Получите образец ТУ или ГОСТа за 3 минуты

Получите ТУ или ГОСТ на почту за 4 минуты

ГОСТ 21153.3-85* Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ

ГОСТ 21153.3-85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО СТАНДАРТАМ

Москва

 

РАЗРАБОТАН Министерством угольной промышленности СССР, Академией
наук СССР, Министерством геологии СССР, Академией наук УССР, Академией наук
Киргиз. ССР, Министерством высшего и среднего специального образования СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.М. Карташов, Г.В. Михеев, Б.В. Матвеев, С.И. Войцеховская, М.П.
Мохначев, С.Е. Чирков, И.А. Соломина, Л.Г. Медведев, Р.И. Тедер, К. А-К.
Вайтекунас, В.В. Фромм, Б.М. Усаченко, В.В. Виноградов, В.П. Чередниченко, В.А.
Мансуров, Г.Я. Новик, И.Ю. Буров, В.Н. Морозов, В.Д. Христолюбов.

ВНЕСЕН Министерством угольной промышленности СССР

Зам. министра Г.И. Нуждихин

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного
комитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. № 3731

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

Методы определения
предела прочности
при одноосном растяжении

Rocks. Methods for determination
uniaxial tensile strength

ГОСТ
21153.3-85

Взамен
ГОСТ 21153.3-75,
ГОСТ 21153.4-75

Постановлением
Государственного комитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. № 3731 срок
действия установлен

с
01.01. 87

до
01.017.92

Несоблюдение
стандарта преследуется по закону

Настоящий
стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при
одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методы
определения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам,
изготовляемым из представительной породной пробы:

метод
разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;

метод
разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;

метод
разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;

метод
комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.

Стандарт не
распространяется на мерзлые горные породы.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ
ОБРАЗЦОВ ПРЯМЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ

Метод
предназначен для определения предела прочности породы по слабейшему поперечному
сечению образца при одноосном растяжении в направлении его оси — заданном
относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность
метода заключается в проведении испытаний цилиндрических или призматических
образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении разрушающей силы
при продольном растяжении образца через стальные обоймы загрузочного
устройства.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.1. Метод отбора проб

1.1.1.
Отбор проб — по ГОСТ 21153.0-75
со следующими дополнениями:

размеры и
объем породной пробы должны обеспечивать изготовление образцов необходимого
количества, размеров и ориентировки относительно слоистости, указанных в п.п. 1.3.1, 1.3.3
и 1.3.6; допускается производить
консервацию проб полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемыми
материалами, не вступающими во взаимодействие с породой;

при отборе
проб гигроскопических пород (каменные соли, аргиллиты и т.п.) дополнительно
отбирают несколько кусков размером не менее 30´30´10
мм и общей массой не менее 200 г для определения исходной влажности пробы и
сразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкой
лентой. Определение влажности — по ГОСТ
5180-75. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.2. Оборудование, инструменты и материалы

1.2.1.
Для проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

станок
обдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским чугунным диском, вращающимся
вокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа 31710, станок
токарный по ГОСТ 440-81 — для изготовления образцов;

машины
испытательные или прессы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8905-82 и ГОСТ 9753-81, максимальное усилие которых не менее чем на 20 — 30 % превышает
предельную нагрузку на образец;

устройство
нагрузочное, обеспечивающее центральное и соосное приложение растягивающего
усилия к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) и исключающее
передачу от захватов испытательной машины к образцу усилий, вызывающих его
изгиб и кручение;

скрепляющий
материал (эпоксидный клей, сплав Вуда или другие склеивающие или скрепляющие
вещества) — для скрепления образца с обоймами нагрузочного устройства.

1.3. Подготовка к испытанию

1.3.1.
Образцы изготовляют из штуфов или кернов, составляющих пробу, выбуриванием на
буровом станке или вырезанием на камнерезной машине с ориентировкой длины
образца относительно слоистости породы в соответствии с целью проведения
испытания.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.3.2.
Образцы из негигроскопических пород изготовляют с применением промывочной
жидкости.

Образцы из
гигроскопических пород изготовляют без применения промывочной жидкости и до
начала испытания хранят в эксикаторе.

1.3.3.
Размеры образцов выбирают по табл. 1.

Таблица 1

Параметр образца

Размеры

предпочтительные

допускаемые

Цилиндры, диаметр d, мм

42 ± 2

От 30 до 60 включ.

Призмы, сторона квадрата а, мм

40 ± 1

От 20 до 60 включ.

m не менее

2

1

Примечание. m — отношение длины рабочей
части образца (между обоймами нагрузочного устройства) к его диаметру (d)
или стороне квадрата (а).

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

Измерения
производят штангенциркулем с погрешностью не более ± 0,1 мм. Диаметр (сторону
квадрата) измеряют в трех местах по длине образца (в середине и у торцов) в
двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров
(сторон квадрата) по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметр
принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

1.3.4.
Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всей
длине. Допуск прямолинейности рабочей части образца 0,5 мм. Допускаемая
шероховатость — не более 0,2 мм.

1.3.5.
Подготовленные для испытания образцы должны иметь одинаковые размеры.
Допускаются отклонения расчетных значений диаметра (стороны квадрата) каждого
образца от его среднего арифметического значения по всем образцам выборки не
более 2 мм.

1.3.6.
Количество  образцов должно быть не
менее 6 и обеспечивать относительную погрешность результатов испытания не более
20 % при надежности не ниже 0,8.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.4. Проведение испытания

1.4.1.
Концевые части боковой поверхности образца соединяют скрепляющим материалом с
обоймами нагрузочного устройства, обеспечивая совместно сборкой центрирование
образца в обоймах и их соосность (см. приложение 1).

