4.20. Определение предела прочности при сжатии горной породы

Прочность горной породы определяют путем сжатия и доведения до разрушения образцов (кубов или цилиндров) на прессе.

4.20.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Пресс гидравлический с усилием от 100 до 500 кН по ГОСТ 28840.

Станок сверлильный с алмазным кольцевым сверлом для железобетонных конструкций по ГОСТ 24638 (для изготовления цилиндров).

Станок камнерезный с алмазным отрезным кругом по ГОСТ 10110 (для изготовления кубов).

Штангенциркуль по ГОСТ 166.

Угольник поверочный по ГОСТ 3749.

Сосуд для насыщения образцов водой.

4.20.2 Порядок подготовки к испытанию

Из пробы горной породы, отобранной при геологической разведке и представленной керном или штуфом, при помощи сверлильного или камнерезного станка изготавливают пять образцов в виде цилиндра диаметром и высотой 40-50 мм или куба с ребром 40-50 мм.

Допускается испытывать керны, полученные в процессе разведочного бурения из одного слоя породы, диаметром от 40 до 110 мм и высотой, равной диаметру, с прошлифованными торцами, если керны не имеют внешних повреждений.

Грани образцов, к которым прикладывают нагрузку пресса, обрабатывают на шлифовальном станке (круге), при этом должна быть обеспечена параллельность указанных граней. Правильность формы образцов проверяют стальным угольником. Отклонение от перпендикулярности смежных граней кубов, а также опорных и боковых поверхностей цилиндров не должно превышать 1 мм на 100 мм длины образца.

Направление приложения нагрузки должно быть нормальным к опорным поверхностям образцов и слоистости породы. В необходимых случаях образцы испытывают при приложении нагрузки параллельно слоистости породы.

Перед определением прочности образцы измеряют штангенциркулем и высушивают до постоянной массы. Допускается испытывать образцы горной породы в насыщенном водой состоянии.

4.20.3 Порядок проведения испытания

Образец устанавливают в центре опорной плиты пресса.

Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью 0,5 МПа (5 ) в секунду. Предельная нагрузка пресса должна соответствовать требованиям 4.1.8.

4.20.4 Обработка результатов испытания

Предел прочности при сжатии образца , МПа (5 ), определяют с точностью до 1 МПа (10 ) по формуле

где P - разрушающее усилие, Н (кгс);

F - площадь поперечного сечения образца, .

За результат принимают среднеарифметическое значение пяти параллельных испытаний.

4.21. Определение показателя снижения прочности горной породы при насыщении водой

Исключен с 1 апреля 2001 г.

4.22. Определение реакционной способности горной породы и щебня (гравия)

Реакционную способность (РС) горной породы, щебня (гравия) характеризуют наличием минералов, содержащих растворимый в щелочах кремнезем.

Реакционную способность (РС) определяют методами:

минералого-петрографическим - на стадии разведки месторождения и для оценки горных пород и щебня для использования их в качестве сырья для производства заполнителей бетонов, при этом определяют наличие потенциально реакционноспособных пород и минералов (ПРС);

химическими - в случае обнаружения наличия ПРС пород и минералов для оценки количественного содержания в них растворимого в щелочах кремнезема;

ускоренным с измерением деформаций бетонов - для определения возможности проявления щелочной коррозии бетонов в случае, когда количественное содержание растворимого в щелочах кремнезема превышает установленные нормативные значения;

непосредственным испытанием образцов бетонов - для определения возможности проявления щелочной коррозии бетона в случае, когда относительные деформации расширения образцов бетона, определенные ускоренным методом, превышают установленные значения.

4.22.1 Минералого-петрографический метод

Метод основан на оценке минералогического состава и определении потенциально реакционноспособных модификаций кремнезема по показателю светопреломления.

4.22.1.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Лупа бинокулярная.

Микроскоп поляризационный.

4.22.1.2 Порядок проведения испытания

Для исследования горную породу дробят или изготавливают из нее прозрачные шлифы. Гравийные материалы подвергают петрографической разборке с использованием бинокулярной лупы. Зерна потенциально реакционноспособных минералов, выделенные при минералого-петрографической разборке по 4.13, взвешивают и определяют их содержание , % по массе, по формуле

где - масса ПРС зерен, г;

m - масса аналитической пробы, взятая в соответствии с 4.4.2, г.

