Прочность камня на растяжение
ПРОЧНОСТЬ
Методику испытаний каменных материалов определяет ГОСТ 8462-62. Основной вид испытания — испытание на сжатие, на основании которого устанавливается марка камня.
Прочность на изгиб определяется только для кирпича высотой 65 и 88 мм (рис. 1).
Рисунок 1. Виды современных искусственных каменных материалов: а — кирпич сплошной; б — кирпич пустотелый пластического прессования; в — то же, сухого прессования; г — пустотелые керамические камни; д — бетонные камни сплошные; е — то же, пустотелые с щелевидными пустотами; ж — крупные блоки легкобетонные сплошные
Испытания на осевое растяжение и на срез ГОСТом не предусматриваются.
Марки камня, принимаемые при проектировании и характеризующие предел прочности камня на сжатие в кГ/см2, установлены следующие: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000.
Природные камни одной и той же горной породы отличаются большим разнообразием механических свойств, различных не только для камня разных карьеров или разных участков одного и того же карьера, но даже одного и того же пласта породы. Особенно неоднородны осадочные породы.
В табл. 1 приведены пределы прочности на сжатие камня наиболее распространенных горных пород.
Таблица 1. Пределы прочности на сжатие и марки природных камней из различных горных пород
Материал | Объемный вес в кг/м3 | Предел прочности в кГ/см2 | Наиболее распространенные марки камней | |
от | до | |||
Известняк плотный, прочный | 2000-2600 | 150 | 2000 | 200, 300, 400, 600 |
Известняк малой прочности (мягкий, пильный) типа инкерманского | 1800-2000 | 30 | 150 | 35, 50, 75, 100 |
Мрамор | 2500-2800 | 1000 | 3000 | 1000 |
Песчаник | 2100-2800 | 100 | 2000 | 300, 400, 500, 600, 800 |
Гранит | 2500-2800 | 1000 | 3200 | 1000 |
Сиенит | 2500-2900 | 1500 | 2000 | 1000 |
Диабаз | 3000 | 2000 | 4000 | 1000 |
Базальт | 2700-3300 | 1000 | 4000 | 1000 |
Вулканические туфы: | ||||
артикский | 900-1500 | 35 | 150 | 35, 75, 100 |
тедзамский | 1200 | 50 | 150 | 50, 75, 100 |
Известняки — ракушечники: | ||||
крымский желтый (евпаторийский) | 900-1200 | 4 | 15 | 4, 7, 10 |
крымский белый (керченский) | 1200-1400 | 7 | 25 | 7, 10, 15 |
одесский | 1100-1300 | 7 | 15 | 7, 10, 15 |
молдавский | 1400-1600 | 15 | 50 | 15, 25 |
бакинский: | ||||
пористый | 1300-1400 | 7 | 15 | 7, 10, 15 |
более плотный | 1500-2000 | 25 | 150 | 35, 50, 75, 100, 150 |
При увлажнении осадочные породы теряют часть своей прочности. Так, коэффициент потери прочности при увлажнении плотных известняков равен обычно 0,85-0,65, а мягких известняков — 0,70-0,50. Песчаники в зависимости от содержания в них глины могут терять еще большую часть прочности (до 70%). Допускается применение камней, имеющих коэффициент потери прочности не ниже 0,6. Увлажнение изверженных пород практически не снижает их прочности.
Установленные ГОСТами марки различных видов кирпича, керамических и бетонных камней приведены в табл. 2. В табл. 3 даны соотношения между пределами прочности образцов кирпича при различных испытаниях.
Таблица 2. Марки искусственных каменных материалов
Материал | Марки, установленные ГОСТом и нормами |
Кирпич: | |
глиняный обыкновенный | 200, 150, 125, 100, 75, 50 |
силикатный | 200, 150, 125, 100, 75, |
глиняный пустотелый пластического прессования | 150, 125, 100, 75, 50 |
то же, полусухого прессования | 100, 75, 50 |
шлаковый | 75, 50, 25 |
Камни: | |
керамические пустотелые | 150, 125, 100, 75, 50 |
пластического прессования | |
бетонные, легкобетонные и из ячеистого бетона (включая крупные блоки): | |
сплошные из обыкновенных тяжелых бетонов | 200, 150, 125, 100, 75, 50 |
то же, пустотелые | 100, 75, 50, 35 |
сплошные из легких бетонов и силикатные автоклавные | 100, 75, 50, 35 |
то же, пустотелые | 100, 75, 50, 25 |
сплошные из особо легких бетонов | 100, 75, 50, 35 |
Сырцовый кирпич, саман и т. п. | 15, 10, 7, 4 |
Таблица 3. Отношение пределов прочности кирпича при изгибе, растяжении и срезе к пределу прочности при сжатии, определяемому стандартным испытанием
Испытание | Пределы колебаний относительной прочности | Средняя относительная прочность |
Сжатие | 1 | 1 |
Изгиб | 0,09-0,36 | 0,2 |
Растяжение | 0,02-0,1 | 0,06 |
Срез | 0,13-0,33 | 0,2 |
Прочность кладки из кирпича высотой 65 или 88 мм в значительной степени зависит не только от его сопротивления сжатию, но и от других показателей прочности, в частности от сопротивления растяжению и изгибу. Поэтому ГОСТами установлены для каждой марки кирпича также и требования к прочности при изгибе, приведенные для основных видов кирпича в табл. 4.
