• 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:

₀, [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:

₀, [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.

• Методика определения истинной плотности материалов.

Истинной плотностью называется масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без учета пор и пустот. Значение истинной плотности используются для расчетов при определении пористости материала.

Истинная плотность определяется по формуле:

, [г/см³],

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

Материалы для определения истинной плотности дробят, размалывают до тонкого порошка и высушивают при температуре 105-110⁰С до постоянной массы. Степень измельчения определяется стандартом на материал. Истинную плотность можно определить при помощи объемомераЛе-Шателье (рис. 1), руководствуясь ГОСТ в соответствии с методиками.

Рис.1. Приборы для определения истинной плотности: Ле-Шателье.

Объемомер заполняют до нулевой риски жидкостью, инертной к исследуемому материалу, причем уровень жидкости устанавливают по касательной к вогнутому мениску. Горловину прибора тщательно просушивают бумагой. Для испытания берут навеску порошка 70 - 90 г. Навеску порошка взвешивают в чаше на технических весах с точностью до 0,01 г, после чего постепенно всыпают в объемомер небольшими порциями, чтобы не произошло образования пробок. Порошок прекращают всыпать после того, как уровень жидкости поднимается до черты с делением 20 мл (см³) или выше, в пределах градуированный части прибора. Оставшуюся часть порошка взвешивают и по разности масс определяют массу порошка, всыпанного в обьемомер. Вычисление плотности с точностью до 0,01 г/см³ производится по формуле

, [г/см³], где m₁– масса порошка с чашкой, в которой взвешивался порошок, г;m₂ - масса остатка порошка с чашкой, г; V - объем жидкости, вытесненной всыпанным порошком, см³.

Для получения достоверного результата проводится не менее трех испытаний и за окончательный результат принимается среднее арифметическое значение.

• Методика определения водопоглощения Испытание производят на образцах в виде куба с ребром 40 - 50 мм или в виде цилиндра, имеющего одинаковые диаметр и высоту. Допускается определение водопоглощения материала на образцах, имеющих неправильную геометрическую форму и массу не менее 200 г.

Образцы в количестве 5 шт. перед испытанием предварительно высушивают при температуре плюс (110±5)°С до постоянной массы.

Взвешивание образцов производят после их остывания на воздухе. Подлежащие испытанию образцы укладывают в сосуд с водой температурой 15-20°Св один ряд на решетку так, чтобы уровень воды в нем был выше верха образцов на 2 - 10 см. Образцы средней плотностью менее 1000 кг/м³пригружают, чтобы они не всплывали. Их выдерживают в воде в течение 48 ч, затем вынимают из сосуда, обтирают влажной тканью и немедленно взвешивают. Массу воды, вытекшей из образца на чашку весов, включают в массу насыщенного водой

образца. Водопоглощение по массе и объему вычисляют по формулам:

где m - масса сухого образца, г;m₁ – масса насыщенного водой образца, г; V_o-объем образца, м³.

с точностью до 0 , 1%. За окончательный результат принимают среднее арифметическое пяти определений для образцов горных пород.

Для ускоренного определения водопоглощения каменных материалов применяют способ кипячения. Высушенные до постоянной массы образцы погружают в сосуд с водой и нагревают до температуры кипения. Кипятят образцы в течение 4 ч, после чего их охлаждают до температуры 20 - 30°С путем доливания в сосуд холодной воды. Образцы поочередно вынимают, обтирают влажной тканью, взвешивают и вычисляют водопоглощение.

• Методика определения истираемости каменных материалов. Перед испытанием образцы взвешивают и измеряют площадь истираемой грани. Образцы устанавливают в специальные гнезда круга истирания. После установки проверяют возможность свободного перемещения образцов в гнездах в вертикальной плоскости. К каждому образцу (по центру) прикладывают сосредоточенную вертикальную нагрузку величиной (300±5) Н, что соответствует давлению (60±1) кПа. На истирающий диск равномерным слоем насыпают первую порцию (20±1) г шлифзерна 16 (на первые 30 м пути истирания каждого образца). Одновременно на круге истирания типа Беме и ЛКИ-2 испытывают один образец, а на круге истирания типа ЛКИ-3 - два образца. После установки образца (образцов) и нанесения на истирающий диск абразива включают привод круга и производят истирание. Через каждые 30 м пути истирания, пройденного образцами (22 оборота на истирающем круге типа Беме или 28 оборотов на истирающем круге типа ЛКИ-3 или ЛКИ-2), истирающий диск останавливают. С него удаляют остатки абразивного материала и истертого в порошок бетона и насыпают на него новую порцию абразива и снова включают привод истирающего круга. Указанную операцию повторяют 5 раз, что составляет 1 цикл испытаний (150 м пути испытания). После каждого цикла испытаний образец (образцы) вынимают из гнезда, поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости и проводят следующие циклы испытаний. Всего проводят 4 цикла испытаний для каждого образца (общий путь истирания равен 600 м). После 4 циклов испытания образцы вынимают из гнезд. Воздушно-сухие образцы обтирают сухой тканью и взвешивают. Водонасыщенные образцы помещают на 30 мин в воду, затем протирают влажной тканью и взвешивают. Истираемость бетона на круге истирания G₁ в г/см², характеризуемую потерей массы образца, определяют с погрешностью до 0,1 г/см² для отдельного образца по формуле

, (1)

где т₁ - масса образца до испытания, г;

т₂ - масса образца после 4 циклов испытания, г;

F - площадь истираемой грани образца, см².