Определение марки щебня по прочности исходной горной породы

Основные предпосылки

Для определения марки щебня по прочности исходной горной породы используется метод испытания, основанный на связи прочности щебня с его дробимостью при сдавливании в цилиндре: чем больше прочность горной породы, тем меньше дробимость щебня, полученного из нее. В качестве показателя дробимости принята потеря массы щебня в процентах, полученная после отсева отколовшихся частиц. Значения потерь массы, соответствующие маркам щебня по прочности, установлены экспериментально и приведены в табл. 8.4 и 8.5.

Основная аппаратура

Пресс, стальные цилиндры со съемным дном: большой с d =150 мм и малый с d =75 мм; два контрольных стандартных сита с отверстиями диаметром 5, 2,5 и 1,25 мм; весы торговые настольные или циферблатные.

Проведение испытания

По стандартной методике испытанию подвергают отдельно каждую фракцию щебня, предварительно просеянную через сита с размерами отверстий, равными наибольшей D и наименьшей d крупности фракции. При этом фракции 5-10 и 10-20 мм испытывают в малом цилиндре d =75 мм, а фракцию 20-40 мм – в большом цилиндре d =150 мм. Более крупные фракции 40-70 и 70-150 мм перед испытанием подвергают дополнительному дроблению и рассеву, после чего испытывают как фракции 10-20 и 20-40 мм. При одинаковом петрографическом составе прочность щебня фракций 40-70 и 70-150 мм характеризуют по дробимости фракции 20-40 мм.

Прочность щебня может быть определена как в сухом, так и в насыщенном водой состоянии. В первом случае пробу высушивают до постоянной массы, во втором щебень насыщают водой в течение 2 ч. Перед засыпкой в цилиндр с поверхности зерен удаляют лишнюю влагу, обтирая их мягкой влажной тканью. Для испытания в малом цилиндре должна быть подготовлена проба щебня массой не менее 0,5 кг, а для испытания в большом цилиндре – не менее 4 кг.

Последовательность определения прочности щебня представлена на рис. 8.3.

Испытываемый щебень каждой пробы 1 засыпают в стальной цилиндр 2 с высоты 5 см от его верхнего края. После засыпки и разравнивания уровень поверхности материала должен находиться примерно на 15 мм ниже края цилиндра. Для передачи давления от пресса на щебень в цилиндр вставляют плунжер 3 так, чтобы после установки верх его плиты располагался на уровне верхнего края цилиндра. В противном случае следует удалить несколько зерен щебня из цилиндра или добавить их в него. Цилиндр берут за съемное дно и помещают на нижнюю плиту пресса, строго центрируя.

При испытании щебень нагружают постепенно со скоростью 1-2 кН/с, нагрузку доводят до величины 50 кН, если сдавливание осуществляют в малом цилиндре, и до величины 200 кН, если в большом. По достижении требуемой нагрузки сжатие прекращают, щебень высыпают из цилиндра на чашку весов и взвешивают, определяя массу m испытанной пробы.

Рис. 8.3. Последовательность определения прочности щебня:

а – дробление навески щебня m путем сжатия в цилиндре; б – отсеивание отколовшихся частиц щебня через сито с отверстиями и определение массы остатка на нем m₁; 1 – проба испытываемого щебня; 2 – стальной цилиндр; 3 – плунжер; 4 - контрольное сито; 5 – остаток щебня на контрольном сите; 6 – остаток отколовшихся частиц щебня в поддоне

Затем для определения показателя дробимости (потери массы) пробу щебня просеивают через контрольное сито 4, диаметр отверстий которого должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 8.9.

Таблица 8.9

Требования к размерам контрольных сит

при определении дробимости щебня

При испытании щебня в насыщенном водой состоянии пробу просеивают, тщательно промывая ее на сите. Перед взвешиванием зерна остатка обтирают мягкой, слегка влажной тканью с целью удаления с них избытка воды.

После просеивания определяют взвешиванием значение массы остатка на контрольном сите m₁ и вычисляют потерю массы щебня

.

Испытание проводят дважды. Дробимость щебня определяют средним арифметическим значением потери массы из двух результатов.

При оценке прочности щебня, состоящего из смеси n смежных фракций с содержанием каждой фракции %, показатель дробимости вычисляют как среднее взвешенное значение всех по формуле

. (8.1)

В заключение по табл. 8.4 или 8.5 устанавливают марку щебня по прочности исходной горной породы.