1. Фізичні властивості.
2. Об'ємна маса.
3. Водопоглинання.
4. Морозостійкість.
5. Міцність на удар.

Природні кам'яні матеріали

Властивості природних кам'яних матеріалів визначаються, в першу чергу, властивостями тієї гірської породи, з якої їх отримують. Якість гірської породи залежить від походження (генезису), мінералогічного складу, будови (структури), додавання (текстури) та ступеня вивітрювання. Широке різноманітність структур і текстур гірських порід викликає таке ж різноманітність будівельно-технічних властивостей кам'яних матеріалів. Вивчення цих властивостей має велике значення при оцінці гірської породи як сировини для отримання кам'яних матеріалів, а також і для визначення якості самих кам'яних матеріалів і ступеня їх придатності для будівництва.

Якість гірських порід і кам'яних матеріалів з них, що застосовуються в дорожньому і мостовому будівництві, визначається шляхом вивчення:

фізичних властивостей гірської породи, до яких відносяться щільність, об'ємна насипна маса, пористість, вологість, водонасищаемость, морозостійкість, що цементує здатність, теплопровідність, звукопровідність та ін .;

механічних властивостей - міцності при стисненні, розриві, дробленні, ударного навантаження (в'язкість), опору стирання, зносу і ін .;

відповідності форми, розмірів і якості обробки кам'яних матеріалів (щебеню, шашки, бруківки, бортового і бутового каменю) заданим стандартами або інструкціями.
Властивості кам'яних матеріалів визначаються в лабораторіях за зразками середньої проби, а також за результатами спостереження за поведінкою матеріалу на дослідних ділянках.
Вивчаючи методи випробування кам'яних матеріалів і їх результати, завжди слід мати на увазі, що вони до певної міри умовні і не завжди можуть правильно вказати на можливу поведінку матеріалу в справі. Для об'єктивного вивчення властивостей матеріалів потрібне точне виконання випробувань, накопичення великої кількості даних з випробувань, вивчення і аналіз цих даних, і, нарешті, звірення їх з уже відомою практикою поведінки матеріалу в справі. Недосконалість методів визначення механічних властивостей матеріалів, неохайність в визначеннях і розрізненість показників призводять до помилкових висновків про якість матеріалу.
Уміння точно визначати властивості матеріалів особливо важливо при використанні для будівництва місцевих, маловідомих кам'яних матеріалів.

Устаткування для випробувань в лабораторіях при будівництвах, умови і послідовність випробувань повинні строго відповідати вимогам відповідних ГОСТ і інструкцій.

Для будь-яких лабораторних випробувань дуже цінними є дані попередніх теологічних, візуальних визначень зразків породи на місці, безпосередньо в польових умовах.

За правилами геології, за допомогою спеціальних пристроїв, реактивів (бинокулярной або простий лупи, лінійки з міліметровим поділом, ножа, сталевої голки, кислот, паяльної трубки) можна часто визначити мінерали, що складають породу, її структуру і текстуру, що вивчається в курсі геології.

Середню пробу відбирають з родовища гірської породи або від партії, що поставляється кам'яного матеріалу, і вона повинна характеризувати середня якість всього родовища або партії. Порядок і метод відбору середніх проб зазвичай вказується у відповідних ГОСТ або інструкціях.

Фізичні властивості.

Згідно єдиної Міжнародній системі одиниць (СІ), старі поняття питома вага , об'ємна вага , Об'ємна насипна вага замінені для більш точного позначення поняттями відповідно щільність, об'ємна маса і насипна маса. Одиницею вимірювання цих величин в системі СІ є кілограм на кубічний метр (кг / м3). Як часткових і кратних одиниць вимірювання в техніці застосовують грам на кубічний сантиметр (г / см3), тонна на кубічний метр (т / м3).
Щільність (питома вага) вихідної гірської породи визначається як відношення спочиває маси мінерального речовини без пір і пустот до її об'єму.

Для визначення щільності зразок гірської породи подрібнюють і просівають через сито з отвором 0,15 мм, потім висушують. При визначенні щільності за допомогою пікнометра з висушеного порошку відважують два зразка масою по 10 г кожен (т) для паралельного випробування. Кожен зразок висипають в сухий пікнометр, заливають до половини обсягу пікнометра водою і кип'ятять 15-20 хв. Потім охолоджують, доливають водою до мітки і зважують (т2). Після цього зважують цей же пікнометр наповнений чистою водою до мітки (т1). Щільність обчислюють за формулою

http://pandia.ru/text/77/504/images/image002_116.gif "width =" 208 "height =" 54 src = ">

Щільність більшості кам'яних матеріалів знаходиться в межах 2,7-2,9 г / см3, причому в вивержених породах вона вище, ніж в осадових, наприклад: щільність базальту, діабазу, габро, діориту доходить до 3,2 г / см3.