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.4.2. После
затвердения скрепляющего материала образец, смонтированный в нагрузочном
устройстве, помещают в испытательную машину и нагружают до разрушения
равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

1.4.3.
Записывают величину разрушающей силы Р в килоньютонах, зафиксированную
силоизмерителем испытательной машины (пресса).

1.4.4.
При необходимости определяют влажность пробы непосредственно при испытании. Для
этого обломки образцов помещащают в бюксы не позже чем через 10 мин после
выполнения испытаний и взвешивают. Дальнейшие операции — по ГОСТ 5180-75. Влажность фиксируют в журнале испытаний.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Предел
прочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р
разрушающая сила, кН;

S — площадь поперечного
сечения образца, см2.

1.5.2.
Обработку результатов испытаний n образцов производят в следующем порядке.

Вычисляют
среднее арифметическое значение по пробе предела прочности , среднее квадратическое отклонение  и коэффициент
вариации V:

;

;

.

Определение
фактической надежности  результатов испытаний
и уточнение необходимого числа образцов производят согласно рекомендуемому приложению 2.

1.5.3.
Вычисления производят с точностью округления:

частных
значений и среднего арифметического значения, а также среднего квадратического
отклонения предела прочности — до 0,01 МПа, при этом значения менее 10 МПа
оставляют без изменения, а значения более 10 МПа округляют до 0,10 МПа;

значений
коэффициента вариации — до 1 %.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
СЖАТИЕМ ПО ОБРАЗУЮЩИМ

Метод
предназначен для массовых испытаний с целью определения предела прочности
горной породы по заданному сечению образца при одноосном растяжении в
направлении, заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность
метода заключается в проведении испытаний цилиндрических образцов. Испытание
каждого образца заключается в измерении значения разрушающей силы, приложенной
через стальные встречно направленные плиты или клинья нагрузочного устройства к
образующим образца на его диаметральном сечении ориентированном заданным
способом относительно сложения (слоистости) породы.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.1. Метод отбора проб

2.1.1. Отбор проб
— по п. 1.1.1 со следующим дополнением:

размеры и
объем породной пробы выбирают с учетом требований п.п. 1.3.1, 1.3.6 и 2.3.2.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.2. Оборудование, инструменты и материалы

2.2.1.
Для проведения испытаний применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

оборудование
для изготовления образцов, машины испытательные или прессы по п. 1.2.1;

плиты стальные
толщиной не менее 0,3 диаметра образца с плоскими рабочими поверхностями
(отклонение от плоскостности не более 0,02 мм); клинья стальные с радиусом
закругления, равным (5±1) мм (черт. 1).
Длина плит и клиньев — на 3-5 мм больше длины образца. Класс шероховатости
рабочих поверхностей плит и клиньев — не ниже 7 по ГОСТ 2789-73, твердость ;

цилиндрический
сегментный шарнир по черт. 1 или любой
другой конструкции применяют как обязательный при отсутствии на испытательной
машине верхней подвесной сферической плиты и располагают между опорой испытательной
машины и плитой (клином).

1 — нижняя плита (нижний
клин); 2 — образец;
3 — верхняя плита (верхний клин); 4 — сегмент.

Черт.
1

2.3. Подготовка к испытанию

2.3.1.
Требования к изготовлению образцов — по п. п.
1.3.1 и 1.3.2.

2.3.2.
Размеры образцов должны соответствовать указанным в табл. 2.

Таблица 2

Параметр образца

Размеры

предпочтительные

допускаемые

Диаметр d, мм

42 ± 2

От 30 до 80 включ.

m

1,0 ± 0,1

От 0,7 до 1,1 включ.

Примечание. m — отношение длины образца к
его диаметру.

Требования к
измерениям и допускаемые отклонения — по п. 1.3.3.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.3.3.
Образующая боковой поверхности образца должна быть прямолинейной по всей длине.
Отклонения от прямолинейности — не более 0,2 мм. Допускаемая шероховатость
поверхности — не более 0,5 мм. На каждом образце должно быть намечено
карандашом сечение задаваемого раскола образца (разрыва породы).

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.3.4.
Образцы, подготовленные для испытания, должны иметь одинаковые размеры.
Допускаются отклонения расчетных значений диаметра и длины каждого образца от
их средних арифметических значений по всем образцам выборки не более 1 мм.

2.3.5.
Количество образцов — по п. 1.3.6.

2.4. Проведение испытания.

2.4.1. Образец
размещают в центре опорной плиты испытательной машины (пресса) между
плитами-прокладками либо между клиньями.

2.4.2. Образец
между клиньями (плитами) размещают так, чтобы ось образца и линии касания к
нему клиньев (плит) находились в плоскости задаваемого раскола (разрыва
породы). Отклонение от плоскостности не более 0,5 мм.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.4.3. Образец
нагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.4.4.
Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3 и 1.4.4.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Предел
прочности при одноосном растяжении в заданном относительно строения породы
направлении () в МПа для каждого образца выборки вычисляют по формуле

,

где Р — разрушающая сила, кН;

S
площадь разрыва образца, равная произведению его диаметра, на длину, см2.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.5.2.
Обработка результатов испытаний образцов и погрешность вычислений — по п.п. 1.5.2 и 1.5.3.

3. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
ВСТРЕЧНЫМИ СФЕРИЧЕСКИМИ ИНДЕНТОРАМИ

Метод
предназначен для исследовательских и массовых испытаний горных пород в
лабораторных и полевых условиях с целью определения предела прочности при
одноосном растяжении в направлении, перпендикулярном к слабейшему сечению,
проходящему через ось нагружения образца.

Сущность
метода заключается в измерении разрушающей силы, приложенной к образцу через
стальные встречно направленные сферические инденторы.

