ĆWICZENIE 6,7 MATERIAŁY KAMIENNE 6.1. WPROWADZENIE Oznaczanie gętości objętościowej wykonuje ię jedną z natępujących metod: metodą bezpośrednią na próbkach regularnych - gdy uwartwienie, pękanie itp. cechy trukturalne materiału kamiennego nie tanowią przezkody w uzykaniu próbki mającej kztałt protej bryły geometrycznej (ześcianu, walca itp.); metodą hydrotatyczną - gdy materiał kamienny nie odpowiada potawionym wcześniej wymaganiom. Oznaczanie gętości (ciężaru właściwego) wykonuje ię w zależności od wymaganej dokładności pomiaru za pomocą: 1. Piknometru. 2. Kolby Le Chateliera. W tabeli 6.1. podano podtawowe cechy techniczne najczęściej toowanych w budownictwie materiałów kamiennych. Rodzaj kały Tab. 6.1. Podtawowe cechy techniczne materiałów kamiennych. Gętość pozorna g/cm 3 Wytrzymał ość na ścikanie MPa Ścieralność na tarczy Böhmego cm Porowato ść % Naiąkliw ość wagowa % Twardość wg kali Moha Granit, jenit 2,3 2,75 100 250 0,06 0,23 0,1 1,2 0,1 0,7 6 7 Dioryt, gabro 2,7 3,1 120 250 0,06 0,13 0,1 1,2 0,1 0,5 - Bazalt, diabaz 2,6 3,2 130 300 0,09 0,19 0,2 0,9 0,1 0,7 6 8 Porfir, melafir 2,4 2,8 120 240 0,07 0,15 0,2 1,5 0,1 0,7 7 Andezyt 2,4 2,9 120 240 0,08 0,22 0,3 1,5 0,1 0,6 6 7 Piakowiec zbity (kwarcyt) 2,5 2,75 100 300 0,04 0,12 0,5 2 0,1 0,5 7 Piakowiec 1,8 2,7 10 150 0,05 2,50 0,5 25 0,2 15 4 7 Wapień porowaty 1,7 2,6 20 60-0,5 35 0,5 30 2 3 Wapień zbity 2,6 2,8 40 140 0,30 0,40 0,5 2 0,3 2 2 3 Marmur 1,9 2,8 80 150 0,20 0,40 0,5 2 0,1 0,5 3 Dolomit 2,1 2,8 40 160 0,20 1,0 0,5 5 0,2 0,8 2 4 Gnej 2,65 2,9 160 280 0,10 0,12 0,4 3 0,1 0,6 - Serpentynit 2,6 2,75 140 250 0,02 0,10 0,3 3 0,1 0,7-6.2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ METODĄ HYDROSTATYCZNĄ Przyrządy. Do oznaczania gętości objętościowej metodą hydrotatyczną ą niezbędne natępujące przyrządy: uzarka pozwalająca utrzymać temperaturę (70 ± 5) C; naczynie próżniowe pozwalające na uzykanie ciśnienia (2,0 ± 0,7)kPa z możliwością topniowego zanurzania zawartych w nim próbek; waga o dokładności ważenia co najmniej 0,01% may, pozwalająca także ważyć próbkę w wodzie; zlewka o pojemności 300 ml; ekykator ze środkiem ouzającym. - 1 -
Z każdego elementu, bloku lub odłamka kamienia przeznaczonego do badań należy przygotować co najmniej ześć próbek w kztałcie ześcianów, walców lub graniatołupów. Powinny one być wycięte piłą diamentową lub wycięte z rdzenia. Objętość próbek obliczona na podtawie pomiarów geometrycznych powinna wynoić co najmniej 60 ml. Dodatkowo tounek pola powierzchni do objętości powinien być zawarty w granicach od 0,08 mm -1 do 0,2 mm -1. Próbki należy ponumerować w poób trwały. Ry. 6.1. Zetaw do oznaczania gętości objętościowej materiałów kamiennych. Przebieg oznaczania. 1. Każdą próbkę wyuzyć do tałej may w temperaturze (70 ± 5) C i otudzić w ekykatorze (m d ). 2. Włożyć próbki do naczynia próżniowego i topniowo obniżać ciśnienie do uzykania (2,0 ± 0,7)kPa = (15 ± 5)mmHg. Utrzymywać to ciśnienie przez (2 ± 0,2)h w celu eliminacji powietrza zawartego w porach otwartych próbek. 3. Wprowadzić powoli zdemineralizowaną wodę o temperaturze (20 ± 5) C do naczynia (cza całkowitego wprowadzenia, aż do całkowitego zanurzenia próbek, nie powinien być krótzy niż 15 min). Podcza wprowadzania wody utrzymywać ciśnienie (2,0 ± 0,7)kPa. 4. Natępnie przywrócić w naczyniu ciśnienie atmoferyczne i pozotawić próbki pod wodą przez natępne (24 ± 2)h. 5. Każdą próbkę: zważyć w wodzie i odnotować maę w wodzie m h ; zybko wytrzeć wilgotną ściereczką i oznaczać maę m próbki nayconej wodą. Obliczenie wyniku. Gętość objętościowa (kg/m 3 ) wyrażona jet przez tounek may uchej próbki do jej objętości, zgodnie ze wzorem: md b m m h rh - 2 -