Об'ємна маса.

Об'ємна маса (об'ємна вага) - це маса одиниці об'єму висушеного каменю з порами в природному стані. Виражається об'ємна маса в грамах на кубічний сантиметр (г / см3), або в кілограмах на кубічний метр і обчислюється до формулою

Масу зразка т визначають простим зважуванням, а об'єм V - декількома способами. При правильній геометричній формі зразка з рівними поверхнями обсяг визначають прямим обміром. Найбільш точно обсяг визначається гідростатичним зважуванням по масі витісненої води.

Об'ємна маса гірської породи чисельно завжди менше щільності, так як маса даного матеріалу в природному стані (з порами) займає більший обсяг, ніж така ж маса без пір. Наприклад, об'ємна маса граніту приблизно дорівнює 2,6 г / см3, а щільність його 2,7 г / см3; об'ємна маса Артікський туфу 0,75-1,4 г / см3, а його щільність - 2,7-2,8 т / см3.
Об'ємна маса кам'яного матеріалу залежить від пористості і від мінералогічного складу, тому що різні мінерали мають різну щільність.
Знання об'ємної маси матеріалу необхідно для розрахунків при проектуванні і будівництві спорудженні.
У дорожньо-мостовому будівництві широко використовуються пухкі, сипучі матеріали (щебінь, гравій, пісок, різні в'яжучі).
при підборі бетонних сумішей , При складуванні, транспортуванні необхідно знати масу свіжонасипаному матеріалів.
Маса цих матеріалів буде менше об'ємної маси окремих зерен і шматків кам'яного матеріалу за рахунок порожнеч між окремими зернами, заповненими повітрям. Тому введено ще одне поняття - насипна маса.

Насипна маса (об'ємна насипна вага) - це маса сипучого матеріалу в одиниці об'єму разом з порожнечами. Виражається насипна маса в кілограмах на кубічний метр (кг / м3) або в тоннах на кубічний метр (т / м3) і обчислюється за формулою

http://pandia.ru/text/77/504/images/image004_67.gif "width =" 208 "height =" 54 src = ">

де р-щільність, г / см3; р0 -об'ємна маса , Г / см3; Vпор -порістость,%,
Пористість і порожнистість дуже впливають на такі властивості кам'яного матеріалу, як маса, водопоглощаемость, теплопровідність, звукопровідність, морозостійкість, міцність. Кам'яний матеріал з незначною пористістю (до 5%) важчий, міцний, менш водовбирним і більш морозостійкий. У дорожньому будівництві найчастіше застосовують саме такий матеріал.

Водопоглинання.

Водопоглинання - здатність породи поглинати воду при тривалому витримці у воді, при нормальному атмосферному тиску і температурі 18-20 ° С.

Для визначення водопоглинання беруть три - шість зразків кубовидної форми з довжиною ребра близько 6 см, висушують до постійної маси при температурі 105-110 ° С, охолоджують і зважують (т). Потім зразки занурюють у воду на 48 год так, щоб шари води був на 2 см вище зразків. Через 48 год зразки виймають, витирають вологою м'якою тканиною і відразу кожен окремо зважують (m1). Водопоглинання обчислюють у відсотках за масою Wm або "за обсягом Wоб за такими формулами:

DIV_ADBLOCK16 ">

Водовіддача або вологовіддача - це властивість, що характеризує швидкість видалення з каменю води (висихання), коли пружність водяної пари в камені вище їх пружності у зовнішньому середовищі. Водовіддача у різних кам'яних матеріалів різна і залежить від їх структури і умов зовнішнього середовища. Властивість це визначається в лабораторії шляхом висушування водонасичених зразків до отримання постійної маси. Показником водоотдачи є час в годинах, що необхідний для висушування зразка до постійної маси

Морозостійкість.

