Metody badań kamienia naturalnego: Oznaczanie wytrzymałości na zginanie pod działaniem siły skupionej

Transkrypt

1 Metody badań kamienia naturalnego: Oznaczanie wytrzymałości na zginanie pod działaniem siły skupionej 1. Zasady metody Zasada metody polega na stopniowym obciążaniu środka próbki do badania, ustawionej na dwóch rolkach. Mierzy się obciążenie niszczące i oblicza wytrzymałość na zginanie. 2. Symbole R tf F b h L I wytrzymałość na zginanie w megapaskalach obciążenie niszczące, w niutonach szerokość próbki do badania, w milimetrach grubość próbki do badania, w milimetrach długość próbki do badania, w milimetrach odległość pomiędzy rolkami podpierającymi, w milimetrach 3. Aparatura Waga umożliwiająca ważenie próbki do badania z dokładnością do 0,01 % jej masy Suszarka z wentylacją umożliwiającą utrzymanie temperatury 70 ± 5 C Przyrząd do pomiarów liniowych z dokładnością do 0,05 mm Maszyna wytrzymałościowa o odpowiednim nacisku, zgodna z EN i zgodnie z nią wzorcowana Urządzenie do centrycznego ustawiania obciążenia próbki, składające się z dwóch dolnych rolek (podporowych) i jednej górnej rolki (obciążającej), która powinna być ustawiona dokładnie w środku między dwiema rolkami podporowymi (rysunek 1.). Odległość między rolkami podporowymi powinna być taka jak podano w punkcie 4. II Pomieszczenie o stałej temperaturze 20 ± 5 C 4. Próbki do badań I. Wykończenie powierzchni Zgodnie z wymaganiami normy powierzchnie licowe próbek do badania powinny być wycięte piłą, wyszlifowane lub wypolerowane (badanie identyfikacyjne). W przypadku konieczności badania gotowych wyrobów (badanie technologiczne), powierzchnie próbek do badania mogą być płomieniowane, piaskowane itp., odpowiednio do zastosowania. Do badań technologicznych mogą być użyte próbki w postaci wyrobu gotowego lub próbki wycięte z wyrobów. Powierzchnia użytkowa wyrobu powinna stykać się z dwoma wałkami podpierającymi (dolna powierzchnia licowa). W każdym przypadku rodzaj wykończenia powierzchni powinien być opisany w sprawozdaniu z badania. II. Wymiary: Grubość h powinna zawierać się pomiędzy 25 mm i 100 mm, i powinna być większa niż dwukrotny wymiar największego ziarna w kamieniu Całkowita długość L powinna być równa sześciokrotnej grubości

2 Odległość między wałkami podpierającymi I powinna być równa pięciokrotnej grubości Szerokość b powinna zawierać się miedzy 50 mm i trzykrotną grubością ( 50 mm b 3 h i w żadnym przypadku nie powinna być mniejsza niż grubość II. Dopuszczane odchyłki: Dopuszczalne odchyłki wymiarów h, b, L i I od wymiarów wynoszą ± 1 mm. III. Przechowywanie próbek przed badaniem Próbki należy wysuszyć do stałej masy w temperaturze 70 ± 5 C. Stałą masę osiąga się wtedy, gdy różnica między dwoma kolejnymi ważeniami wykonanymi w czasie 24 ± 2 h nie jest większa od 0,1 % masy z pierwszego ważenia. Po wysuszeniu, a przed badaniem, próbki do badania powinny być przechowywane w temperaturze 20 ± 5 C do osiągnięcia równowagi termicznej, następnie badanie należy wykonać w ciągu 24 h po wyjęciu próbek z suszarki 5. Płaszczyzny anizotropii Jeżeli kamień wykazuje płaszczyzny anizotropii (np. uwarstwienie, rozwarstwienie), próbki do badania należy przygotować zgodnie z co najmniej jednym ze schematów przedstawionych na rysunkach od 2 do 4, a kierunek płaszczyzn anizotropii powinien być oznaczony na każdej próbce do badania co najmniej dwoma równoległymi liniami. Jeżeli w zastosowaniu kamienia uwzględnia się położenie płaszczyzny anizotropii, podczas badania siłę należy przyłożyć prostopadle do powierzchni licowej, która będzie obciążana w trakcie użytkowania. Jeżeli zastosowanie kamienia nie jest znane, ale położenie płaszczyzn anizotropii jest oznaczone na próbkach (za pomocą, co najmniej dwu równoległych linii), badanie powinno być przeprowadzone zgodnie z każdym z trzech schematów przedstawionych na rysunkach od 2 do 4; całkowita liczba próbek do badania będzie wtedy wynosić 3 razy Metoda badania Przetrzeć powierzchnie rolek, wyczyścić i usunąć każdy luźny okruch z powierzchni próbki, pozostającej w kontakcie z rolkami. Próbkę umieszcza się centralnie na rolkach podporowych (rysunki 1 4).Rolkę obciążającą umieszcza się na środku próbki. Obciążenie powinno wzrastać a sposób ciągły z szybkością 0,25±0,05 MPa/s do mementu zniszczenia próbki. Zanotować obciążenie niszczące z dokładnością do 10 N, a także zaznaczyć miejsce, gdzie nastąpiło zniszczenie. Szerokość i wysokość przekroju poprzecznego próbki w miejscu zniszczenia i wymiary próbki wyrażą się w milimetrach z dokładnością do 0,1mm