Пределы прочности бетонных камней при сжатии, изгибе, растяжении и срезе определяются прочностью бетона, из которого они изготовлены.
Таблица 4. Средние значения предела прочности глиняного и силикатного кирпича при изгибе в кГ/см2
Марка кирпича | 200 | 150 | 125 | 100 | 75 |
Предел прочности при изгибе (среднее) в кГ/см2 | 34 | 28 | 25 | 22 | 18 |
Марки раствора, принимаемые при проектировании и характеризующие предел прочности на сжатие стандартных образцов по ГОСТ 5802-66 в возрасте 28 дней (для монтажных швов кладки из панелей и крупных блоков и для ручной кладки), установлены следующие: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200.
Поделитесь ссылкой в социальных сетях
Источник
- Долговечность. Лучшие сорта мелкозернистого гранита начинают обнаруживать первые признаки разрушения более чем через 500 лет, поэтому его нередко называют «вечным» камнем. Наиболее долговечны мелкозернистые породы с размером зерен до 2 мм, наименее, с зернами крупнее 10 мм. Износ гранитов составляет менее 0,12 мм в год при условии, что за это время по их поверхности пройдет миллион человек (напомним, их твердость 6 по шкале Мооса, тогда как мрамора = 3);
- Прочность. Гранит отличается высокой устойчивостью к трению, сжатию и истиранию. Это очень плотный (2,6-2,7 т/м^(3)) и прочный камень (его прочность при сжатии, 90-250 МПа, вдвое больше, чем у мрамора). Своей твердостью гранит обязан содержанию кварца, которое может превышать 70%. При современных условиях обработки гранит режут и шлифуют с помощью алмаза. Кроме того, можно достичь его зеркальной полировки. Гранит обладает очень высоким сопротивлением сжатию (от 800 до 2.200 кг/см2). Сопротивление растяжению, как у всех каменных материалов, относительно невысокое и составляет лишь около 1/30 — 1/40 от сопротивления сжатию. Необходимо отметить, что в каменных материалах вследствие хрупкости сравнительно легко могут появиться тонкие (волосные) местные трещинки от взрывов при добыче, от ударов, резких колебаний температуры и т. п. Эти трещинки оказывают сравнительно небольшое влияние на предел прочности при сжатии, но могут значительно понизить прочность на растяжение;
- Устойчивость к воздействию атмосферных явлений и кислот. Гранит не меняет своих свойств в течение 300 циклов замерзания и оттаивания, поэтому является идеальным камнем для наружной отделки зданий. Гранит, в отличие от мрамора, не требует дополнительной защиты от механических повреждений и воздействия кислотосодержащих жидкостей. Стоит отметить, что как гранит, так и мрамор подходят для наружной облицовки камина (топку ими выкладывать, конечно же, нельзя). Стоит отметить, что огнестойкость гранита недостаточна, так как он растрескивается при температурах выше 600В°С вследствие полиморфных превращений кварца;
- Водонепроницаемость. Гранит практически не впитывает влагу (коэффициент водопоглощения 0,05 0,17%). Поэтому морозостойкость их высокая. По этой же причине гранит прекрасно подходит для облицовки набережных. В интерьере гранит применяется также для отделки стен (в том числе и во влажных помещениях), лестниц, создания столешниц, колонн;
- Экологичность. Вопреки бытующим предрассудкам, естественный радиационный уровень большинства гранитов соответствует 1-му классу, т.е. они радиационно безопасны и пригодны для всех видов строительства без ограничений. Ходит множество слухов относительно радиоактивного фона у гранита. Действительно, все граниты «фонят» из-за содержания в них минералов с примесями церия, лантана и пр. Однако, по утверждениям специалистов, камней, у которых радиоактивный фон превышает норму не более 2-3% от всей массы добываемых гранитов. Да и те нередко могут использоваться для наружной облицовки зданий;
- Богатство фактур. Неполированный, шершавый камень, поглощающий свет; отполированный до зеркального блеска, являющий миру неповторимую световую игру слюдяных вкраплений, декоративные возможности гранита способны удовлетворить даже самым сложным дизайнерским замыслам. Широкие фактурные возможности делают гранит одним из основных материалов монументальной скульптуры. Гранит используют также для изготовления обелисков, колонн и в качестве облицовки различных сооружений;
