Файл: Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие.pdf

Пористость дает представление о суммарной пористости по­ роды (открытых и закрытых пор) и не характеризует располо­ жение и диаметр пор. Сопоставляя показатель пористости с по­ казателем водонасыщения, возможно приближенно судить об открытой пористости.

Значения плотности, объемной массы и пористости исполь­ зуют для ряда инженерных расчетов (определение массы эле­ ментов сооружений, коэффициента уплотнения, перевод объема на массу материалов при подсчете транспортных перевозок, скла­ дов и др.) (табл. 8).

Влажность — количество воды, содержащееся в данный мо­ мент в породе. Последовательность ее определения такова.

1. Отобрать куски породы размером около 5X5X5 см, быстро взвесить их с точностью до 0,01 г, пронумеровать и высушить

всушильном шкафу при 105—110° С.

2.Высушенные до постоянной массы образцы охладить и взвесить. Потеря массы, выраженная в процентах по объему (или его массе), характеризует влажность породы.

Водопоглощение — способность породы поглощать воду (ка­

пиллярный подсос и адсорбция поверхностью образца) при дли­ тельном выдерживании в воде при нормальном атмосферном давлении и температуре 18—20° С. Порядок определения водопоглощния следующий.

1.Подготовить куски породы кубовидной формы с длиной ребра около 6 см. Для однородных по текстуре горных пород количество образцов должно быть 3, а для неоднородных 5—6. При изготовлении образцов необходимо не допустить повреж­ дений (трещин, нарушений сплошности и др.).

2.Подготовленные образцы промыть и высушить до постоян­ ной массы при температуре 105—110°С, охладить, очистить по­

верхность от пылеватых частиц и взвесить с точностью до 0,01 г.

3.Маркированные образцы погрузить в воду (в стеклянную или металлическую кюветку-ванночку) так, чтобы поверх них был слой воды толщиной 2 см, и насыщать в течение 48 ч.

4.Через 48 ч поочередно вынуть каждый образец, вытереть влажной мягкой тканью и взвесить. При этом масса воды, выте­ кающей из пор образцов, помещенных на чашку весов, должна включаться в массу образца.

5.Вычислить водопоглощение W с точностью до 0,01% по формуле

де , _ _ £ в ----- £с_ JQQ ^по массе) >

хого в г; уо — объемная масса породы в г/см3.

19

При необходимости можно выдерживать образцы в воде до постоянной массы.

Водонасыщение — способность породы поглощать воду при выдерживании в ней при повышенном давлении или в условиях разреженного воздуха (при іваікууме). В таких условиях откры­ тые поры освобождаются от находящегося в них воздуха, поэто­ му показатель водонасыщения больше показателя водопоглощения.

Приближенно водонасыщение можно определить методом кипячения образцов породы в воде в течение получаса.

1.Подготовленные образцы породы, маркированные, высу­

шенные и взвешенные, поместить в сосуд вакуум-аппарата

(рис. 8), наполнить его дистиллированной водой так, чтобы об­ разцы были полностью покрыты водой.

2. Плотно закрыть крышкой сосуд аппарата, включить ва­ куум-насос, доведя разрежение до 2,7 кПа (20 мм рт. ст.) и под­ держивать его в течение 3 ч. Прекращение выделения пузырь­ ков воздуха с поверхности образцов служит признаком того, что процесс насыщения образца водой закончился.

3.Открыть крышку и вынуть поочередно каждый образец из аппарата, вытереть его влажной тряпочкой и взвесить.

4.Вычислить водонасыщение аналогично водопоглощению. Водопоглощение и водонасыщение зависят от количества и

диаметра открытых пор и микротрещин, смачиваемости и ад­ сорбционной способности поверхности (внутренней и внешней)

образцов породы и ее состояния, а также от состава и темпера­ туры-воды.

Эти свойства горных пород предопределяют изменение сос­ тояния каменного материала в инженерной конструкции, явля­ ются^ прогнозирующим показателем морозостойкости и 'погодо­ устойчивости; эти показатели учитываются также при производ­ стве цементобетонных и асфальтобетонных смесей и др.

го

Водологлощение горных пород «очень большое», если оно пре­ вышает 8%; «большое» — 3—8; «среднее»— 1,5—3; «малое»— 0,5—1,5; «весьма малое»— менее 0,5 %•

Приближенные показатели водопоглощения и водонасыщения некоторых пород приведены в табл. 9.

Морозостойкость — способность породы в увлажненном со­ стоянии выдерживать многократное замораживание и оттаива­ ние без заметных разрушений (табл. 10) и снижения прочности.

