Лабараторные работы(практикум)

плотный

и

Природные каменные матер алы также разделяют по двум при-

р

знакам: по способу получения по назначению.

По способу получения азл чают: дробленые, сортированные,

о

пиленые, колотые, шлифованные полированные.

По назначению:

не удные (песок, гравий, щебень, песчано-

гравийная смесь,

бут

вый камень); стеновые (камни и блоки); об-

лицовочные (

ы

архи ектурно-строительные изделия); дорож-

пли

ные (бортовые камни, брусчатка, колотый камень).

з

Большинство пр родных каменных материалов обладают высо-

кой прочностью, долговечностью, морозостойкостью, упругостью и

лицовочного камня, плит и профильных элементов для наружной и

хорошими декорат вно-художественными свойствами (цветом,

блеск м, красивой текстурой и различной структурой). Благодаря

указанным св йствам они нашли большое применение в архитек-

турно-стр ительной практике. Их используют для изготовления об-

е

Р

внутренней облицовки; ступеней и плит для наружных и внутрен-

пних лестниц и площадок; блоков для парапетов, столбов и стенок;

Методика испытаний

Студенты осматривают коллекцию горных пород и породообра-

зующих минералов и определяют вид горной породы. Коллекция

горных пород включает 10…15 представителей каждой группыУпо

генетической классификации.

Определение вида горной породы производится на основанииТ

сравнения диагностических признаков, характерных для соответст-

вующей группы горных пород, с диагностическими признаками ис-

следуемой породы.

Н

Основными диагностическими признаками являются: структура,

текстура, минералогический состав, кристаллическоеБ

строение,

цвет, наличие и характер жил

прож лок.

Из коллекции горных

пород осматривают 5…7 видов , пользуясь классификацией, отно-

сят их к соответствующей г уппе.

й

В табл. 2.1 приведены основные горные породы и породообра-

и

зующие минералы, а также ха акте ные отличительные показатели

(цвет, истинная

сть, т

сть) основных породообразующих

минералов.

верд

Отличительными показателями

минералов служат их химиче-

ский состав, пло нос ь

вердость.

плотн

и

Т а б л и ц а 2.1

П р д бра ующие минералы и их отличительные показатели

з

№

оНаименование

Химический

Плот-

Твердость

ность,

по шкале

Цвет

состав

кг/см3

Мооса

группы мине-

минерал

п

ралов

е

1

2

3

4

5

6

7

Р

1

Кремнеземи-

Кварц

SiO2

2650

7

молочный,

стые

дымчатый

32

1

2

3

4

5

6

7

Магнезит

МgСО3

3000…3100

3,5…4,5

белый,

серый,

желтый

Доломит

МgСО3

2800…2900

3,5…4

У

белый,

СаСО3

серый,

желтый

6

Сульфаты

Гипс

СаSО4 2Н2О

2300

2

Т

серый,

черный,

краснова-

Н

тый

Ангидрит

СаSО4

2800…3000

3…3,5

белый,

сероватый,

голубой,

краснова-

тый

7

Глинистые

Результаты

спытаний

2,5

белый,

Каолинит

Al4(OН)2

2600

[Si4O10]

Б

сероватый,

и

желтова-

тый

р

о

Результаты выполнения задания 1 заносят в табл. 2.2, 2.3.

т

Т а б л и ц а 2.2

Классификация горных пород

№

з

Классификация

Наименован е породы

генетическая

технологическая

по долговечности

пп

1

Гранит

и

2

Ди рит

п

3

Лабрад рит

4

Известняк

5

Д л мит

о

6

Кварц

Р

7

Мрамор

8

др.

е

На лабораторных занятиях студенты изучают следующие мине-

1) кварц;

7) пироксены;

2) опал;

8) кальцит;

3) биотит;

9) магнезит;

4) мусковит;

10) доломит;

5) ортоклаз;

11) гипс;

6) каолинит;

12) ангидрит.

У

Студенты осматривают минералы, а затем заносят их характери-

стику в табл. 2.3.

Т

Т а б л и ц а 2.3

Н

Характеристика минералов, образующих горные породы

Наимено-

Плот-

Хими-

Б

В какой гор-

№

вание ми-

ность,

ческий

Цвет

по шкале

ной породе

пп

3

й

нералов

кг/м

состав

преобладает

Мооса

1

Кварц

2

Опал

3

др.

р

Заключен е

В заключении следует сделатьанализполученных результатов.

т

2.4. Физические св йс ва природных каменных материалов

и

оЗадания

з

Задан е 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ

о

ГОРНОЙ ПОРОДЫ НА ОБРАЗЦАХ НЕПРАВИЛЬНОЙ

п

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Средняя плотность горных пород в зависимости от их проис-

е

хождения изменяется в пределах от 900 до 3300 кг/м3.

Р

Магматические горные породы имеют среднюю плотность

Н

взвешивают с точностью до 1 г, а затем парафинируют путем нане-

Б

сения кистью тонкого слоя расплавленного парафина. Когда пара-

фин застынет, образцы осматривают, удаляют на парафиновой

пленке пузырьки или трещины, заглаживая нагретой металлической

й

пластинкой. Затем образец перевязывают прочной нитью и вторич-

но взвешивают.

из

Объемомер наполняют водой несколько выше трубки и ждут,

пока избыток воды вытечет, а затем под трубку подставляют взве-

шенный стакан.

р

Медленно погружают испытываемый образец в объемомер. Вы-

о

т убки в стакан. Когда падение

тесненная вода будет вытекать

капель из трубки прекратится, стакан с водой взвешивают и опре-

деляют массу вы есненн й в ды.

