آشنایی
ویژگیهای اساسی سنگ بکر عبارت است از روابط وزنی و حجمی ، سختی (یا مقاومت در برابر
حفاری ، دوام و واکنش پذیری). مفهوم سختی ، به مقاومت مواد در برابر خراشیده شدن یا سایش اتلاق میشود. بررسیهای انجام شده وجود ارتباطهایی را بین سختی ،
چگالی ، مقاومت فشاری تک محوری و
سرعت امواج صوتی در سنگ ، مسلم ساخته است. به همین ترتیب ارتباطهایی بین سختی و سرعت حفاری و پیشروی با
ماشینهای تونل زنی یا دیگر روشهای حفاری بدست آمده است.
عوامل اصلی کنترل کننده سختی سنگ عبارتند از : نوع
کانی اصلی موجود در سنگ و میزان تجزیه ناشی از
هوازدگی سنگ. دوام به قدرت مقاومت مواد در برابر عوامل مخرب فیزیکی و شیمیایی اطلاق میشود. میزان مناسب بودن مصالح خرده سنگی مورد استفاده در
زیرسازی راهها ،
آسفالت یا بتن را با دوام آنها میسنجیم. عوامل کنترل کننده دوام یک نمونه عبارت از : کانی غالب ، شکستگیهای ریز و میزان تجزیه و هوازدگی سنگ. انواع روشهای اندازه گیری سختی و دوام سنگ را در حالت کلی بررسی میکنیم.
آزمون تعیین سختی با چکش انعکاسی اشمیت
در این آزمون یک چکش نوع L که در آزمونهای بتن بکار میرود، به توسط یک متر تحت کشش ، نیروی شخصی را بر بخشی از چکش که در مجاورت نمونه قرار داده شده وارد میکند. مقدار انرژی انعکاس یافته از فصل مشترک سنگ و چکش از روی مقدار بازگشت چکش اندازه گیری میشود. این آزمون را میتوان در آزمایشگاه یا بطور برجا (در
صحرا) و در همه جهات فضایی انجام داد.
آزمون تعیین سختی با اسکلروسکوپ شور
از این ابزار نیز در اندازه گیری سختی انعکاسی استفاده میشود. در اینجا ارتفاع انعکاس یک وزنه کوچک که در راس آن الماسی قرار گرفته و بطور قایم در یک لوله شیشهای سقوط میکند، اندازه گیری میشود و با مقایسه آن با جداولی که توسط تولید کنندگان دستگاه ارائه شده میزان سختی بدست میآید.
آزمون سختی سایشی
این آزمون بر روی یک نمونه دیسکی شکل و نازک سنگ که به مقدار مشخصی در مقابل یک چرخ ساینده میچرخد، انجام میشود. در پایان آزمون مقدار افت وزنی نمونه محاسبه میشود.
آزمون لس آنجلس
در این آزمون ذرات دارای ابعاد مشخص سنگ مورد نظر به همراه تعدادی گوی فولادی استاندارد (معمولا 12 عدد) در داخل یک استوانه فولادی ریخته شده و سپس از تعداد مشخصی چرخش استوانه (500 تا 2000 دور) مقدار افت وزنی ذرات به صورت درصد محاسبه میشود. هر چه مقدار افت حاصل کوچکتر باشد نشانه دوام بیشتر سنگ در برابر سایش است. حداکثر افت وزنی قابل قبول برای اسفالت 40 درصد و برای بتن 50 درصد است.
در سطح داخلی استوانه و در امتداد محور آن یک برجستگی وجود دارد. این برجستگی باعث میشود که در هر چرخش ، مزجهای داخل استوانه از بالا به پایین سقوط کنند. از اینرو در واقع این آزمون مقاومت در برابر سایش را تعیین نکرده بلکه مقاومت در برابر ضربه را میسنجد. در نتیجه سنگهای درشت بلور (بسیاری از
سنگهای دگرگونی و
گرانیتها) به دلیل خاصیت شکنندگیشان نتایج ضعیفی در آزمون سایش با دستگاه لوس آنجلس بدست میدهند. در صورتی که همین مصالح در کاربردهای مهندسی بازده خوبی دارند.
مقاومت سنگ در مقابل سایش در بیشتر موارد ، از جمله هرجا که مصالح در
اصطکاک دائم با یک جسم متحرک دیگر باشد (مانند سطح راهها) ، از اهمیت زیادی برخوردار است. مصالحی که مقاومت کمی در برابر سایش دارند در اثر برخورد با یکدیگر ، در طی مراحل استخراج از معدن و حمل به محل مصرف و آماده سازی ، خرد شده و درصد ذرات ریز آن ، که اجزای نامطلوب مصالح هستند، افزایش مییابد.
آزمون خرد شوندگی
یکی از روشهای تعیین دوام سنگ است. به این منظور ذرات سنگی دارای ابعاد مشخص در یک استوانه فولادی به قطر 4 اینچ ( 10 سانتیمتر) ریخته شده و سپس نمونه تحت تاثیر
بار استاتیک ، که بطور هیدرولیکی وارد میشود، قرار میگیرد (40 تن در مدت 10 دقیقه) و خرد میشود. بطور کلی مصالحی که افت وزنی کمتر از 10 درصد را نشان دهند بسیار مرغوب اند، در مقابل اعداد فراتر از 35 معرف مصالح نامناسب برای رویه راه و بسیاری از کاربردهای دیگراند.
چون با افزایش عمق ، این آزمون به تدریج حساسیت خود را از دست میدهد، لذا بکار بردن همین روش مقدار باری را که 10 درصد ذرات خرد شده ایجاد مینماید، تعیین میکنند. در آزمایش اخیر برای مستحکمترین سنگها ، باری معادل 40 تن و برای سنگهای سست ، مانند
گچ یا آجر خرد شده ، باری تا یک تن بدست میآید.
مقاومت در برابر ضربه
مقاومت مصالح در برابر بار
دینامیک (ضربه) به توسط آزمون مقاومت در برابر ضربه تعیین میشود، در اینجا به توسط چکشی با وزن مشخص که از ارتفاع ثابتی رها میشود، تعداد معلومی ضربه به مصالح وارد آورده سپس درصد ذرات خرد شده (ریزتر از الک شماره 8) را تعیین میکنیم.
از نظر عددی ، نتایج این آزمون با آزمایش مقاومت در برابر خرد شدن نزدیک است (به جز در مورد مصالح دانه ریز سیلیسی که مقاومت کمتری نسبت به ضربه دارند). تعیین این کمیت در مورد مصالح بکار گرفته شده در
راه سازی و هرجای دیگری که مصالح تحت تاثیر بار متحرک باشند، اطلاعات مناسبی از کارایی مصالح بدست میدهد.
مباحث مرتبط با عنوان