Морозостійкість - здатність гірської породи в насиченому водою стані витримувати багатократне поперемінне заморожування і відтавання. При замерзанні вода збільшується в. обсязі приблизно на 10% і утворюється лід тисне на стінки матеріалу, знижує його міцність, а з часом і руйнує.
У дорожньому покритті кам'яний матеріал виявляється в особливо важких умовах. Восени він майже завжди повністю насичується водою, а взимку і. навесні поперемінно замерзає і відтає. У той же час матеріал відчуває величезні навантаження від проїжджаючих по дорозі автомобілів.
Всі породи з водопоглинанням понад 0,5% піддаються випробуванню на морозостійкість. Це випробування проводять на зразках кубічної форми розміром 5x5x5 см або форми циліндрів з висотою і діаметром 5 см. Випробування полягає в поперемінному заморожуванні і відтаванні водонасичених зразків при температурах мінус 20 ° і плюс 20 °. Кількість циклів заморожування і відтавання приймається до 200 і більше в залежності від класу споруди та умов роботи кам'яного матеріалу в споруді. Порода вважається такою, що витримала випробування на морозостійкість, якщо на зразках не виявлено пошкоджень у вигляді тріщин, розшаровування, заокруглень ребер і кутів.
Для породи, що витримала випробування на морозостійкість, визначають ступінь зниження міцності, яку висловлюють коефіцієнтом морозостійкості.
Коефіцієнт морозостійкості Кмрз обчислюють за формулою

http://pandia.ru/text/77/504/images/image007_41.gif "width =" 180 "height =" 60 src = ">

де Rсж - межа міцності при стисненні, кг / см2;
Р - найбільше навантаження, при якій сталося руйнування зразка, кгс;
F - площа обпирання зразка, см2.

Поряд з визначенням міцності гірської породи при стисненні визначають міцність при розтягуванні і зсуві.

Випробування проводять на зразках правильної форми. Міцність на розтяг визначають на розривної машині з пристосуванням у вигляді спеціального захоплення циліндричних зразків; на зрушення - иа звичайних пресах для стиснення з пристосуванням.

Для визначення ступеня зниження міцності водонасичених кам'яних матеріалів в порівнянні з сухими введена чисельна характеристика у вигляді коефіцієнта розм'якшення. Таким чином, коефіцієнт розм'якшення характеризує водостійкість матеріалу і визначається за формулою

Квадратний метр "href =" / text / category / kvadratnij_metr / "rel =" bookmark "> квадратний метр), Наприклад, марка 1200, марка 500 і т. П.

Міцність на удар.

Міцність на удар. Властивість каменю руйнуватися під ударним навантаженням називається крихкістю. Крихкість кам'яного матеріалу залежить від мінералогічного складу, характеру зчеплення між окремими мінералами, цементуючого речовини, його стану, будови та складання породи. Найбільш тендітні породи: кварцит, деякі пісковики і вивержені породи скловати будови. Крихкість є негативним властивістю кам'яного матеріалу, що застосовується для влаштування дорожнього одягу.
Зворотній величина крихкості називається в'язкістю. Чим більшою в'язкістю володіє кам'яний матеріал, тим вище його будівельні властивості.
Міцність на удар гірської породи визначають на копрі ПМ шляхом послідовних ударів сталевих циліндрів за зразком з щебеню.

Міцність при стиранні характеризує твердість кам'яного матеріалу. Міцність при стиранні визначають на колі стирання, що представляє собою прилад, основною робочою частиною якого є горизонтальний чавунний обертається коло, на якому відбувається стирання циліндричного зразка. Показником міцності при випробуванні є втрата маси зразка в грамах на квадратний сантиметр стирається поверхні за 1000 оборотів кола.

Міцність гірської породи на знос -істіраніе визначають в поличному барабані, що обертається.

Це визначення характеризує в'язкість породи, яка застосовується для дорожніх кам'яних матеріалів. Показником міцності на знос є втрата маси (у відсотках) проби у вигляді щебеню за 500 оборотів барабана.
Показник міцності на знос при випробуванні в поличному барабані входить в технічну характеристику гірських порід.

Але також виробляє і біологічно активні добавки (БАД) до їжі в таблетованій і капсулированной формі. У зв'язку з цим здається необхідним розповісти про деякі схожих термінах і технологічні властивості цих продуктів.

Технологічні властивості порошкоподібних (таблетованих та капсульованих) лікарських речовин і біологічно активних добавок до їжі залежать від їх фізико-хімічних властивостей. При виробництві біологічно активних добавок у формі таблеток і в формі твердих желатинових капсул необхідно враховувати різні технологічні характеристики, так як активні компоненти і багато екстракти лікарських рослин надходять у вигляді порошків або порошкових сумішей.

Насипна щільність

Базовою характеристикою всіх сипучих матеріалів є щільність. Існують поняття істинної і насипної щільності , Які вимірюються в г / см 3 або кг / м 3.