3 1- rolka obciążająca 2- rolka podporowa Rysunek 1- Schemat obciążenia próbki do badania(obciążenie w punkcie centralnym) 1- rolka obciążająca 2- rolka podporowa Rysunek 2 - Schemat badania próbki do badania z obciążeniem prostopadłym do płaszczyzn anizotropii

4 1- rolka obciążająca 2- rolka podporowa Rysunek 3 -Schemat badania próbki do badania z obciążeniem równoległym do płaszczyzn anizotropii 1- rolka obciążająca 2- rolka podporowa Rysunek 4 - Schemat badania próbki do badania z obciążeniem prostopadłym do krawędzi płaszczyzn anizotropii

5 7. Przedstawianie wyników Wytrzymałość każdej próbki na zginanie przy stałym momencie R tf oblicza się z równania: R tf = 3FL 2 2bh Wynik powinien być wyrażony w megapaskalach z dokładnością do 0,1 MPa. Jeżeli zniszczenie jest usytuowane, od środka próbki, o więcej niż 15% odległości między rolkami podporowymi i/lub stwierdza się obecność zniszczeń (żyły, szczeliny, itp.), należy zaznaczyć to w sprawozdaniu z badania 9. Statystyczne obliczanie wyników badania Definicje: wartość zmierzona liczba zmierzonych wartości wartość średnia odchylenie standardowe współczynnik zmienności średnia logarytmiczna logarytmiczne odchylenie standardowe wartość maksymalna wartość minimalna oczekiwana wartość niższa x 1, x 2,...x n n x = 1 n i xi ( x x) 2 i s= ± n 1 s V = (dla wartości indywidualnych) x 1 x s ln ln = n =± lnx i ( ln x x ) 2 i n 1 ln Max Min ln k s e x s E = ln gdzie k s (współczynnik do estymacji kwantyli)jest podany w tablicy Współczynnik do estymacji kwantyli (k s ) w zależności od liczby mierzonych wartości (n) odpowiadającej 5 % kwantylowi przy poziomie ufności 75 % n k s 3,15 2,68 2,46 2,34 2,25 2,19 2,14 2,1 1,99 1,93 1,87 1,83 1,81 1,64

6 Przy obliczaniu wartości średniej ( x ), odchylenia standardowego (s) i współczynnika zmienności (v) przyjęto rozkład normalny. Przy obliczaniu oczekiwanej niższej wartości (E) przyjęto rozkład logarytmiczny. Oczekiwana niższa wartość (E) odpowiada 5% kwantylowi normalnego rozkładu logarytmicznego przy poziomie ufności 75%. 8.Sprawozdanie z badań a) Nazwa petrograficzna kamienia b) Nazwa handlowa kamienia c) Nazwa kraju i rejonu wydobycia d) Kierunek każdej z istniejących płaszczyzn anizotropii (jeśli jest to istotne dla badania) wyraźnie oznaczony dwiema równoległymi liniami na próbce lub każdej próbce do badania e) Wykończenie powierzchni próbek (jeśli jest to istotne dla badania) f) Liczbę próbek do badania w próbce; g) Wykończenie powierzchni próbek do badania; h) Prostopadłość do osi próbek do badania; i) Dla każdej próbki do badania: szerokość (b) i grubość (h) w zaokrągleniu do 0,1 mm; długość (L) i rozstaw podpór (l) w zaokrągleniu do 1 mm; obciążenie niszczące w zaokrągleniu do 10 N; szybkość zwiększania obciążenia w MPa/s w zaokrągleniu do 0,05 MPa/s; kierunek obciążania względem poszczególnych płaszczyzn anizotropii; sposób i miejsce pęknięcia, jeśli wystąpiło ono poza dwoma liniowymi obciążeniami; j) Dla każdego rozpatrywanego kierunku obciążania średnią wartość wytrzymałości na zginanie R tc i odchylenie standardowe, w megapaskalach, z zaokrągleniem do 0,1 MPa