Определение прочности древесины хвойных пород при скалывании вдоль волокон

Для опыта изготовляют специальные образцы. Испытание ведут в специальном приборе в радиальном или тангенциальном направлении со скоростью нагружения 1250 = 250 кг/мин; испытание образцов доводят до разрушения.

Предел прочности при скалывании вдоль волокон при влажности в момент испытания вычисляют в кг/см² по формуле

R_c_к^w= F_max / bl (5)

где F_max – максимальная нагрузка, Н; b – ширина образца, мм; l – длина скалывания, мм.

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 Изложите методику определения предела прочности при сжатии древесины вдоль волокон.

2 Какие пороки формы ствола дерева Вы знаете?

3 Перечислите пороки строения древесины.

4 Какие виды сучков Вам известны?

5 Что такое морозобоина и как она влияет на качество древесины ствола?

6 Назовите виды грибов – разрушителей древесины.

7 Что такое червоточина? На какие виды она подразделяется и как она влияет на механические свойства древесины?

Перечень ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении лабораторной работы

1 ГОСТ 16483.0 – 84 (с изм.). Древесина. Методы испытаний. Общие требования.

2 ГОСТ 16483.3 – 84. Древесина. Методы определения предела прочности при статическом изгибе.

3 ГОСТ 16483.5 – 73. Древесина. Методы определения условного предела прочности при скалывании вдоль волокон.

4 ГОСТ 16483.10 – 73 (с изм.). Древесина. Методы определения условного предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Лабораторная работа № 4. Изучение основных свойств породообразующих минералов и горных пород

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы

1 Что такое горная порода?

2 Что такое минерал?

3 Как определяется твердость природных каменных материалов?

4 Приведите классификацию горных пород?

5 Назовите основные свойства природных каменных материалов?

6 Назовите основные способы добычи каменных материалов?

Цель работы:изучить коллекцию и основные свойства горных пород и минералов.

Материалы:образцы породообразующих минералов и горных пород.

Приборы и приспособления:измерительная линейка, шкала твердости Мооса.

Ход работы

Изучение основных видов и свойств горных пород и минералов

Горной породой называют минеральную массу постоянного состава, строения и свойств. Процентное содержание минералов в горной породе определяется ее минеральным составом. Форма, размер и взаимное расположение минералов, наличие пор и т. п. обуславливают ее структуру. Минеральный состав и структура определяют свойства горной породы.

Минералы – природные химические соединения, образовавшиеся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Минералы – твердые тела: кристаллические и аморфные. Каждый минерал обладает комплексом только ему присущих свойств и признаков. К ним относят химический состав и строение, плотность, твердость, спайность, оптические свойства (блеск, цвет и др.).

Спайность – способность минерала раскалываться по строго определенным плоскостям. Например, слюда имеет весьма совершенную спайность в одной плоскости; совершенная спайность у кальцита – он практически всегда раскалывается по трем плоскостям, образуя косые параллелепипеды. Спайность отсутствует, например, у кварца, кристаллы которого при ударе раскалываются на неправильные куски, имеющие раковистый излом.

Твердость – наиболее характерное свойство минералов. Твердость природных каменных материалов определяется по десятибалльной шкале Мооса (таблица 1).

Таблица 1 – Шкала твердости минералов

Показатель твердости по Моосу	Минерал	Характеристика твердости
	Тальк Гипс Кальцит Плавиковый шпат Апатит Ортоклаз Кварц Топаз Корунд Алмаз	Легко чертится ногтем Чертится ногтем Легко чертится стальным ножом Чертится стальным ножом под нажимом С трудом царапается ножом, стекла не царапает При сильном нажиме царапает стекло, стальным ножом не царапается Легко чертит стекло Сильные абразивы

Добычу природного камня, в зависимости от глубины залегания породы, осуществляют в карьерах открытым или подземным способами. Затем материал поступает на механическую обработку, вид которой обусловлен формой, размером и назначением выпускаемой продукции.

Стеновые камни, блоки и облицовочные плитки получают методом распиловки. Коррозионностойкое каменное литье в виде плит – литьем расплава кислотостойкой горной породы в формы. Волокна различной длины и сечения – подачей расплава на центрифугу (короткие – штапельные) или протягиванием его через фильеры (длинномерные). Высокопористые легкие заполнители (керамзит, перлит) – путем резкого нагрева отформованных глиняных гранул или дробленных природных стекол, вызывающего значительное увеличение объема материала за счет выделения кристаллизационной воды и газообразных продуктов. Крупный, мелкий заполнители и порошкообразный наполнитель для производства бетонов, строительных растворов, мастик, красочных составов – дроблением и помолом камня с четким разграничением по размерам (фракциям).