3.1. Метод отбора проб

3.1.1. Отбор
проб — по п. 1.1.1 со следующим
дополнением:

размеры и
объем проб выбирают с учетом требований по п.п.
3.3.2, 3.3.3 и 3.3.6.

3.2. Оборудование, инструменты и материалы

3.2.1. Для
проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

оборудование
для изготовления образцов по п. 1.2.1, а
также машины шлифовально-заточные любой конструкции с электроприводом или
ручным приводом, молоток геологический, тиски слесарные и набор слесарных
напильников;

машины
испытательные и прессы по п. 1.2.1 или
машину испытательную переносную типа БУ39;

устройство
установочное по черт. 2 или любой другой
конструкции, размещаемое на опорной плите испытательной машины (пресса) и
обеспечивающее соосное (отклонение от соосности не более 0,1 мм) приложение к
образцу через стальные сферические иденторы диаметром (15 ±
0,05) мм с твердостью ;

бумагу
масштабно-координатную по ГОСТ 334-73 — для нанесения контура поверхности
разрыва образца неправильной формы.

1 — корпус; 2 — нижний шток;
3 —
вкладыш; 4 — индентор; 5 — верхний
шток

Черт.
2

3.3. Подготовка к испытанию

3.3.1.
Требования к изготовлению образцов — по п.п.
1.3.1 и 1.3.2 со следующим
дополнением: образцы неправильной формы подготавливают откалыванием,
отпиливанием или подшлифовкой, используя любое подходящее оборудование.

3.3.2.
Размеры образцов и места их нагружения встречными инденторами должны быть
такими, чтобы площадь поверхности разрыва (раскола) была не менее 3 и не более
100 см2. Предпочтительно — (15±3) см2. При
этом площади по поверхности раскола образцов одной выборки не должны отличаться
более чем в два раза. Места нагружения инденторами намечают карандашом.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

3.3.3.
Высота образцов (расстояние между точками приложения нагрузки) должна быть не
менее 10 мм.

Максимальные и
минимальные линейные размеры образцов в пределах поверхности разрыва должны
отличаться не более чем в 5 раз.

3.3.4.
Ось нагружения образца инденторами должна быть ориентирована относительно
строения (слоистости) породы в соответствии с заданным направлением растяжения
породы и должна быть удалена от ближайшей боковой поверхности образца на
расстояние не меньшее половины высоты образца.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

3.3.5.
Для устойчивого положения между инденторами образца неправильной формы на двух
противоположных его поверхностях непосредственно в местах предполагаемого
контакта с инденторами выбирают или подготавливают любыми средствами примерно
параллельные площадки не менее 10´10 мм.

3.3.6.
Количество образцов правильной формы должно быть не менее 6, а неправильной
не менее 10, при условии обеспечения надежности  результатов не ниже
80 % и относительной погрешности  не более 30 %.

3.4. Проведение испытания

3.4.1. Образец
устанавливают между инденторами в соответствии с п.п. 3.3.4 и 3.3.5.
Наиболее рациональные схемы установки образцов приведены на черт. 3.

Черт.
3

3.4.2. Образец
нагружают до разрушения равномерно со скоростью 0,1 — 0,5 кН/с. Испытание
признают действительным при разрыве образца на две части по поверхности,
проходящей через ось нагружения.

3.4.3. Определяют
величину площади поверхности разрыва образца в квадратных сантиметрах.

3.4.4.
Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3 и 1.4.4.

3.5. Обработка результатов

3.5.1. Предел
прочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р — разрушающая сила, кН;

S — площадь поверхности
разрушения образца, см2.

К — безразмерный масштабный коэффициент, принимаемый равным
1.00 при S=(15±3) см2.
Для других значений S
коэффициент К устанавливается по табл. 3.

Таблица 3

S, см2

3

4

5

8

10

15

20

К

0,67

0,72

0,76

0,85

0,90

1,00

1,08

S, см2

30

35

40

45

50

80

100

К

1,19

1,24

1,28

1,32

1,35

1,52

1,61

3.5.2.
Обработку результатов испытаний n образцов производят в соответствии с п. 1.5.2.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

3.5.3.
Вычисление площади поверхности разрыва образцов неправильной формы производят с
погрешностью до 0,10 см2, а образцов правильной формы — до 0,01 см2,
округляют до 0,10 см2.

Погрешность
остальных вычислений и округлений — по п.
1.5.3.

4. МЕТОД КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ ПРОЧНОСТИ
ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ И СЖАТИИ

Метод
предназначен для массовых испытаний горных пород с целью комплексного
определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии в заданном
относительно строения (слоистости) породы направлении.

Сущность
метода определения предела прочности при растяжении заключается в измерении
разрушающей силы при многократном раскалывании образцов пластинчатой и
брусчатой формы и определения предела прочности при сжатии — в измерении
разрушающей силы сжатия полученных при раскалывании образцов кубообразной
формы.

Особенность
метода заключается в определении пределов прочности при растяжении и сжатии на
одной пробе.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

4.1. Метод отбора проб

4.1.1. Отбор
проб — по п. 1.1.1 со следующим
дополнением: размеры проб должны обеспечивать изготовление образцов
необходимого размера и количеств, указанных в п.п.
4.3.2 и 4.3.6.

4.2. Оборудование, инструменты и материалы

4.2.1. Для
проведения испытания применяют оборудование, указанное в п. 2.2.1, и плиты стальные и устройства установочные по ГОСТ 21153.2-84.

4.3. Подготовка к испытанию

4.3.1. Общие
технологические требования к изготовлению образцов — по п. 1.3.2.

4.3.2.
Размеры образцов должны соответствовать указанным в табл. 4.

