1. Opis petrograficzny wybranych skał:

Opis petrograficzny (badanie makroskopowe) minerałów i skał polega na badaniu ich właściwości fizycznych widocznych bez użycia mikroskopu. Podczas badania określamy:

1) strukturę:

- krystaliczną,

- porfirową,

- ziarnistą,

- szklistą,

2) teksturę:

- bezkierunkową <bezładną>,

- kierunkową <uporządkowaną>,

- zbitą,

- porowatą,

- migdałowcową.

3) skład minerałów zawartych w skale - mających wpływ na jej kolor:

kwarc, ortoklaz, mika, skaleń, oliwin, hornblenda, augit.

4) barwę.

W wyniku przeprowadzonego przez nas badania, podzieliliśmy próbki na trzy zasadnicze grupy w zależności od ich pochodzenia:

1) skały pochodzenia magmowego:

-skały głębinowe: m.in. granit

-skały wylewne: m.in. bazalt,

2) skały osadowe:

-klastyczne: m.in. piaskowiec,

-organiczne: m.in. kreda,

-chemiczne: m.in. trawertyn,

3) skały metamorficzne: m.in. łupek, marmur.2. Badanie gęstości:

Badanie gęstości metodą kolby Le Chatelier'a przeprowadzamy w celu obliczenia gęstości materiałów porowatych. Zmielenie materiału do odpowiedniej frakcji daje nam możliwość oznaczenia jego objętości absolutnej - potrzebnej do obliczenia gęstości.

Badanie to przeprowadzamy na próbce wysuszonej do stałej masy, i zmielonej do otrzymania frakcji 0,06mm. Do kolby Le Chatelier'a wlewamy denaturat, naftę lub solwent-naftę do tego stopnia, aby ciecz osiągnęła poziom 0 cm³. Do tak wykalibrowanego objętościomierza wsypujemy sproszkowany materiał. W miarę jego wsypywania poziom cieczy podnosi się. Napełnianie kolby proszkiem odbywa się do osiągnięcia poziomu 20 cm³. Z różnicy ciężaru proszku przed wsypaniem do kolby i pozostałością (częścią nie wsypaną) określa się masę proszku wsypanego. Jego objętość absolutna (V_a)wynosi 20 cm³.

m_c = 738,2 - masa całej próbki [g]

m_p = 685,6 - masa nie wsypanej próbki [g]

m = 52,6 - masa próbki wsypanej [g]

m_c = m_p + m m = m_c - m_p

_{ρ =} m / V_a

_{ρ =} 52,6 / 20 = 2,63 [g/cm³]

Badana przez nas próbka posiadała gęstość wynoszącą 2,63 g/cm³.

3. Oznaczenie gęstości objętościowej (pozornej) na bryłach nieregularnych:

Gęstość objętościowa w przypadku brył nieregularnych, oznaczana jest poprzez stosunek ich masy w stanie suchym do objętości. Objętość obliczana jest za pomocą ważenia hydrostatycznego próbek nasączonych wodą.

Aby obliczyć gęstość próbki o nieregularnych kształtach, należy zważyć próbkę w stanie suchym. Następnie zważoną próbkę zanurzamy do naczynia z woda na okres 24 godzin. W celu wyznaczenia objętości próbki wykonujemy ważenie próbki nasączonej wodą ważąc ją w powietrzu oraz wykonując tą samą czynność zanurzając próbkę w naczyniu z wodą i w nim wykonując ważenie. Czynność polegająca na ważeniu próbek w wodzie nazywa się ważeniem hydrostatycznym.

m_s = 284 g - masa suchej próbki

m_np = 308 g - masa próbki nasączonej ważonej w powietrzu,

m_nw = 163 g - masa próbki nasączonej ważonej w wodzie.

Za pomocą ważenia hydrostatycznego obliczamy objętość badanej próbki:

V =
,

gdzie ρ_w = 1 [g/cm³] - gęstość wody

Obliczamy gęstość objętościową badanej próbki o kształcie nieregularnym:

Badana próbka posiada gęstość objętościową wynoszącą
= 1,96 g/

4.Oznaczanie gęstości objętościowej na bryłach regularnych.

Gęstość objętościowa jest masą jednostki materiału w jednostce objętości wraz z zawartymi w niej porami.

Badanie przeprowadzaliśmy na próbce sześciennej. W celu uniknięcia niedokładności objętość próbki obliczyliśmy z średniej wysokości próbki pomnożonej przez średnią z powierzchni górnej i dolnej. W celu dokładnego pomiaru gabarytów próbki używamy suwmiarki. Masa próbki wynosi 284 g <wartość z zadania nr 3>

Obliczamy średnią wysokość:

h₁ = 5,02 cm - wysokość wzdłuż środka pierwszej powierzchni bocznej

h₂ = 5,02 cm - wysokość wzdłuż środka drugiej powierzchni bocznej

h₃ = 5,03 cm - wysokość wzdłuż środka trzeciej powierzchni bocznej

h₄ = 5,05 cm - wysokość wzdłuż środka czwartej powierzchni bocznej

h_śr =

Obliczamy średnią z powierzchni górnej i dolnej:

F_g = 5,02 * 5,25 = 26,335 cm²

F_d = 5,25 * 4,95 = 25,988 cm²

F_śr =

Obliczamy objętość próbki:

V = F_śr * h_śr = 26,161 * 5,03 = 131,589 cm³

Obliczamy gęstość objętościową badanej próbki:

,

gdzie: m = 284g - masa próbki <wartość z zadania nr 3>

Badana próbka posiadała gęstość wynoszącą 2,158 g/cm³

5. Obliczanie szczelności i porowatości badanego kamienia:

1. Szczelność - jest to część jednostki materiału, którą zajmuje zwarta masa. Obliczamy ją z ilorazu gęstości pozornej <objętościowej> w stosunku do gęstości. Całość wyrażamy w procentach.

Do obliczenia posłużymy się danymi z poprzednich zadań:

- gęstość z zadania nr 2

- gęstość objętościowa z zadania nr 3

Szczelność badanego materiału kamiennego wyniosła 74,5%

2) Porowatość - jest to objętość wszystkich porów zawartych w jednostce badanego materiału.

Porowatość obliczmy z różnicy gęstości i gęstości objętościowej w stosunku do gęstości, lub odejmując od jedności szczelność materiału i wyrażając wartość w procentach:

P =
,

P =

Porowatość badanego materiału kamiennego wyniosła 25,5%

6.Oznaczanie nasiąkliwości masowej i objętościowej:

Nasiąkliwość - jest to zdolność materiału do wchłaniania i utrzymywania cieczy przy ciśnieniu atmosferycznym. W zależności od rodzaju nasiąkliwości liczymy ją na dwa sposoby:

Nasiąkliwość masowa <N_m>:

Nm =

Mn - masa próbki nasyconej wodą [g]

Ms - masa próbki suchej [g]

Nasiąkliwość masowa wyniosła 8,45%.

Nasiąkliwość objętościowa <No>:

No =

Mn - masa próbki nasyconej wodą [g]

Ms - masa próbki suchej [g]

Vs - objętość próbki w stanie suchym [cm³]

Nasiąkliwość objętościowa wyniosła 16,55%.

7. Badanie wytrzymałości na ściskanie:

Wytrzymałość jest stosunkiem siły (ściskającej, zginającej, rozciągającej) niszczącej dana próbkę wyrażonej w kN do powierzchni próbki wyrażonej w cm², na którą ta siła działa.

Badanie wytrzymałości na ściskanie przeprowadzaliśmy na próbce sześciennej o wymiarze boku 5 cm. Próbkę umieściliśmy w prasie hydraulicznej i poddaliśmy ściskaniu. Wytrzymałość obliczamy ze stosunku siły niszczącej do średniej z powierzchni górnej i dolnej badanej próbki.

F_g = 5,11 * 5,30 = 27,083 cm² -powierzchnia górna

F_d = 5,28 * 5,06 = 26,7168 cm² -powierzchnia dolna

F =

Siła która spowodowała zniszczenie badanej próbki miała wartość P_c = 208 kN

Efektem zniszczenia próbki było powstanie wielu odłamków oraz dwóch stożków:

Obliczamy wytrzymałość próbki:

R_c =

Badana przez nas próbka posiadała wytrzymałość na ściskanie wynoszącą 7,733 MPa.

8. Oznaczanie ścieralności:

Ścieralność jest to zmniejszenia przez badaną probkę objętości, masy lub grubości pod wpływem czynników ścierających.

Badanie ścieralności materiałów kamiennych przeprowadza się na suchych próbkach o wymiarach 7,1 x 7,1 x 7,1 cm. Przed przystąpieniem do ścierania próbki mierzy się w środkach krawędzi i waży. Następnie próbka umieszcza się w uchwycie aparatu zwanego tarczą Bohmego i obciąża ciężarem 30 kg. Badana próbka posiada powierzchnię 50 cm², a dociążenie jej masa 30 kg ma sprawić, że każdy cm2 próbki będzie dociskany do tarczy z siłą 0,6 kg/cm². Tarczę na całej długości ścierania posypuje się 20 gramami proszku ściernego elektrokorundowego, po czym uruchamia się tarczę. Po każdych 22 obrotach proszek wraz z startym materiałem zmiata się i nasypuje nową porcję świeżego proszku. Czynność tą powtarzamy po każdych 22 obrotach. Po 110 obrotach próbkę obracamy o kat 90⁰ i dalej kontynuuje ścieranie. Czynność tą powtarzamy 4-krotnie co 110 obrotów. Po 440 obrotach tarczy próbkę wyjmuje się z uchwytu i mierzy stratę masy. W Naszym przypadku ścieranie próbki trwało jeden cykl wymiany proszku ściernego czyli 22 obroty.

m = 556,2 g - masa próbki przed badaniem,

m_P = 554,8 g - masa próbki po badaniu,

Δm = 1,4 g - ubytek masy,

F = 50 cm² - pole powierzchni badanej próbki,

ρ₀ = 2,0 g/cm³ - przyjęta gęstość pozorna próbki,

S =
,

S =

Podczas badania próbka starła się o 0,014 cm, a ubytek masy wyniósł 1,4g, przy 22 obrotach.