Плотность породы вычисляют по формуле

и

m

3

з

,

(2.1)

т0

V1 Vn

где m – масса сухого образца, г;

п

бразца с парафином, см , численно равный массе во-

е

V1 – бъем

ды, г, вытесненной образцом;

Vобъемn –

парафина, см3, затраченного на покрытие образца, ко-

Р

торый о ределяют по формуле

Vn

m1 m

,

(2.2)

n

36

Результаты испытаний заносят в табл. 2.4.

Н

У

Т а б лТи ц а 2.4

Средняя плотность горных пород

Масса образца, г

й

Объем, см3

Средняя

Наиме-

покрытого

образца с

Бводы, вы-

плотность

нование

и

парафи-

тесненной

породы,

породы

сухого

парафи-

параф -

на

из объемо-

ном

ном

кг/м3

р

мера

о

т

Заключение

Сделать

п лученных результатов.

Задан е 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ

И ПОРИСТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Истиннаяанализплотность магматических горных пород изменяется

в пределахзт 2650 (гранит) до 3320 кг/м3 (габбро), осадочных

2600 (известняк)…2800 кг/м3

(доломит), метаморфических 2700

е

(гнейсыо)…2900 кг/м3 (мрамор).

Р

Пористость горных пород изменяется в широких пределах – от

п0,2…0,8 % для плотных изверженных горных пород до 65 % для

тщательно перемешивают кусочки горной породы. Затем ее сушат в

сушильном шкафу при температуре (110 5) С до постоянной мас-

сы, после чего измельчают в агатовой

ли фарфоровой ступке. По-

рошок просеивают через сито № 02 с размером ячеек 0,2х0,2 мм.

массой

Из просеянного порошка бе ут 180 г

снова высушивают, а за-

тем охлаждают до комнатной темпе атуры в эксикаторе, где поро-

и

шок хранят до проведения испытаний.

Прибор Ле-Ша елье ( бъем

) наполняют до нижней нулевой

мер

отметки жидкос ью (кер син м, спиртом или водой), которая

должна быть нер ной п о ношению к порошку материала.

о

Затем тщательно про ирают тампоном из фильтровальной бума-

т

ги свободную от ж дкости часть объемомера (выше нижней черты).

Прибор Ле-Шателье помещают в стеклянный сосуд с водой, темпе-

и

ратура к т р й 20 С (при этой температуре градуировали объемо-

мер). Объемзмер оставляют в воде на все время испытания, чтобы

он не вс лывал; с этой целью его закрепляют на штативе так, чтобы

градуировочнаяо

часть шейки находилась в воде.

На технических весах отвешивают 80 г порошка с точностью до

п0,01 г и всыпают его через воронку в прибор до тех пор, пока уро-

в нь жидкости не поднимется до черты с делением 20 см3. Остаток

епорошка взвешивают и вычисляют массу порошка, всыпанного в

Р

Истинную плотность породы в г/см3 вычисляют по формуле

0

m1 m

,

(2.3)

V

У

где m – навеска порошка до опыта, г;

m1 – остаток навески, г;

Т

V – объем жидкости, вытесненной навеской порошка (равный

объему порошка в объемомере).

Пористость горной породы характеризует степень заполнения ее

объема порами. Вычисляется в % по формуле

Н

0

Б3

П 1

100 ,

(2.4)

Результаты

спытаний

где ρ0 – средняя плотность горной породы, г/см3;

и

ρ – истинная плотность горной породы, г/см .

р

о

Результаты определения истинной плотности и пористости зано-

сят в табл. 2.5.

т

Т а б л и ц а 2.5

Ист нная пло ность и пористость горных пород

о

Навеска порошка, г

Объем

Г рная

и

вытеснен-

Истинная

Порис-

началь-

израсходо-

п

оставше-

плотность,

зная

ной жидко-

3

тость, %

р да

гося

ванного

сти, см3

кг/м

е

Заключение

Р

К механическим свойствам горных пород, которые предлагается

определить в этой лабораторной работе, относятся предел прочно-

сти при сжатии, предел прочности при растяжении, ударная проч-

ность, твердость и истираемость.

У

Задания

Задание 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОС И

ПРИ СЖАТИИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ

Н

Предел прочности горных пород зависит от их происхождения,

Б

средней плотности, пористости и минералогического составаТ(поро-

дообразующих минералов).

Предел прочности при сжатии составляет:

й

для магматических горных пород: гранита 100…250 МПа, дио-

рита 150…300 МПа, габбро и лабрадорита 200…500 МПа;

и

для осадочных пород: известняка плотного – 15…180 МПа, ра-

кушечника 0,4…15 МПа, долом та – 15…200 МПа;

для метаморфических

пород

: мраморов – 150…300 МПа; квар-

цитов – 300…400 МПа.

о

Приб

ы и материалы

1. Пресс гидравлический с максимальной нагрузкой 1000 кН.

ли

2. Штангенциркуль.

3. Весы техн

ческ е.

з

4. Обра цы пртродных каменных материалов в форме куба с

о

100 мм или образцы-цилиндры диаметром и вы-

ребром 50, 70

с т й 50 или 70 мм (по 3 образца каждой породы).

е

Методика испытаний

Для ределения предела прочности испытывают 3 образца.

Р

О ределяют геометрические размеры поперечного сечения об-

празцов с точностью до 1 мм. Каждый линейный размер образца вы-