Таблица 4

Параметр образца

Размеры, мм

предпочтительные

допускаемые

Поперечные размеры
пластины произвольного очертания в плане (диаметр диска), не менее

60´60

40´40

Толщина

20 ± 1

От 20 до 30 включ.

Образцы
для испытания многократным раскалыванием изготовляют на камнерезной машине,
отрезая в заданном относительно строения (слоистости) породы направлении от
кернов диски или от штуфов пластины.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

4.3.3.
Торцовые поверхности образца должны быть плоскими и параллельными друг другу.
Отклонение от плоскостности — не более 0,1 мм и от параллельности — не более
0,5 мм по диаметру или минимальному размеру образца.

4.3.4. Для
испытания на сжатие используют кубообразные образцы, полученные в процессе
раскалывания, с ребром, равным толщине пластины (диска) с допускаемыми
отклонениями не более ± 2 мм.

4.3.5. На
одной из плоскостей образца карандашом наносят квадратную сетку со стороной, равной
толщине пластины, а торец диска диаметром 40-60 мм делят на четыре части двумя
взаимно перпендикулярными диаметрами.

4.3.6.
Количество образцов должно обеспечивать надежность результатов  не ниже 80 % при
относительной погрешности  не более 30 %.

4.4. Проведение испытания

4.4.1. Испытание
раскалыванием

4.4.1.1.
Образец помещают между клиньями, совмещая лезвия клиньев с одной из линий,
нанесенной на образец сетки.

4.4.1.2.
Приводя испытательную машину или пресс в действие, нагружают образец равномерно
со скоростью 1-5 МПа/с до раскалывания сначала на бруски, затем по поперечным
линиям на кубики полуправильной формы (две грани параллельные, шлифованные, а
четыре грани образовались при раскалывании). Диски диаметром 40-60 мм
раскалывают на четыре части.

4.4.1.3. При
каждом раскалывании образца записывают разрушающую силу Р в килоньютонах
и среднюю длину линии раскола в сантиметрах, которую измеряют штангенциркулем с
погрешностью не более ± 0,05 см.

4.4.1.4. Для
определения предела прочности при одноосном растяжении учитывают результаты
испытаний, проведенных по линии раскола длиной не менее 20 мм, отстоящей от
края пластины не менее чем на 0,5 ее толщины

4.4.2. Испытание
сжатием

4.4.2.1.
Испытание сжатием проводят после окончания испытания раскалыванием.

4.4.2.2.
Образец кубообразной формы с предварительно замеренными линейными размерами
параллельных торцов помещают одним торцом в центре нижней опорной плиты
испытательной машины (пресса) между стальными плитами или в установочном
устройстве и нагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

4.4.2.3.
Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3. и 1.4.4.

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Предел
прочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р
разрушающая сила, кН;

l — средняя длина линии
раскола образца, см;

b — толщина пластины
(диска), см.

4.5.2. Предел
прочности при одноосном сжатии () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р
разрушающая сила, кН;

S — средняя
площадь поперечного сечения образца, равная полусумме площадей верхнего и
нижнего торцов образца до его разрушения, см2.

4.5.3.
Обработка результатов испытаний образцов и погрешность вычислений — в
соответствии с п.п. 1.5.2 и 1.5.3.

При обработке
результатов определения предела прочности при одноосном растяжении породы в
качестве числа проведенных единичных определений принимают общее число
выполненных расколов.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ
1

Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ
СХЕМА ЦЕНТРИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОБРАЗЦА В ОБОЙМАХ НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

1. На концы
образца 1 (см. чертеж) надевают обоймы 2.

1 — образец; 2 — обойма; 3 —
центрирующее кольцо;
4 — направляющая; 5 — скрепляющий материал

2.
Для центрирования образца в обоймах устанавливают центрирующие кольца 3,
обеспечивающие установку образца в обоймах с отклонением от центра, не
превышающим требований п. 1.2.1
настоящего стандарта.

3. Обоймы
цилиндрические, имеют одинаковый наружный диаметр.

4. Для
обеспечения требуемой соосности обоймы в сборе с образцом помещают в
направляющую 4 центрирующего устройства. Центрирование обойм осуществляют по
наружному диаметру.

5. Обоймы
прижимают к направляющей зажимом любой конструкции.

6. В полости
боковой поверхности образца и внутренней поверхностью обойм заливают
расплавленный сплав Вуда 5 или другой скрепляющий материал.

7. После
затвердения скрепляющего материала зажим освобождают, образец с обоймами
снимают с направляющей центрирующего устройства и с помощью соединительных
элементов любой конструкции, обеспечивающих выполнение требований п. 1.2.1 настоящего стандарта, устанавливают
в испытательной машине.

8.
Растягивающее усилие от испытательной машины передается к образцу через обоймы.

ПРИЛОЖЕНИЕ
2

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
НАДЕЖНОСТИ И ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИСПЫТАНИЯ, УТОЧНЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ОБРАЗЦОВ

Значение фактической
надежности  результатов испытания
устанавливают по таблице по заданному максимальному значению относительной
погрешности  (см. п.п. 1.3.6, 3.3.6, 4.3.6 настоящего стандарта), вычисленному
значению коэффициента вариации V и числу испытанных образцов n.

Если
определенное таким образом значение надежности  меньше заданного, то
испытывают дополнительное число образцов, которое устанавливают о таблице.
После испытания обработку результатов (см. п.
1.5.2) повторяют для нового числа образцов.

При невозможности испытания дополнительного числа образцов принимают
заданное значение надежности  и по таблице
устанавливают фактическую относительную погрешность  оценки средней
точности по пробе.