Справжня щільність - це відношення маси тіла до обсягу цього ж тіла в стислому стані, в якому не враховуються зазори і пори між частинками. Справжня щільність - постійна фізична величина, яка не може бути змінена.

У своєму природному стані (неущільненому) сипучі матеріали характеризуються насипною щільністю. Під насипною щільністю різних сипучих матеріалів розуміють кількість порошку (сипучого продукту), яке знаходиться в вільно засипаному стані в певній одиниці об'єму.

Насипна щільність заданого порошку або будь сипучої суміші (D нас. Пл.) Визначається відношенням маси вільно засипаного порошку (Mассен cип.) До обсягу цього порошку (Vcосуда) за формулою:

D нас.пл. = Mассен cип / Vcосуда

Насипна щільність враховує не тільки обсяг частинок матеріалу, а й простір між ними, тому насипна щільність набагато менше, ніж справжня. Наприклад, дійсна густина кам'яної солі становить 2,3 т / м 3, а насипна - 1,02 т / м 3.

Знаючи насипну щільність застосовуваних сипучих матеріалів можна при проектуванні ємностей або дозаторів, а так же капсул і таблеток розрахувати їх обсяг і, відповідно, висоту засипки. Зрозуміло, що якщо нам частково відомі деякі параметри, а саме висота засипки, а так же коефіцієнт засипки, то можна розрахувати висоту передбачуваного обсягу, тобто висоту форматних частин, що дуже важливо при вирішенні технологічних завдань. Звичайно, якщо відома насипна щільність порошку, тоді технологи можуть легко розрахувати масу для однієї дози, порції або упаковки і тим самим визначити величину дозування для капсулятори або таблетпрес, а також для будь-якого іншого фасувального обладнання.

Значення насипної щільності визначається відповідно до стандарту (ГОСТ 19440-94 «Порошок металеві. Визначення насипної щільності. Частина 1. Метод з використанням воронки. Частина 2. Метод волюмометрії Скотта») за допомогою приладу волюмометрії, принцип дії якого заснований на точному визначенні маси порошку, що заповнює мірну ємність. Волюмометрії складається з воронки з ситом і корпусу з декількома похилими стеклами, за якими порошок, пересипаючи, падає в тигельок з виміряним об'ємом і вагою.

Об'ємна або Насипна щільність залежить від розміру, форми, вологості і щільності частинок гранул або порошку. За значенням цього показника можна прогнозувати і розраховувати обсяг матричних каналів. Процедуру вимірювання насипної щільності порошкової суміші або монопорошка проводять на спеціальному приладі (рис. 1).

Проводять навішення масою 5,0 г порошку. Точність навішування до 0,001 г. Далі засипають навішення в мірний циліндр. Встановлюють на приладі амплітуду коливань (35-40 мм) за допомогою регулювального гвинта. Встановлюють позначку за шкалою і фіксують положення за допомогою контргайки. Далі, за допомогою трансформатора встановлюють частоту коливань. Частота встановлюється в інтервалі від 100 до 120 к / хв, за лічильником. Після включення приладу тумблером оператор стежить за відміткою, по якій встановлено рівень порошку в циліндрі. Як правило, при роботі приладу протягом 10 хвилин, рівень порошку або суміші стає постійним, і прилад необхідно відключити.

Насипну щільність розраховують за формулою:

де: ρ н - насипна щільність, кг / м 3;

m - маса сипучого матеріалу, кг;

V - об'єм порошку в циліндрі після ущільнення, м 3.

Залежно від насипної щільності порошки класифікують наступним чином:

ρ н> 2000 кг / м 3 - вельми важкі;

2000> ρ н> 1100 кг / м 3 - важкі;

1100> ρ н> 600 кг / м 3 - середні;

ρ н

Одним з приладів, на якому проводять вимірювання насипної щільності (а також інші характеристики порошкової суміші або монопорошка), є прилад ВТ-1000.

Аналізатор ВТ-1000 (Рис. 2) вікорістовується для визначення властівостей різніх сипучих матеріалів, пов'язаних з плінністю. Порошок або порошкові суміші, за визначенням, є двофазнім системами. Властивості поверхні частінок порошкової суміші або монопорошка, так само як и їх Щільність, всі ЦІ Параметри візначає его поведение в потоці и їх сіпкість. Правильне визначення параметрів сипучості дуже важливо для розрахунків процесів обробки порошку, його упаковки, транспортування і зберігання.

