Kraków, 14.12.2014

AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Fizyka górotworu - laboratorium

Oznaczanie gęstości objętościowej i wilgotności

Imię Nazwisko	Wydział	Rok	Grupa	Data
Aleksander Mazurek Sebastian Mastalski	GiG	3	3/1	17.12.2014
Data	Ocena	Podpis

1.Cel ćwiczenia.

Oznaczenie gęstości objętościowej i wilgotności skał zwięzłych.

2.Przebieg ćwiczenia:

1. Oznaczenie gęstości objętościowej

- zważenie wszystkich próbek

- roztopienie parafiny pod wpływem temperatury

-trzykrotne powleczenie próbek zawieszonych na nitce parafiną w celu zamknięcia porów

-zważenie próbek powleczonych parafiną za pomocą wagi hydrostatycznej

b) Oznaczenie wilgotności próbki skał

-zważenie wilgotnych próbek nasiąkniętych wodą

-umieszczenie wilgotnych próbek we wcześniej zważonych parowniczkach a następnie w suszarce w temp. ponad 100 stopni Celsjusza

-wykonanie co kilkanaście minut pomiarów kontrolnych do czasu aż próbki uzyskają stałą masę czyli wyschną

3.Wzory oraz stałe użyte w obliczeniach

Wzory:

Gęstość objętościowa – ρ [kg/m³]

$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{m}{V_{\text{pp}} - V_{p}} = \frac{m}{\frac{m_{p} - m_{\text{pw}}}{\rho_{w}} - \frac{m_{p} - m}{\rho_{p}}}$$

Ciężar objętościowy – γ [kN/m³]

γ = ρ • g

Wilgotność – W [%]

$$W = \frac{m_{w} - m_{s}}{m_{s}} = \frac{\left( m_{w} + m_{t} \right) - (m_{s} + m_{t})}{\left( m_{s} + m_{t} \right) - m_{t}} = \frac{m_{\text{wt}} - m_{\text{st}}}{\left( m_{\text{st}} - m_{t} \right)} \bullet 100$$

Stałe:

Przyspieszenie ziemskie – g [kg∙m/s²]

g = 9,81

Gęstość właściwa wody – ρ_w [g/cm³]

ρ_w = 0.999

Gęstość właściwa parafiny – ρ_p [g/cm³]

ρ_w = 0.93

Oznaczanie gęstości objętościowej - próbki nieforemne
Rodzaj skały	Węgiel	Węgiel	Węgiel	Piaskowiec	Piaskowiec	Piaskowiec
Nr próbki	1	2	3	4	5	6
Masa próbki skalnej - m [g]	13,24	8,27	13,4	27,07	13,75	24,22
Masa oparafinowanej próbki skanlej - mp [g]	13,44	8,36	13,66	27,38	14,1	24,53
Masa oparafinowanej próbki zanurzonej w wodzie - mpw [g]	3	1,8	2,1	16,5	8	14,3
Objętośc próbki powleczonej parafiną - Vpp [cm3]	10,45	6,57	11,57	10,89	6,11	10,24
Objętość parafiny - Vp [cm3]	0,22	0,10	0,28	0,33	0,38	0,33
Gęstość objętościowa próbki - ro [kg/m3]	1293,55	1278,25	1186,68	2564,04	2399,75	2444,76
Ciężar objętościowy próbki - gama [N/m3]	12689,73	12539,61	11641,34	25153,23	23541,55	23983,09
Średni ciężar objętościowy danej skały - gama śr [N/m3]	12614,67	12614,67	18397,28	18397,28	24347,39	23762,32

Oznaczanie gęstości objętościowej - próbki foremne
Rodzaj skały	Piaskowiec	Piaskowiec
Nr próbki	1	2
Wysokość - h [mm]	50,78	50,92
Średnica - d [mm]	51,11	51,08
Objętość - V [cm3]	104,13	104,29
Masa - [g]	314,32	308,65
Gęstość objętościowa próbki - ro [kg/m3]	3018,55	2959,42
Ciężar objętościowy próbki - gama [N/m3]	29611,94	29031,90
Średni ciężar objętościowy danej skały - gama śr [N/m3]	29321,92	29321,92
Oznaczanie wilgotności
Rodzaj skały	Piaskowiec	Piaskowiec
Nr parowniczki	1	1
Masa parowniczki - mt [g]	84,15	84,15
Masa parowniczki z próbką wilgotną - mwt [g]	177,72	181,17
Masa parowniczki z próbką suchą - mst [g]	176,41	179,57
Wilgotność próbki skalnej - W [%]	0,74	0,89

4. Wnioski

Na podstawie obliczeń można zauważyć że próbki foremne mają o wiele większy ciężar i gęstość objętościową od próbek nieforemnych. Badanie udowadnia że wraz z wzrostem masy próbki wzrasta gęstość i ciężar objętościowy próbki.
Większą wilgotnością cechuje się próbka piaskowca posiadająca większą masę.