9. Badanie udarności:

Udarność jest to zdolność materiału na przenoszenie krótkotrwałych obciążeń dynamicznych. Wyrażona jest zazwyczaj ilością energii potrzebnej do zniszczenia próbki materiału.

Badanie udarności przeprowadza się na sześciennej kostce o wymiarach 25 x 25 x 25 mm. Na próbkę o takich wymiarach spuszczamy z zwiększanych za każdym razem o 1 cm wysokości ciężarek o masie 2 kg. Obserwujemy próbkę. Jako miarę jej wytrzymałości na udarność podajemy wysokość z której spuszczona kulka powoduje zniszczenie próbki. W przypadku badanej przez Nas próbki zniszczenie nastąpiło na wysokości 12 cm. Pojawiło się ono w miejscu żyłki - próbka rozdzieliła się na dwie mniejsze wzdłuż żyłki. Możemy dojść do wniosku iż, niejednorodność struktury próbki miała wpływ na jej wytrzymałość. Ponieważ zniszczenie nastąpiło w miejscu w którym próbka była osłabiona, to doświadczenie przeprowadzamy dalej, obserwując zniszczenie które wystąpi na jednorodnej powierzchni. Po podniesieniu i opuszczeniu ciężarka z wysokości 15 cm nastąpiło zniszczenie próbki. Oznacza to iż Nasza próbka, wycięta z piaskowca posiadała udarność wynoszącą 15 cm.

Badana próbka posiadała udarność równą odporności na uderzenie masy 2 kg z wysokości 15 cm.

10. Przykłady zastosowań materiałów kamiennych w budownictwie:

Piaskowiec:

Właściwości: ρ_o = 2100 - 2700 kg/m³, R_c = 90 - 120 MPa (dla piaskowców o lepiszczu wapiennym 20-50 MPa), N = 7,0 - 9,0 %, ścieralność S = 0,28 cm ( 0,96), całkowita mrozoodporność, łatwy w obróbce, nie nadaje się do szlifowania i polerowania.

Zastosowanie: głownie jako kamień okładzinowy dla ścian, produkowane są także kształtki wyposażone w wpusty i pióra umożliwiające budowę ogrodzeń i ścianek.

Granit:

Właściwości: ρ_o = ok. 2700 kg/m³, R_c = 100-220 MPa, N = 0,2 - 0,3 %, ścieralność S = 0,38 cm, całkowita mrozoodporność, łatwy w obróbce, szlifowaniu i polerowaniu.

Zastosowanie: skała ta znajduje głównie zastosowanie do produkcji elementów konstrukcyjnych, dekoracyjnych, do wyrobu kostki brukowej, krawężników oraz do produkcji kruszywa do betonów wysokowytrzymałościowych.

Bazalt:

Właściwości: ρ_o = ok. 2900 kg/m³, R_c = 100-250 MPa, N = 0,2 - 0,3 %, ścieralność S = 0,38 cm, całkowita mrozoodporność, trudności w obróbce, szlifowaniu i polerowaniu (powierzchnia szlifowana matowieje), znakomita odporność na wietrzenie.

Zastosowanie: jako kruszywo do betonów wysokowytrzymałościowych, kruszywo drogowe. Jest głównym składnikiem wełny bazaltowej. Stosowany to produkcji koryt ściekowych odlewanych z płynnego bazaltu zwanego leizną kamienna.

Marmur:

Właściwości: ρ_o = ok. 2700 kg/m³, R_c = 110 MPa, N = 0,14 - 0,2 %, ścieralność S = 0,2-0,5 cm, całkowita mrozoodporność, łatwy w obróbce, szlifowaniu i polerowaniu, odporny na czynniki atmosferyczne.

Zastosowanie: jako materiał okładzinowy ścian, podłóg. Materiał wykończeń i obłożeń stopni schodowych. W postaci kruszywa marmurowego stosowany do produkcji posadzek lastrykowych

Wapień:

-wapień lekki:

Właściwości: ρ_o = 1600-1800 kg/m³ (750-1500), R_c = 10-15 MPa, Nm = 15 % (40), ścieralność S = 2,0 cm, dostateczna mrozoodporność, łatwy w obróbce.

Zastosowanie: elewacje zewnętrzne, materiał rzeźbiarski, elementy konstrukcyjne budynków gospodarskich.

-wapień zbity:

Właściwości: ρ_o = ok. 2700 kg/m³, R_c = 95-110 MPa, N = 0,12 - 0,7 %, ścieralność S = 0,6-0,8 cm, dobra mrozoodporność, łatwy w obróbce, szlifowaniu i polerowaniu.

Zastosowanie: elewacje zewnętrzne, materiał rzeźbiarski, okładziny stopni schodów.

Dolomit:

Właściwości: ρ_o = ok. 2400 kg/m³, R_c = 65 MPa, Nm = 2,9 %, ścieralność S = 0,92 cm, całkowita mrozoodporność.

Zastosowanie: jako materiał budowlany do produkcji :grysów, tłucznia, mączki płyt elewacyjnych i bloków.

---