Politechnika Wrocławska Wrocław, dnia
Wydział Górniczy
EKSPLOATACJA
I
OBRÓBKA SKAŁ
Laboratorium
Temat:
1) Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie.
Opracowane na podstawie:
1) Oznaczanie wytrzymałości na zginanie.
Opracowane na podstawie:
Ściskanie.
Wstęp.
Podczas laboratorium wykonano ćwiczenie które miało za zadanie wyznaczenie wytrzymałości wapienia i granitu na ściskanie. Próbki miały kształt walca o średnicy około 50[mm] i smukłości 1. Norma obejmuje pięć rodzajów badania:
próbek w stanie suchym;
próbek w stanie nasycenia wodą;
próbek w stanie nasycenia wodą po badaniu mrozoodporności;
obliczanie współczynnika rozmiękczania;
obliczanie współczynnika odporności na zamarzanie;
Współczynnik rozmiękczenia liczymy ze wzoru:
r = rpn/rps, gdzie:
r - wsp. rozmiękczania;
rpn - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia H2O;
rps - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie powietrzno - suchym;
Współczynnik odporności na zamarzanie liczymy ze wzoru:
rz = rpnz/rps, gdzie:
rz - wsp. odporności na zamarzanie;
rpnz - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia H2O po zakończeniu badania na mrozoodporność metodą bezpośredniego zamrażania i odmrażania;
rpn - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia wodą przed badaniem na mrozoodporność;
Metoda badania
Badanie polega na obciążeniu próbki w kształcie sześcianu lub walca siłą ściskającą i odczytaniu wartości siły niszczącej w chwili pęknięcia próbki i obliczeniu na tej podstawie wytrzymałości próbki.
Przyrządy:
Hydrauliczna prasa laboratoryjna;
Piła tarczowa do cięcia skał;
Szlifierka szybkoobrotowa;
Suwmiarka;
Obciążenia prasy przy których nastąpiło zniszczenie próbki oraz średnica próbki:
|
suchy |
φ suchego |
nasiąknięty H2O |
φ nasiąkniętego |
|
P [kN] |
[mm] |
P [kN] |
[mm] |
Wapień |
300 |
50 |
250 |
49 |
Granit Morów |
450 |
51 |
420 |
50,5 |
Obliczam wytrzymałość skały na ściskanie:
Wapień suchy
Rc = (P/F) * 10-2[Mpa], gdzie:
F = 300[kN];
P = 3,14 * 2,52 = 19,63[cm2]
Rc = (300000/19,625) * 10-2 = 152,9[MPa]
Wapień nasiąknięty H2O
Rc = (P/F) * 10-2[Mpa], gdzie:
F = 250[kN];
P = πr2 = 3,14 * 2,552 = 18,85[cm2]
Rc = (250000/18,85) * 10-2 = 132,6[Mpa]
Granit Morów suchy
Rc = (P/F) * 10-2[Mpa], gdzie:
F = 450[kN];
P = 3,14 * 2,552 = 20,42[cm2]
Rc = (450000/20,42) * 10-2 = 220,4Mpa
Granit Morów nasiąknięty H2O
Rc = (P/F) * 10-2[Mpa], gdzie:
F = 420[kN];
P = 3,14 * 0,0250252 = 19,66[cm2]
Rc = (420000/19,66) * 10-2 = 213,6[Mpa]
Przyjmuje że badane skały nie były poddawane badaniu na mrozoodporność i obliczam wsp. rozmiękczenia:
WAPIEŃ
r = rpn/rps, gdzie:
r - wsp. rozmiękczania;
rpn = 132,6[kN] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia H2O;
rps = 152,9[kN] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie powietrzno - suchym;
r =132,6 /152,9
r = 0,87
Współczynnik rozmiękczenia wapienia wynosi 0,87.
GRANIT MORÓW
r = rpn/rps, gdzie:
r - wsp. rozmiękczania;
rpn = 213,6[kN] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia H2O;
rps = 220,4[Mpa] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie powietrzno - suchym;
r = 213,6/220,4
r = 0,97
Jak możemy zauważyć granit nie ma tendencji do „picia” wody i nie wykazuje zbyt wielkiej korelacji pomiędzy wytrzymałością na ściskanie w stanie powietrzno suchym i nasycenia wodą.
