Прочность заполнителя
О Прочность исходной породы определяют в том случае, когда заполнитель получают дроблением горных пород. Для этого с помощью бурильного или камнерезного станка изготовляют образцы в виде цилиндра диаметром и высотой 40 ... 50 мм или куба с таким же размером ребра, испытывают их на сжатие на гидравлическом прессе в насыщенном водой состоянии и определяют предел прочности (МПа).
Однако далеко не всегда такое испытание возможно. В ряде случаев исходная горная порода (или полуфабрикат в производстве искусственных заполнителей) бывает ослаблена крупными порами или трещинами. Щебень, полученный дроблением такой породы, может быть достаточно прочным, особенно мелкие его фракции, зерна которых в процессе дробления избавляются от ослабляющих дефектов, свойственных породе в макрообъеме. При испытании же сравнительно крупных стандартных образцов могут быть получены заниженные прочностные показатели, не отражающие действительного качества щебня. По данным Р. Л. Маиляна, прочность щебня из карбонатных горных пород может превышать прочность стандартных образцов из этих пород в несколько раз.
Потребитель, получающий готовый щебень и желающий проверить его прочность, не всегда может получить образцы исходной породы для испытания, а заполнители в виде гравия вообще, как правило, невозможно непосредственно испытать на прочность при , сжатии. Поэтому действующие стандарты предусматривают косвенное определение прочности заполнителей посредством условных
механических испытаний. Так, для щебня из естественного камня, гравия и щебня из гравия предусмотрено определение дробимости при сжатии (раздавливании) в стальном цилиндре.
Методика испытания состоит в следующем. Однофракционный щебень или гравий засыпают в стальной цилиндр с внутренним диаметром 150 мм. Сверху в цилиндр вставляют стальной пуансон несколько меньшего диаметра (148 мм) и через него на гидравлическом прессе сдавливают засыпанный в цилиндр заполнитель усилием 200 кН. В результате проба заполнителя частично дробится.
После этого пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, затем просеивают через сито с размером отверстий, вчетверо меньшим, чем наименьший номинальный размер зерен испытуемой фракции заполнителя; для фракции 5... 10 мм используют сито с отверстиями 1,25 мм; для фракции 10... 20 мм — 2,5 мм; для фракции 20 ... 40 — 5 мм. Таким образом удаляют из пробы надро-бившуюся мелочь, а остаток на сите взвешивают.
Для пористых заполнителей используют аналогичную методику испытаний сдавливанием в цилиндре, хотя оценка результатов испытания производится иначе. Пористый щебень или гравий одно-фракционного состава засыпают в цилиндр с внутренним диаметром 150 мм на высоту 100 мм, разравнивают и затем вставляют в цилиндр специальный пуансон с рисками, фиксирующими положение пуансона по отношению к цилиндру. До испытания нижняя риска на пуансоне должна совпадать по уровню с верхним краем цилиндра.
Затем на гидравлическом прессе пробу заполнителя сдавливают через пуансон сжимающей нагрузкой до момента погружения пуансона на 20 мм (до верхней риски) и отмечают показание стрелки манометра пресса. Таким образом определяют нагрузку, необходимую для сдавливания пробы заполнителя на Vs часть занимаемого пробой объема.
В ходе испытания необходимо следить за тем, чтобы насыпная плотность заполнителя в цилиндре соответствовала результату ее определения в стандартном мерном сосуде, не отличалась от него более допускаемого стандартом.
Предел прочности при сдавливании в цилиндре представляет условную относительную характеристику заполнителя. При сдавливании нагрузка передается фактически не на всю площадь сечения цилиндра, а только через отдельные точки контакта между зернами. Поэтому при делении нагрузки на площадь поперечного сечения цилиндра прочность заполнителя значительно занижается. В такой же мере условно и описанное выше испытание на дробимость.
Результаты подобных испытаний зависят не только от действительной прочности заполнителя, но и от формы его зерен. Поэтому прочность различных видов заполнителей нельзя сравнивать по результатам сдавливания в цилиндре или испытаний на дробимость.
Отличие материалов зернистой и ячеистой структур
можно проследить по влиянию плотности материалов
на их прочность.
При одинаковой относительной плотности прочность
материала зернистой структуры значительно ниже, чем
ячеистой. Так, уменьшение
плотности вдвое будет сопровождаться падением
прочности уже не вчетверо,
а в 16 раз.
Поэтому наряду с пористостью исходных материалов для получения заполнителей необходимо оценить также и ее характер, определяемый их структурой (строением).