Fizyka górotworu - laboratorium

Oznaczanie gęstości objętościowej i wilgotności

Marcin Pilipczuk

Wojciech Pindel

Wiktor Ostolski
Kierunek: GiG

Rok: III A
Grupa: 3/2 (6)
Data wykonania ćwiczenia: 15.10.14
Data oddania sprawozdania: 29.10. 14

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 tem. 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

4.Tabele zestawiające pomiary i wyniki obliczeń

Tabela 1.

Oznaczanie gęstości objętościowej - próbki nieforemne
Rodzaj skały
Nr próbki
Masa próbki skalnej
Masa oparafinowanej próbki skalnej
Masa oparafinowanej próbki zanurzonej w wodzie -
Objętość próbki powleczonej parafiną -
Objętość parafiny
Gęstość objętościowa próbki
Ciężar objętościowy próbki
Średni ciężar objętościowy danej skały

Tabela 2.

Oznaczanie gęstości objętościowej - próbki foremne
Rodzaj skały
Nr próbki
Wysokość
Średnica
Objętość
Masa
Gęstość objętościowa próbki
Ciężar objętościowy próbki
Średni ciężar objętościowy danej skały

Tabela 3.

Oznaczanie wilgotności
Rodzaj skały
Nr parowniczki
Masa parowniczki - mt [g]
Masa parowniczki z próbką wilgotną - mwt [g]
Ważenie kontrolne
I
II
III
IV
V
VI
Masa parowniczki z próbką suchą
Wilgotność próbki skalnej

1. Wnioski

Zauważalna jest duża różnica między gęstościami objętościowymi i ciężarami objętościowymi pomiędzy próbkami foremnymi a nieforemnymi w przypadku piaskowca . Związane jest to zapewne z zastosowaniem innych metod badania tych cech. Na podstawie rezultatów da się również zauważyć że duży wpływ na wyniki badań ma wielkość próbki co widać szczególnie przy próbkach węgla i piaskowca. W przypadku łupka różnice są niewielkie gdyż próbki były podobnych wymiarów.