За допомогою ВТ-1000 (Рис.3) можливо визначити не тільки насипну щільність, але і дисперсність, кут падіння, кут природного укосу, кут на плоскій пластині і щільність утруски. З даних характеристик легко розрахувати кут різниці, прессуемость, обсяг порожнього простору, стисливість, уніформно. За характеристиками зафіксованим на приладі, можна розрахувати індекс Карра, що дозволяє визначити значення сипучості і аеріруемие

(Поведінки порошку в аеродинамічній струмені).

Порошок засипається в мірний циліндр. Ставлення зайнятого їм обсягу до маси порошку є об'ємною або насипний щільністю. рис.3

Для будь-якого сипучого матеріалу, що використовується в будівництві, важливо завжди точно визначати насипної щільності. Від цього показника залежить витрата і правильність приготування розчинів, для яких, власне, він і закуповується.

Щільність піску - це його кількість, що міститься в певному обсязі (кубометрі). І в першу чергу воно залежить від фракційного складу. укладається в куб більш компактно, ніж зерна великого розміру, тому його маса буде вище. Дрібні і пилоподібні фракції в тому ж обсязі виявляться ще важче.

Загальна маса зерен, поміщених в умовний кубічний метр, приймається як середня щільність і використовується для розрахунків. При усадки або штучної трамбування цей показник збільшується на 100-150 кг / м3. Від цієї характеристики будматеріалу багато в чому залежить якість і економічність виготовляються сумішей, міцність конструкцій і покриттів. Наприклад, річковий пісок, завдяки незначній пористості, дозволяє зменшити витрату в'яжучого в розчині.

При цьому такий же високий об'ємний вага матеріалу, що видобувається відкритим способом, навпаки, свідчить про те, що кар'єрний пісок сильно забруднений глинистими частинками. Використовувати заповнювач низької якості в розчинах не можна, так як сторонні включення знижують міцність готових конструкцій. Різні домішки можуть зробити будівельний матеріал важче або легше, тому за середньою густиною можна судити про якість мінеральної маси і можливості її застосування. Але визначати цей показник потрібно з урахуванням інших параметрів: крупності, походження, рівня вологості.

Що впливає на щільність?

Насипна щільність в чистому вигляді залежить тільки від крупності зерен і їх спресованості. Але оскільки збагачену масу використовують рідко, доводиться враховувати ще й сторонні домішки.

Насіпна Щільність будівельного піску в кубометрі збільшується за рахунок:

• глинистих включень;
• залишків грунту;
• великих уламків порід.

Цікавий ефект дає вода, що потрапила в сухий пісок. Поки його вологість не досягне природного рівня, насипна вага збільшується за рахунок витіснення повітря. Але варто «переступити» цю межу, як починає рости обсяг, а щільність знижується. До речі, невеликий матеріал переходить цю грань швидше, оскільки спочатку має меншу пористість.

Мінералогічний склад теж грає свою роль, але тут все залежить від родовища і способу видобутку. Неоднорідний кар'єрний має щільність 1400 кг / м3, а куб очищеного кварцового важить 1550 кг, так як його зерна трохи важче.

Річковий і зовсім стоїть осібно. Він ще в природних умовах очищається від глинистих домішок і практично не містить частинок пилу. Крім того, всі його зерна округлої форми і тому розміщуються в умовному кубі з мінімальними зазорами. В результаті висушений річковий пісок має відносно високий насипний вагу - 1650 кг / м3.

розрахунок

Якщо сипучий матеріал вже доставлений на ділянку, його насипна вага в перерахунку на кубічний метр можна визначити на місці. Для цього знадобиться тільки відповідна ємність і ваги. Зручніше буде користуватися відром, а зважувати звичайним безменом, розрахованим на 20-25 кг.

Визначення щільності:

1. Зважити порожнє відро і записати результат (припустимо, 1500 г) - він знадобиться для подальших розрахунків.

2. Для чистоти експерименту насипати матеріал у відро з невеликої висоти, а гірку акуратно зняти совком.

3. Ще раз зважити вже повну ємність і з отриманого результату відняти тару. Наприклад, зважування показало 17 кг, значить, насипна маса в стані природної вологості дорівнює:

4. Розділити отриманий вага на обсяг відра і перевести в кілограми на куб:

• 15,5 кг / 10 л = 1550 кг / м3.

Точно так само можна визначити щільність природного піску, використовуючи прямокутний ящик. Його потрібно зважити і виміряти внутрішній обсяг, перевівши результат в кубометри.

Для зменшення похибки вимірювання і зважування всю процедуру можна повторити 2-3 рази, набираючи дрібний пісок з різних точок. Результати розрахунків усереднити, вивівши загальний показник.