Свойства материалов из природного камня зависят от условий образования горной породы. Так для группы первичных магматических пород, сформировавшихся в результате охлаждения магмы (природный расплав), наиболее важными факторами являются скорость снижения температуры и давления. При закристаллизации магмы в глубине земной коры получаются крупнокристаллические, плотные, высокопрочные глубинные породы (гранит, сиенит). В результате быстрого охлаждения, но без выхода на земную поверхность, образуются стеклокристаллические плотные излившиеся породы, обладающие как правило, высокой кислотостойко- стью (диабаз, базальт), высокопористые – в результате выхода лавы на поверхность земли и резкого охлаждения (вулканическая пемза), рыхло- сыпучие – за счет выброса расплава под давлением на большую высоту (вулканический пепел). Путем накопления и спрессования пепла получается вулканический туф, представляющий собой относительно пористую декоративную породу.

Вторичные осадочные породы образовались или в результате физической коррозии магматических пород под действием ветра, смены температуры, воды – обломочные, или за счет выпадения кристаллов солей из пересыщенных растворов и их накопления в течение тысячи лет – химические осадки, или путем разложения, накопления и уплотнения остатков органического происхождения: водорослей, ракообразных – органогенные. Первые представляют собой рыхлые, сыпучие материалы: песок, щебень, гравий, глина. В результате соединения этих зерен в естественных условиях природным клеем (глинистым, кремнеземистым) образуются плотные, прочные сцементированные породы. Если в основе щебень – брекчия, гравий – конгломерат, песок – песчаник. Минералы, образованные химическим путем: доломит, известняк, гипс представляют собой плотные, прочные породы, которые нашли широкое применение в качестве сырья для получения минеральных вяжущих веществ (цемента, гипса, извести). Органогенные породы: мел, диатомит, известняк-ракушечник относительно мягкие, пористые, склонные к выветриванию и разрушению водой породы. К третьей группе горных пород относятся метаморфические. Свойства этих материалов обусловлены температурой и, в большей степени, величиной и направлением давления, способствующего формированию плотной, монолитной (многостороннее) или слоистой (одностороннее) структуры. К первым относятся мрамор, образованный из известняка, кальцит – из песчаника, ко вторым слоистые сланцы и гнейсы.

При эксплуатации на воздухе изделия из природного камня подвергаются физической, а в промышленных городах и химической коррозии. С целью защиты от разрушения применяют шлифовку и полировку поверхности, ее пропитку гидрофобными составами, пленочные полимерные покрытия, обработку составами, повышающими плотность поверхностного слоя изделия (флюатирование).

В строительстве горные породы используют для производства конструкционных, отделочных и материалов специального назначения: кислотостойких, теплоизоляционных, акустических. Большой объем добываемого сырья идет для получения искусственных материалов (керамических, стеклянных, металлических, минеральных вяжущих) и заполнителей в бетоны и растворы. Природный камень плотностью 900 – 2200 кг/м³ применяют в виде стеновых блоков для кладки наружных стен и перегородок (доломит, известняк-ракушечник, туф). Такие плотные породы как гранит, сиенит и другие используют в виде бутового камня, полученного методом скола, для возведения гидротехнических сооружений, фундаментов, стен неотапливаемых зданий. В дорожном строительстве нашли применение бортовые камни, брусчатка и булыжный камень, которые должны обладать высокой износостойкостью и морозостойкостью. Горные породы высокой декоративности (гранит, мрамор, лабрадорит) в виде плит и плиток используют для отделки фасадов, метро, переходов, стен и полов внутри зданий общественного и культурного назначения. Сведения об изученных минералах и горных породах заносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Характеристика минералов и горных пород

Исследуемые признаки	Терминология	Наблюдательные признаки
Форма	Правильная, неправильная, кубическая и др.
Размеры	Указать в мм
Цвет	Светлоокрашенная, темноокрашенная
Блеск	Яркий, мерцающий, тусклый, жирный
Строение	Кристаллическое, аморфное, стекловатое
Сложение	Плотное, пористое, слоистое, волокнистое
Поверхность раскола	Ровная, рваная, раковистая
Ребра раскола	Тупые, острые, режущие
Твердость	По шкале Мооса
Спайность	Совершенная, несовершенная
Истинная плотность	Указать в кг/м³
Минералогический состав	–