- Совместимость с другими материалами. Гранит отлично сочетается с деревом, металлом, керамикой и другими материалами, используемыми в современном строительстве. Он «впишется» в любой интерьер, от классического до ультрасовременного;Богатая цветовая палитра. Наиболее распространенным является серый гранит, однако встречается и красный, розовый, оранжевый, голубовато-серый, голубовато-зеленый и другие. Цвет камня напрямую зависит от его месторождения. Например, в России добывают преимущественно белые, серые, красно-коричневые граниты, а в Испании — светло-зеленые, черные, розовые. Если мрамору свойственны, как правило, теплые тона, то граниту — холодные. По цвету на гранит похожи и его магматические «родственники». Габбро — темно-коричневый, черный, серый, лабрадорит — черный с синими проблесками;
- Эргономичность. Еще с первобытных времен человек привык доверять камню. Этот натуральный, живой, «чувствующий» материал снимет психологическое напряжение, принесет в ваш дом уют, спокойствие и комфорт.
Гранитные породы — в обычной речи, в техническом и коммерческом понимании, это название определяет магматические породы — как интрузивные, так и эффузивные, обладающие твердостью и обрабатываемостью, сравнимыми с гранитом.
Их сопротивление раздавливанию и давлению в большинстве случаев так же очень высоко. Еще гнейсы, образованные породами вулканического происхождения, которые обладают одинаковым или немного отличным с гранитами минералогическим составом, определяются как гранитные породы. Т.е., гранитные породы, используемые как строительные материалы, включают, кроме научно определенных гранитов, сиенит, диорит, габбро, порфир, липарит, трахит, андезит, базальт, диабаз, фельдшпатоид, гнейс, серицио, сланцевый кварцит, змеевик, а также и другие разновидности выше упомянутых структур.
Многие из перечисленных пород, от трахитов и далее, обладают коммерческими названиями, определенными их использованием или производителем. Никто не продал бы как гранит ни трахит, ни гнейс, ни серицио, ни сланцевый кварцит, ни змеевик, также и из-за их характерного внешнего вида, который зачастую невозможно ни с чем перепутать. Слово гранит определяет здесь только характеристики твердости и обрабатываемости, очень отличные от подобных характеристик мрамора. Неясность и двусмысленность между коммерческим, техническим и научным названиями может возникнуть, наоборот, между гранитами, сиенитами, диоритами, порфирами из-за их внешнего вида, который может быть очень схожим для неспециалиста и с достаточной легкостью приводит к обману, как из-за старых названий, так и из-за множества расслоений в различных типах породы одного и того же семейства, или же по вине других причин.
Так древний сиенит Египта, красно-розового цвета, из которого выполнены обелиски, привезенные в Рим в имперскую эпоху, добытый в Сиене (сегодня Ассуан), па самом деле является амфиболитовым гранитом. А черный гранит Анголы, который добывается в долине Val di Ossola, недалеко от местечка Premosello, на самом деле — амфиболитовое габбро. Гранит Адамелло или Тоналит (добываемый в Passo del Tonale) есть кварцевый биотитово-амфиболитовый хлорит со многими разновидностями.
Как уже было сказано, эти вариации или ошибки в названиях ничего не меняют ни с технической стороны, ни со стороны практического применения. В любом случае речь идет о гранитных материалах со всеми качествами долговечности, присущими материалам, определенным с научной точки зрения как граниты. С коммерческим названием «черный гранит» часто определяют андезиты, которые являются эффузивными породами, фактически образованными лавой, обладающими промежуточным характером между кислотными и основными породами, то есть со средним содержанием кремнезема. Цвет, который варьируется от темно-серого до черного, дает большую стабильность в любом применении, а значит и большую твердость, и сопротивление сжатию и износу.