Содержание зерен ПРС минералов в аналитической пробе щебня (гравия) смеси фракций вычисляют по 4.1.7.

Горную породу, щебень (гравий) относят к потенциально реакционноспособным, если при петрографической разборке обнаружено наличие одной или нескольких разновидностей минералов, содержащих реакционноспособный кремнезем в количествах, равных или превышающих значения, указанные в таблице 7.

┌─────────────────┬─────────────────────────────────┬───────────────────┐
│  Минерал и вид  │        Виды потенциально        │     Минимальное   │
│   кремнезема    │    реакционно-способных пород   │     содержание    │
│                 │                                 │   минерала, % по  │
│                 │                                 │ массе, при котором│
│                 │                                 │  возможна щелочная│
│                 │                                 │   коррозия бетона │
├─────────────────┼─────────────────────────────────┼───────────────────┤
│ Опал            │Базальты и      другие      лавы.│        0,25       │
│                 │Известняки,   роговики,    сланцы│                   │
│                 │опаловидные                      │                   │
│                 │                                 │                   │
│ Стекло кислое   │Обсидианы, перлиты,     липариты,│         3,0       │
│ аморфное        │дациты, андезитодациты, андезиты,│                   │
│                 │туфы   и  аналоги   этих   пород,│                   │
│                 │имеющие стекловидную основу      │                   │
│                 │                                 │                   │
│ Халцедон        │Кремни, известняки,     доломиты,│         5,0       │
│ криптомикро-    │песчаники  с опалохалцедоновым  и│                   │
│ кристаллический │халцедонокварцевым      цементом,│                   │
│                 │яшмы, роговики                   │                   │
│                 │                                 │                   │
│ Кристобалит,    │Расплавы, состоящие из кремнезема│         1,0       │
│ тридимит        │(материалы, полученные           │                   │
│ кристаллические │плавлением)                      │                   │
│                 │                                 │                   │
│ Кварц           │Кварцевые витрофиры,    кварциты,│         3,0       │
│ выветрелый      │песчаники,    вулканические     и│                   │
│ деформированный │метаморфические кислые породы    │                   │
└─────────────────┴─────────────────────────────────┴───────────────────┘

Оптические и физические характеристики модификаций кремнезема в шлифах, которые необходимо учитывать при минералого-петрографическом анализе, приведены в таблице 8.

┌──────────────┬───────────────┬──────────────┬──────────────┬──────────┐
│ Модификация  │Кристаллическая│Внешние формы │  Показатель  │ Истинная │
│  кремнезема  │  система      │              │ светопрелом- │плотность,│
│              │               │              │   ления      │   г/см3  │
│              │               │              ├──────┬───────┤          │
│              │               │              │  N   │  N    │          │
│              │               │              │   g  │   m   │          │
├──────────────┼───────────────┼──────────────┼──────┼───────┼──────────┤
│бетта - кварц │Тригональная   │Призмы        │1,553 │ 1,544 │   2,65   │
│альфа - кварц │Гексагональная │Бипирамиды    │1,540 │ 1,530 │   2,60   │
│y - тридимит  │Ромбическая    │Пластинки-    │1,473 │ 1,470 │   2,27   │
│              │               │двойники      │      │ 1,489 │          │
│бетта - триди-│Тригональная   │      -       │1,470 │   -   │    -     │
│мит           │Триклиническая │Зерна-двойники│1,487 │ 1,484 │   2,32   │
│альфа - крис- │Кубическая     │Октаэдры      │1,466 │   -   │   2,21   │
│тобалит       │               │              │      │       │          │
│Водный        │Отсутствует    │      -       │  -   │   -   │   1,90   │
│кремнезем     │               │              │      │       │          │
│Опал          │Отсутствует    │      -       │  -   │ 1,406 │   2,30   │
│              │               │              │      │ 1,460 │          │
│Халцедон      │Не установлена │Кристаллы в   │1,540 │ 1,532 │   2,55   │
│              │               │виде волокон  │      │ 1,530 │   2,58   │
│Стекло        │Отсутствует    │      -       │  -   │ 1,458 │   2,20   │
│кислое        │               │              │      │       │          │
│аморфное      │               │              │      │       │          │
└──────────────┴───────────────┴──────────────┴──────┴───────┴──────────┘