gdzie: m d - maa próbki wyuzonej do tałej may, g; m maa próbki nayconej wodą, g; m h maa próbki w wodzie, g; ρ rh gętość wody w badanej temperaturze, g/cm 3. 7.1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI W KOLBIE LE CHATELIERA Badanie gętości w kolbie Le Chateliera daje wytarczającą dokładność pomiaru do celów budowlanych. Ogólny widok zetawu pomiarowego przedtawiono na ry. 7.1. Ry. 7.1. Przyrządy do wyznaczania gętości metodą Le Chateliera. Ry. 7.2. Kolba Le Chateliera. Przyrządy: młynek kulowy, moździerz agatowy, moździerz ze tali utwardzonej; ito o wymiarze boku oczka kwadratowego 0,063 mm; uzarka zafkowa z urządzeniem do regulowania temperatury; waga analityczna; kolba Le Chateliera (ry. 7.2), kalibrowana w temperaturze 20 C; ekykator próżniowy; pompka próżniowa wodna lub olejowa; termotat pozwalający na utrzymanie tałej temperatury 20 1 C. Materiał kamienny należy rozdrobnić w młynku kulowym lub w moździerzu tak, aby całość przezła przez ito o wymiarze boku oczka 0,063 mm. W razie zanieczyzczenia materiału kamiennego czątkami żelaza należy je uunąć magneem. Wyuzyć prozkowany materiał do tałej may w temperaturze (70 ± 5) o C i odważyć maę m e ok. 50 g z dokładnością do ± 0,1 g. Wykonanie oznaczenia. 1. Objętościomierz Le Chateliera napełnić wodą dejonizowaną do poziomu 0. 2. Dodać zważoną prozkowaną próbkę o maie m e do kolby w pięciu porcjach po 10 g każda. Należy upewnić ię, że każda porcja zanurzyła ię w cieczy. - 3 -
3. Po wprowadzeniu wzytkich porcji całość wymiezać w celu dyperji prozkowanej próbki w cieczy. 4. Z podziałki należy odczytać objętość V cieczy wypartej przez maę m e prozkowanej próbki w mililitrach z dokładnością do 0,1 ml. Przed utaleniem początkowego poziomu i końcowych odczytów objętości prawdzić, czy temperatura otaczającego powietrza wynoi (20 ± 5) o C. Wynik badania. Gętość (ciężar właściwy) ρ r badanego materiału kamiennego wyraża ię jako tounek may prozkowanej uchej próbki m e do objętości cieczy wypartej przez tę maę m e, zgodnie ze wzorem: r m V e rh gdzie: m e - maa prozkowanej uchej próbki, wyuzonej do tałej may, g; V - objętość próbki wypanej odpowiadająca objętości wypartej przez nią cieczy (odczyt na kolbie), cm 3 ; ρ rh - gętość wody w temperaturze badania, g/cm 3. Norma nakazuje wykonanie dwóch oznaczeń. Za wynik otateczny przyjmuje ię średnią arytmetyczną gętości (ciężarów właściwych) materiału kamiennego obliczoną dla obu próbek. Dopuzczalna różnica między wynikami dwóch wykonanych oznaczeń wynoi 0,02 g/cm 3. W razie jej przekroczenia oznaczanie należy powtórzyć. 7.2. OZNACZANIE POROWATOŚCI OTWARTEJ I CAŁKOWITEJ Do obliczenia zczelności i porowatości wykorzytuje ię wcześniej przeprowadzone oznaczanie gętości objętościowej i gętości. Porowatość otwarta [%] jet wyrażona przez tounek objętości porów otwartych do objętości próbki, zgodnie ze wzorem: m md p 0 = 100 m m gdzie: m d - maa próbki wyuzonej do tałej may, g; m maa próbki nayconej wodą, g; m h maa próbki w wodzie, g; Porowatość całkowita [%] można opiać wzorem: p= 1 b 100 r gdzie: ρ b gętość objętościowa próbki, g/cm3; ρ r gętość próbki, g/cm3; h Normy przedmiotowe: PN-EN 1936:2010-4 -
Grupa LP - /zepół 1. 2. 3. 4. Data Ćwiczenie 6 OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJETOŚCIOWEJ MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH METODĄ HYDROSTATYCZNĄ Próbk a 1 2 3 4 5 6 Maa próbki uchej m d Maa próbki naączonej w powietrzu m Maa próbki naączonej w wodzie m h Objętość V Gętość objętościowa g g g cm 3 g/cm 3 Średnia: b Rodzaj badanego materiału: Temperatura badania [ C]: t =.. Gętość wody w temperaturze badania [g/cm 3 ]: rh =.. Uwagi końcowe: - 5 -
Grupa LP - /zepół 1. 2. 3. 4. Data Ćwiczenie 7 OZNACZANIE GĘSTOŚCI MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH W KOLBIE LE CHATELIERA ORAZ ICH POROWATOŚCI Próbk a 1 2 Maa próbki Objętość Gętość m e V r g cm 3 g/cm 3 Średnia: Rodzaj badanego materiału: Temperatura badania [ C]: t =.. Gętość wody w temperaturze badania [g/cm 3 ]: rh =.. m md Porowatość otwarta [%] p 0 = 100 m m h =.. Porowatość całkowita [%] p= 1 b 100 =.. r Uwagi końcowe: - 6 -