On-line консультанты
написать письмо
Новости
Гранит МансуровскийМесторождение базальта.Разработка месторождения Сандык это экологическая катастрофа все новости
Источник
Использование гранита в качестве строительного материала имеет многовековую историю. Эта горная порода с уникальной кристаллической структурой будто предназначена природой для создания прочных и долговечных изделий. Равномерная мелкозернистая структура после шлифовки создает иллюзию глубины, а включения слюды — неповторимую игру света. В современном мире, где широко используются искусственные материалы, гранит стабильно удерживает свои позиции. Во многом — благодаря своим характеристикам.
Прочностные характеристики
Высокой прочностью граниты обязаны присутствием в своей структуре кварца. Именно благодаря их способности выдерживать высокие нагрузки (до 600 кг на см2), мы сегодня можем любоваться хорошо сохранившимися стенами старинных замков, ездить по тысячелетним мостовым из гранитной брусчатки, поражаться красоте древних памятников.
Заложенные в основание зданий блоки выдерживают огромный вес, однако, гранитная плитка может расколоться от удара о ее поверхность тяжелого предмета с жесткими гранями. Причина кроется в характере нагрузки. Гранит прекрасно выдерживает статические нагрузки и чувствителен к динамическим.
По этой причине плиты из гранита не используют для устройства полов в технических и складских помещениях, где существует опасность падения тяжелых грузов.
В то же время, равномерное распределение нагрузки позволяет материалу проявить свои лучшие качества. Гранитная брусчатка на мостовых, состоит из несвязанных между собой камней. Их небольшие размеры позволяют распределить как постоянную, так и ударную нагрузку. Такое покрытие с равным успехом выдерживает и средневековые телеги с грузом несколько сотен килограмм, и современную гусеничную технику весом в десятки тонн.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАНИТА МРАМОРА И ГАББРО
Технический параметр | Гранит | Габбро диабаз | Мрамор | |
---|---|---|---|---|
1 | Плотность (удельный вес) | 2600 – 3000 кг/м3 | ≈ 3100 кг/м3 | 1900 — 2800 кг/м3 |
2 | Прочность на сжатие | 250 – 300 МПа | ≈ 300 МПа | 100 – 250 МПа |
3 | Влагопоглощение | 0,1 — 0,2% | ≈ 0,07% | 0,3 – 1,0% |
4 | Морозостойкость (циклы) | 50-200 | 250-300 | 25-100 |
5 | Твердость (шкала Мооса) | 6,5-7,0 | 7.2 | 3,5 – 4,0 |
6 | Истираемость | 0,08 – 0,15 мм / 1 млн.чел.-пот. в год | ≈ 0,07 мм / 1 млн.чел.-пот. в год | 1,5-2,0 мм / 1 млн.чел.-пот. в год |
7 | Сохранение характеристик | > 500 лет | > 700 лет | 50-100 лет |
Устойчивость к истиранию
Никого не оставляет равнодушным прекрасная отделка станций Московского метро мрамором. Однако для настила полов там использованы плиты мощения из гранита.
Сравнение этих материалов показывает, что при близких характеристиках плотности и прочности они существенно отличаются своим сопротивлением истиранию. У мрамора этот показатель находится в пределах от 0,6 до 3,3 г/см2, у гранита – от 0,15 до 0,2 г/см2.
Такая существенная разница, при всей красоте и разнообразии мраморной плитки, делает ее использование в местах с повышенными требованиями к проходимости, невозможным.
Именно сочетание высокой твердости (до 7 баллов из 10 по шкале Мооса) с устойчивостью к истиранию, делает гранитные плиты незаменимым материалом для устройства полов. У некоторых разновидностей гранита этот показатель совсем незначительный — около 0,07 г/см2. К ним относится габбро-диабаз, производство изделий из которого ведет гранитный завод «Гуд Стоун». Его продукция используется преимущественно в зданиях железнодорожных вокзалов и супермаркетов, аэропортов и подземных переходов.
Влагопоглощение
Основные сферы применения гранита – строительство, архитектура, искусство — определяются его прочностью и износостойкостью. Еще один показатель, по которому гранит в 5-6 раз превосходит мрамор и другие природные материалы осадочного и метаморфического происхождения, — влагопоглощение.
Низкое значение показателя говорит об устойчивости к атмосферным явлениям и возможности использования гранита в прямом контакте с водой. Прекрасно сохранившиеся с XVIIвека гранитные набережные Санкт Петербурга – живое свидетельство превосходства этого материала.
Источник