Значение отношения

Надежность, %, при числе
образцов

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0,4

33

44

52

58

63

66

70

74

76

79

81

0,6

45

59

68

75

80

84

87

89

91

92

94

0,8

54

71

79

85

90

92

94

96

96

98

98

1,0

61

77

86

91

94

96

97

98

99

99

99

1,2

66

82

90

94

96

98

99

99

100

100

100

1,4

70

86

93

96

98

99

99

100

100

100

100

1,6

73

89

95

98

99

99

100

100

100

100

100

 

1 Метод разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением
2 Метод разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим
3 Метод разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами
4 Метод комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии
Приложение 1 Принципиальная схема центрирования и закрепления образца в обоймах нагрузочного устройства
Приложение 2 Определение надежности и погрешности результатов испытания, уточнение необходимого числа образцов

Николай Иванов

Эксперт по стандартизации и метрологии! Разрешительная и нормативная документация.

Оцените автора
Все-ГОСТЫ РУ
Добавить комментарий

ГОСТ 21153.3-85 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ

ГОСТ 21153.3-85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН Министерством угольной промышленности СССР, Академиейнаук СССР, Министерством геологии СССР, Академией наук УССР, Академией наукКиргиз. ССР, Министерством высшего и среднего специального образования СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.М. Карташов, Г.В. Михеев, Б.В. Матвеев, С.И. Войцеховская, М.П.Мохначев, С.Е. Чирков, И.А. Соломина, Л.Г. Медведев, Р.И. Тедер, К. А-К.Вайтекунас, В.В. Фромм, Б.М. Усаченко, В.В. Виноградов, В.П. Чередниченко, В.А.Мансуров, Г.Я. Новик, И.Ю. Буров, В.Н. Морозов, В.Д. Христолюбов.

ВНЕСЕН Министерством угольной промышленности СССР

Зам. министра Г.И. Нуждихин

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственногокомитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. № 3731

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

Методы определения предела прочности
при одноосном растяжении

Rocks. Methods for determination
uniaxial tensile strength

ГОСТ
21153.3-85

Взамен
ГОСТ 21153.3-75,
ГОСТ 21153.4-75

ПостановлениемГосударственного комитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. № 3731 срокдействия установлен

с01.01. 87

до01.017.92

Несоблюдениестандарта преследуется по закону

Настоящийстандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности приодноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методыопределения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам,изготовляемым из представительной породной пробы:

методразрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;

методразрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;

методразрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;

методкомплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.

Стандарт нераспространяется на мерзлые горные породы.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ
ОБРАЗЦОВ ПРЯМЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ

Методпредназначен для определения предела прочности породы по слабейшему поперечномусечению образца при одноосном растяжении в направлении его оси — заданномотносительно сложения (слоистости) породы.

Сущностьметода заключается в проведении испытаний цилиндрических или призматическихобразцов. Испытание каждого образца заключается в измерении разрушающей силыпри продольном растяжении образца через стальные обоймы загрузочногоустройства.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1.1. Метод отбора проб

1.1.1.Отбор проб — по ГОСТ 21153.0-75со следующими дополнениями:

размеры иобъем породной пробы должны обеспечивать изготовление образцов необходимогоколичества, размеров и ориентировки относительно слоистости, указанных в п.п. 1.3.1, 1.3.3и 1.3.6; допускается производитьконсервацию проб полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемымиматериалами, не вступающими во взаимодействие с породой;

при отборепроб гигроскопических пород (каменные соли, аргиллиты и т.п.) дополнительноотбирают несколько кусков размером не менее 30´30´10мм и общей массой не менее 200 г для определения исходной влажности пробы исразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкойлентой. Определение влажности — по ГОСТ5180-75. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1.2. Оборудование, инструменты и материалы

1.2.1.Для проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

станокобдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским чугунным диском, вращающимсявокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа 31710, станоктокарный по ГОСТ 440-81 — для изготовления образцов;

машиныиспытательные или прессы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8905-82 и ГОСТ9753-81, максимальное усилие которых не менее чем на 20 — 30 % превышаетпредельную нагрузку на образец;

устройствонагрузочное, обеспечивающее центральное и соосное приложение растягивающегоусилия к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) и исключающеепередачу от захватов испытательной машины к образцу усилий, вызывающих егоизгиб и кручение;

скрепляющийматериал (эпоксидный клей, сплав Вуда или другие склеивающие или скрепляющиевещества) — для скрепления образца с обоймами нагрузочного устройства.

1.3. Подготовка к испытанию

1.3.1.Образцы изготовляют из штуфов или кернов, составляющих пробу, выбуриванием набуровом станке или вырезанием на камнерезной машине с ориентировкой длиныобразца относительно слоистости породы в соответствии с целью проведенияиспытания.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1.3.2.Образцы из негигроскопических пород изготовляют с применением промывочнойжидкости.

Образцы изгигроскопических пород изготовляют без применения промывочной жидкости и доначала испытания хранят в эксикаторе.

1.3.3.Размеры образцов выбирают по табл. 1.

Таблица 1

Параметр образца

Размеры

предпочтительные

допускаемые

Цилиндры, диаметр d, мм

42 ± 2

От 30 до 60 включ.

Призмы, сторона квадрата а, мм

40 ± 1

От 20 до 60 включ.

m не менее

2

1

Примечание. m — отношение длины рабочейчасти образца (между обоймами нагрузочного устройства) к его диаметру (d)или стороне квадрата (а).

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

Измеренияпроизводят штангенциркулем с погрешностью не более ± 0,1 мм. Диаметр (сторонуквадрата) измеряют в трех местах по длине образца (в середине и у торцов) вдвух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров(сторон квадрата) по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметрпринимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

1.3.4.Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всейдлине. Допуск прямолинейности рабочей части образца 0,5 мм. Допускаемаяшероховатость — не более 0,2 мм.