Zginanie.
Wstęp.
Podczas laboratorium wykonano ćwiczenie które miało za zadanie wyznaczenie wytrzymałości wapnia zginanie. Próbki miały kształt prostopadłościanu.
Norma obejmuje trzy rodzaje badania:
oznaczenie wytrzymałości na zginanie próbek w stanie powietrzno - suchym i nasycenia wodą po badaniu na mrozoodporność;
obliczanie współczynnika rozmiękczania;
obliczanie współczynnika zmniejszania wytrzymałości na zginanie po badaniu mrozoodporności;
Współczynnik rozmiękczenia liczymy ze wzoru:
r = rpn/rps, gdzie:
r - wsp. rozmiękczania;
rpn - wytrzymałość na zginanie próbki w stanie nasycenia H2O;
rps - wytrzymałość na zginanie próbki w stanie powietrzno - suchym;
Współczynnik odporności na zamarzanie liczymy ze wzoru:
rz = rpnz/rps, gdzie:
rz - wsp. odporności na zamarzanie;
rpnz - wytrzymałość na zginanie próbki w stanie nasycenia H2O po zakończeniu badania na mrozoodporność metodą bezpośredniego zamrażania i odmrażania;
rpn - wytrzymałość na zginanie próbki w stanie nasycenia wodą przed badaniem na mrozoodporność;
Metoda badania
Badanie polega na obciążeniu próbki w kształcie sześcianu siłą ściskającą w prasie hydraulicznej ze specjalną wkładką z dwóch stalowych rolek spełniających rolę podpór i odczytaniu wartości siły niszczącej w chwili pęknięcia próbki i obliczeniu na tej podstawie wytrzymałości próbki na zginanie.
Przyrządy:
Hydrauliczna prasa laboratoryjna;
Wkładka spełniająca rolę dwóch podpór;
Piła tarczowa diamentowa do wycinania próbek;
Szlifierka szybkoobrotowa;
Płyta metalowa;
Kątomierz metalowy z podziałką milimetrową;
Suwmiarka;
DANE:
|
suchy |
wymiary wysokość * długość * szerokość |
nasiąknięty H2O |
wymiary wysokość * długość * szerokość |
|
P [kN] |
[mm] |
[kN] |
P [mm] |
Wapień |
0,6 |
50 * 200 * 75 |
0,5 |
50 * 200 * 75 |
Obliczam wytrzymałość na zginanie ze wzoru:
- dla wapnia suchego:
Rr = [(3PL)/(2 * b * h2)] * 10-2 , gdzie:
P - siła łamiąca próbkę = 600[N];
L - odległość między osiami podpór = 15,0[cm];
b - szerokość próbki = 7,5[cm];
h - grubość próbki = 5,0[cm];
Rr = [(3 * 600 * 15,0)/(2 * 7,5 * 5,02)] * 10-2
Rr = (27000/375) * 10-2
Rr = 0,72[Mpa]
Wytrzymałość na zginanie wapienia suchego wynosi 0,72[Mpa].
- dla wapnia nasyconego H2:
Rr = [(3PL)/(2 * b * h2)] * 10-2 , gdzie:
P - siła łamiąca próbkę = 500[N];
L - odległość między osiami podpór = 15,0[cm];
b - szerokość próbki = 7,5[cm];
h - grubość próbki = 5,0[cm];
Rr = [(3 * 500 * 15,0)/(2 * 7,5 * 5,02)] * 10-2
Rr = (22500/375) * 10-2
Rr = 0,6[Mpa]
Wytrzymałość na zginanie wapienia nasyconego wynosi 0,6[Mpa].
Przyjmuje że badane skały nie były poddawane badaniu na mrozoodporność i obliczam wsp. rozmiękczenia:
WAPIEŃ
r = rpn/rps, gdzie:
r - wsp. rozmiękczania;
rpn = 0,6[MPa] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie nasycenia H2O;
rps = 0,72[MPa] - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie powietrzno - suchym;
r = 0,6/0,72
r = 0,83
Współczynnik rozmiękczenia wapienia wynosi 0,83. Skała ma mniejszą wytrzymałość na zginanie w stanie nasycenia wodą.
1