Циклическое замораживание и оттаивание. Вода, находящая­ ся в порах и микротрещинах, замерзая и увеличиваясь в объеме примерно на 10%, оказывает при этом огромное давление на стенки пор и при многократном замерзании и оттаивании раз­ рушает породу1. Метод испытания на морозостойкость разра­ ботан и предложен в 1884 г. проф. Н. А. Белелюбским.

Чем больше заполнены поры водой, тем эффективнее дейст­ вие замерзающей воды. Если поры заполнены водой менее чем на 0,9 их объема, лед практически не оказывает давления на стенки пор. Быстрое снижение температуры оказывает более ин­ тенсивное разрушающее действие. При медленном замерзании лед из крупных пор будет выжиматься на поверхность, не ока­ зывая воздействия на стенки пор.

Горные породы с показателем водонасыщения менее 1% обычно не испытывают на морозостойкость, за исключением ма­ териалов для ответственных сооружений, работающих в суровых климатических условиях. Порядок проведения испытания сле­ дующий.

1. Подготовить 3—5 образцов правильной геометрической формы (куб или цилиндр) или кубовидные образцы неправиль­ ной формы с минимальным размером ребра 6 см. Очистить от пыли, промаркировать, а затем поместить в кюветку, залить водой и выдержать 48 ч.

2. Увлажненные образцы уложить в камеру холодильной ус­ тановки и выдержать при температуре от —17 до —20^С в тече­

1 Температура замерзания воды в капиллярах диаметрам 1,57 мм — 6,4, при 0,24 мм— 13,3, при 0,;1б мм— 14,6, при 0,06 мм— 18,‘4°*С.

21

точностью до 0,1 %.

Если потеря массы (табл. 10) не превышает допускаемой стандартом величины при данном числе циклов, то испытание следует продолжить в течение следующих 25 циклов. Если по­ теря массы превысила допускаемый предел, испытание надо прекратить и за показатель морозостойкости принять преды­ дущее число циклов замораживания и оттаивания, при котором потеря массы не превышает допустимой.

При использовании каменных материалов в условиях суро­ вого климата (температура в зимний период достигает—60° С) образцы материалов следует дополнительно испытать при темпе­ ратуре замораживания —60° С.

Если необходимо получить представление о потере проч­ ности после испытания на морозостойкость при заданных цик­ лах испытания, определяют коэффициент морозостойкости — от­ ношение предела прочности при сжатии (или расколе для об­ разцов неправильной геометрической формы) после и до иапы-

22

тания на морозостойкость. Морозостойкость принято обозна­ чать «Мрз», .например Мрз = 100 означает, что образец породы выдержал испытание на морозостойкость при 100 циклах замо­ раживания и оттаивания.

последующим высушиванием. Раствор сернокислого натрия про­ никает в поры и микротрещины и при высушивании образца кристаллизуется. По мере роста кристаллы оказывают давление на стенки пор и разрушают породу. Испытание следует прово­ дить в таком порядке.

1.Подготовить образцы в виде кусков породы кубовидной формы с наименьшим размером 6 см. Промаркировать их и взвесить с точностью до 0,01 г.

2.Подготовить раствор сернокислого натрия в 10 л воды. Кристаллический сернокислый натрий Na2SO4-10H2O (700— 1000 г) или безводный Na2SC>4 (250—300 г) растворить в подо­

гретой дистиллированной воде путем постепенного добавления при тщательном перемешивании до насыщенного раствора. Подготовленный раствор выдержать при комнатной темпера­ туре в течение двух суток.

3. Заполнить стеклянную или фарфоровую кюветку на поло­ вину высоты раствором сернокислого натрия, в который погру­ зить испытуемые образцы, и выдержать в растворе около 2D ч при комнатной температуре.

4. Затем поочередно вынуть образцы из раствора, тщательно осмотреть (нет ли повреждений породы или микротрещин) и по­ местить на чистом листе бумаги в сушильный шкаф при темпе­ ратуре 100—105° С на 4 ч.

стандартом число раз. После 3, 5, 10 и 15 циклов попеременного выдерживания в растворе и высушивания в сушильном шкафу образцы промыть горячей водой для удаления сернистого нат­ рия, высушить до постоянной массы и определить потерю массы по формуле

М = gl — ga 100, gi

где М — потеря массы в %; g і — масса образца до исыптания в г; g2— масса образца после испытания в г.

6. Результаты наблюдений и расчетов записать по следующей форме:

23