1.3.5.Подготовленные для испытания образцы должны иметь одинаковые размеры.Допускаются отклонения расчетных значений диаметра (стороны квадрата) каждогообразца от его среднего арифметического значения по всем образцам выборки неболее 2 мм.

1.3.6.Количество образцов должно быть неменее 6 и обеспечивать относительную погрешность результатов испытания не более20 % при надежности не ниже 0,8.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1.4. Проведение испытания

1.4.1.Концевые части боковой поверхности образца соединяют скрепляющим материалом собоймами нагрузочного устройства, обеспечивая совместно сборкой центрированиеобразца в обоймах и их соосность (см. приложение 1).

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1.4.2. Послезатвердения скрепляющего материала образец, смонтированный в нагрузочномустройстве, помещают в испытательную машину и нагружают до разрушенияравномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

1.4.3.Записывают величину разрушающей силы Р в килоньютонах, зафиксированнуюсилоизмерителем испытательной машины (пресса).

1.4.4.При необходимости определяют влажность пробы непосредственно при испытании. Дляэтого обломки образцов помещащают в бюксы не позже чем через 10 мин послевыполнения испытаний и взвешивают. Дальнейшие операции — по ГОСТ 5180-75. Влажность фиксируют в журнале испытаний.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Пределпрочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р -разрушающая сила, кН;

S — площадь поперечногосечения образца, см2.

1.5.2.Обработку результатов испытаний n образцов производят в следующем порядке.

Вычисляютсреднее арифметическое значение по пробе предела прочности , среднее квадратическое отклонение и коэффициентвариации V:

;

;

.

Определениефактической надежности результатов испытанийи уточнение необходимого числа образцов производят согласно рекомендуемому приложению 2.

1.5.3.Вычисления производят с точностью округления:

частныхзначений и среднего арифметического значения, а также среднего квадратическогоотклонения предела прочности — до 0,01 МПа, при этом значения менее 10 МПаоставляют без изменения, а значения более 10 МПа округляют до 0,10 МПа;

значенийкоэффициента вариации — до 1 %.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
СЖАТИЕМ ПО ОБРАЗУЮЩИМ

Методпредназначен для массовых испытаний с целью определения предела прочностигорной породы по заданному сечению образца при одноосном растяжении внаправлении, заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущностьметода заключается в проведении испытаний цилиндрических образцов. Испытаниекаждого образца заключается в измерении значения разрушающей силы, приложеннойчерез стальные встречно направленные плиты или клинья нагрузочного устройства кобразующим образца на его диаметральном сечении ориентированном заданнымспособом относительно сложения (слоистости) породы.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.1. Метод отбора проб

2.1.1. Отбор проб- по п. 1.1.1 со следующим дополнением:

размеры иобъем породной пробы выбирают с учетом требований п.п. 1.3.1, 1.3.6 и 2.3.2.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.2. Оборудование, инструменты и материалы

2.2.1.Для проведения испытаний применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

оборудованиедля изготовления образцов, машины испытательные или прессы по п. 1.2.1;

плиты стальныетолщиной не менее 0,3 диаметра образца с плоскими рабочими поверхностями(отклонение от плоскостности не более 0,02 мм); клинья стальные с радиусомзакругления, равным (5±1) мм (черт. 1).Длина плит и клиньев — на 3-5 мм больше длины образца. Класс шероховатостирабочих поверхностей плит и клиньев — не ниже 7 по ГОСТ 2789-73, твердость ;

цилиндрическийсегментный шарнир по черт. 1 или любойдругой конструкции применяют как обязательный при отсутствии на испытательноймашине верхней подвесной сферической плиты и располагают между опорой испытательноймашины и плитой (клином).

1 — нижняя плита (нижнийклин); 2 — образец;
3 — верхняя плита (верхний клин); 4 — сегмент.

Черт.1

2.3. Подготовка к испытанию

2.3.1.Требования к изготовлению образцов — по п. п.1.3.1 и 1.3.2.

2.3.2.Размеры образцов должны соответствовать указанным в табл. 2.

Таблица 2

Параметр образца

Размеры

предпочтительные

допускаемые

Диаметр d, мм

42 ± 2

От 30 до 80 включ.

m

1,0 ± 0,1

От 0,7 до 1,1 включ.

Примечание. m — отношение длины образца кего диаметру.

Требования кизмерениям и допускаемые отклонения — по п. 1.3.3.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.3.3.Образующая боковой поверхности образца должна быть прямолинейной по всей длине.Отклонения от прямолинейности — не более 0,2 мм. Допускаемая шероховатостьповерхности — не более 0,5 мм. На каждом образце должно быть намеченокарандашом сечение задаваемого раскола образца (разрыва породы).

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.3.4.Образцы, подготовленные для испытания, должны иметь одинаковые размеры.Допускаются отклонения расчетных значений диаметра и длины каждого образца отих средних арифметических значений по всем образцам выборки не более 1 мм.

2.3.5.Количество образцов — по п. 1.3.6.

2.4. Проведение испытания.

2.4.1. Образецразмещают в центре опорной плиты испытательной машины (пресса) междуплитами-прокладками либо между клиньями.

2.4.2. Образецмежду клиньями (плитами) размещают так, чтобы ось образца и линии касания кнему клиньев (плит) находились в плоскости задаваемого раскола (разрывапороды). Отклонение от плоскостности не более 0,5 мм.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.4.3. Образецнагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.4.4.Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3 и 1.4.4.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Пределпрочности при одноосном растяжении в заданном относительно строения породынаправлении () в МПа для каждого образца выборки вычисляют по формуле

,

где Р — разрушающая сила, кН;

S -площадь разрыва образца, равная произведению его диаметра, на длину, см2.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

2.5.2.Обработка результатов испытаний образцов и погрешность вычислений — по п.п. 1.5.2 и 1.5.3.

3. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
ВСТРЕЧНЫМИ СФЕРИЧЕСКИМИ ИНДЕНТОРАМИ

Методпредназначен для исследовательских и массовых испытаний горных пород влабораторных и полевых условиях с целью определения предела прочности приодноосном растяжении в направлении, перпендикулярном к слабейшему сечению,проходящему через ось нагружения образца.

Сущностьметода заключается в измерении разрушающей силы, приложенной к образцу черезстальные встречно направленные сферические инденторы.

3.1. Метод отбора проб

3.1.1. Отборпроб — по п. 1.1.1 со следующимдополнением:

размеры иобъем проб выбирают с учетом требований по п.п.3.3.2, 3.3.3 и 3.3.6.

3.2. Оборудование, инструменты и материалы

3.2.1. Дляпроведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

оборудованиедля изготовления образцов по п. 1.2.1, атакже машины шлифовально-заточные любой конструкции с электроприводом илиручным приводом, молоток геологический, тиски слесарные и набор слесарныхнапильников;

машиныиспытательные и прессы по п. 1.2.1 илимашину испытательную переносную типа БУ39;

устройствоустановочное по черт. 2 или любой другойконструкции, размещаемое на опорной плите испытательной машины (пресса) иобеспечивающее соосное (отклонение от соосности не более 0,1 мм) приложение кобразцу через стальные сферические иденторы диаметром (15 ±0,05) мм с твердостью ;

бумагумасштабно-координатную по ГОСТ 334-73 — для нанесения контура поверхностиразрыва образца неправильной формы.

1 — корпус; 2 — нижний шток;3 —
вкладыш; 4 — индентор; 5 — верхний
шток

Черт.2

3.3. Подготовка к испытанию

3.3.1.Требования к изготовлению образцов — по п.п.1.3.1 и 1.3.2 со следующимдополнением: образцы неправильной формы подготавливают откалыванием,отпиливанием или подшлифовкой, используя любое подходящее оборудование.

3.3.2.Размеры образцов и места их нагружения встречными инденторами должны бытьтакими, чтобы площадь поверхности разрыва (раскола) была не менее 3 и не более100 см2. Предпочтительно — (15±3) см2. Приэтом площади по поверхности раскола образцов одной выборки не должны отличатьсяболее чем в два раза. Места нагружения инденторами намечают карандашом.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

3.3.3.Высота образцов (расстояние между точками приложения нагрузки) должна быть неменее 10 мм.

Максимальные иминимальные линейные размеры образцов в пределах поверхности разрыва должныотличаться не более чем в 5 раз.

3.3.4.Ось нагружения образца инденторами должна быть ориентирована относительностроения (слоистости) породы в соответствии с заданным направлением растяженияпороды и должна быть удалена от ближайшей боковой поверхности образца нарасстояние не меньшее половины высоты образца.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

3.3.5.Для устойчивого положения между инденторами образца неправильной формы на двухпротивоположных его поверхностях непосредственно в местах предполагаемогоконтакта с инденторами выбирают или подготавливают любыми средствами примернопараллельные площадки не менее 10´10 мм.

3.3.6.Количество образцов правильной формы должно быть не менее 6, а неправильнойне менее 10, при условии обеспечения надежности результатов не ниже80 % и относительной погрешности не более 30 %.

3.4. Проведение испытания

3.4.1. Образецустанавливают между инденторами в соответствии с п.п. 3.3.4 и 3.3.5.Наиболее рациональные схемы установки образцов приведены на черт. 3.

Черт.3

3.4.2. Образецнагружают до разрушения равномерно со скоростью 0,1 — 0,5 кН/с. Испытаниепризнают действительным при разрыве образца на две части по поверхности,проходящей через ось нагружения.

3.4.3. Определяютвеличину площади поверхности разрыва образца в квадратных сантиметрах.

3.4.4.Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3 и 1.4.4.

3.5. Обработка результатов

3.5.1. Пределпрочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р — разрушающая сила, кН;

S — площадь поверхностиразрушения образца, см2.

К — безразмерный масштабный коэффициент, принимаемый равным1.00 при S=(15±3) см2.Для других значений Sкоэффициент К устанавливается по табл. 3.

Таблица 3

S, см2

3

4

5

8

10

15

20

К

0,67

0,72

0,76

0,85

0,90

1,00

1,08

S, см2

30

35

40

45

50

80

100

К

1,19

1,24

1,28

1,32

1,35

1,52

1,61

3.5.2.Обработку результатов испытаний n образцов производят в соответствии с п. 1.5.2.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

3.5.3.Вычисление площади поверхности разрыва образцов неправильной формы производят спогрешностью до 0,10 см2, а образцов правильной формы — до 0,01 см2,округляют до 0,10 см2.

Погрешностьостальных вычислений и округлений — по п.1.5.3.

4. МЕТОД КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ ПРОЧНОСТИ
ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ И СЖАТИИ

Методпредназначен для массовых испытаний горных пород с целью комплексногоопределения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии в заданномотносительно строения (слоистости) породы направлении.

Сущностьметода определения предела прочности при растяжении заключается в измеренииразрушающей силы при многократном раскалывании образцов пластинчатой ибрусчатой формы и определения предела прочности при сжатии — в измеренииразрушающей силы сжатия полученных при раскалывании образцов кубообразнойформы.

Особенностьметода заключается в определении пределов прочности при растяжении и сжатии наодной пробе.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

4.1. Метод отбора проб

4.1.1. Отборпроб — по п. 1.1.1 со следующимдополнением: размеры проб должны обеспечивать изготовление образцовнеобходимого размера и количеств, указанных в п.п.4.3.2 и 4.3.6.

