхность блока накладывают влажную ткань на 3-5 мин, после ее снятия на поверхности проявляется рисунок трещин.
Длину трещин измеряют металлической линейкой, ширину - при помощи лупы с 10-кратным увеличением и микрометрической шкалой.
При определении макротрещин ультразвуковым теневым времяимпульсным методом измеряют время распространения звукового импульса между излучающим и приемным акустическими преобразователями, расположенными соосно на противоположных гранях блока на расстоянии l друг от друга, и рассчитывают кажущуюся скорость распространения звукового импульса.
На боковые грани блока мелом наносят измерительную сетку с шагом
а = 0,2lср, (17)
где lср - среднее расстояние между боковыми гранями, на которые наносят сетку, м.