4.2. Оборудование, инструменты и материалы

4.2.1. Дляпроведения испытания применяют оборудование, указанное в п. 2.2.1, и плиты стальные и устройства установочные по ГОСТ 21153.2-84.

4.3. Подготовка к испытанию

4.3.1. Общиетехнологические требования к изготовлению образцов — по п. 1.3.2.

4.3.2.Размеры образцов должны соответствовать указанным в табл. 4.

Таблица 4

Параметр образца

Размеры, мм

предпочтительные

допускаемые

Поперечные размеры пластины произвольного очертания в плане (диаметр диска), не менее

60´60

40´40

Толщина

20 ± 1

От 20 до 30 включ.

Образцыдля испытания многократным раскалыванием изготовляют на камнерезной машине,отрезая в заданном относительно строения (слоистости) породы направлении откернов диски или от штуфов пластины.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

4.3.3.Торцовые поверхности образца должны быть плоскими и параллельными друг другу.Отклонение от плоскостности — не более 0,1 мм и от параллельности — не более0,5 мм по диаметру или минимальному размеру образца.

4.3.4. Дляиспытания на сжатие используют кубообразные образцы, полученные в процессераскалывания, с ребром, равным толщине пластины (диска) с допускаемымиотклонениями не более ± 2 мм.

4.3.5. Наодной из плоскостей образца карандашом наносят квадратную сетку со стороной, равнойтолщине пластины, а торец диска диаметром 40-60 мм делят на четыре части двумявзаимно перпендикулярными диаметрами.

4.3.6.Количество образцов должно обеспечивать надежность результатов не ниже 80 % приотносительной погрешности не более 30 %.

4.4. Проведение испытания

4.4.1. Испытаниераскалыванием

4.4.1.1.Образец помещают между клиньями, совмещая лезвия клиньев с одной из линий,нанесенной на образец сетки.

4.4.1.2.Приводя испытательную машину или пресс в действие, нагружают образец равномерносо скоростью 1-5 МПа/с до раскалывания сначала на бруски, затем по поперечнымлиниям на кубики полуправильной формы (две грани параллельные, шлифованные, ачетыре грани образовались при раскалывании). Диски диаметром 40-60 ммраскалывают на четыре части.

4.4.1.3. Прикаждом раскалывании образца записывают разрушающую силу Р в килоньютонахи среднюю длину линии раскола в сантиметрах, которую измеряют штангенциркулем спогрешностью не более ± 0,05 см.

4.4.1.4. Дляопределения предела прочности при одноосном растяжении учитывают результатыиспытаний, проведенных по линии раскола длиной не менее 20 мм, отстоящей открая пластины не менее чем на 0,5 ее толщины

4.4.2. Испытаниесжатием

4.4.2.1.Испытание сжатием проводят после окончания испытания раскалыванием.

4.4.2.2.Образец кубообразной формы с предварительно замеренными линейными размерамипараллельных торцов помещают одним торцом в центре нижней опорной плитыиспытательной машины (пресса) между стальными плитами или в установочномустройстве и нагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

4.4.2.3.Дальнейшие операции — по п.п. 1.4.3. и 1.4.4.

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Пределпрочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р -разрушающая сила, кН;

l — средняя длина линиираскола образца, см;

b — толщина пластины(диска), см.

4.5.2. Пределпрочности при одноосном сжатии () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где Р -разрушающая сила, кН;

S — средняяплощадь поперечного сечения образца, равная полусумме площадей верхнего инижнего торцов образца до его разрушения, см2.

4.5.3.Обработка результатов испытаний образцов и погрешность вычислений — всоответствии с п.п. 1.5.2 и 1.5.3.

При обработкерезультатов определения предела прочности при одноосном растяжении породы вкачестве числа проведенных единичных определений принимают общее числовыполненных расколов.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ1

Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯСХЕМА ЦЕНТРИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОБРАЗЦА В ОБОЙМАХ НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

1. На концыобразца 1 (см. чертеж) надевают обоймы 2.

1 — образец; 2 — обойма; 3 -центрирующее кольцо;
4 — направляющая; 5 — скрепляющий материал

2.Для центрирования образца в обоймах устанавливают центрирующие кольца 3,обеспечивающие установку образца в обоймах с отклонением от центра, непревышающим требований п. 1.2.1настоящего стандарта.

3. Обоймыцилиндрические, имеют одинаковый наружный диаметр.

4. Дляобеспечения требуемой соосности обоймы в сборе с образцом помещают внаправляющую 4 центрирующего устройства. Центрирование обойм осуществляют понаружному диаметру.

5. Обоймыприжимают к направляющей зажимом любой конструкции.

6. В полостибоковой поверхности образца и внутренней поверхностью обойм заливаютрасплавленный сплав Вуда 5 или другой скрепляющий материал.

7. Послезатвердения скрепляющего материала зажим освобождают, образец с обоймамиснимают с направляющей центрирующего устройства и с помощью соединительныхэлементов любой конструкции, обеспечивающих выполнение требований п. 1.2.1 настоящего стандарта, устанавливаютв испытательной машине.

8.Растягивающее усилие от испытательной машины передается к образцу через обоймы.

ПРИЛОЖЕНИЕ2

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕНАДЕЖНОСТИ И ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИСПЫТАНИЯ, УТОЧНЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ОБРАЗЦОВ

Значение фактическойнадежности результатов испытанияустанавливают по таблице по заданному максимальному значению относительнойпогрешности (см. п.п. 1.3.6, 3.3.6, 4.3.6 настоящего стандарта), вычисленномузначению коэффициента вариации V и числу испытанных образцов n.

Еслиопределенное таким образом значение надежности меньше заданного, тоиспытывают дополнительное число образцов, которое устанавливают о таблице.После испытания обработку результатов (см. п.1.5.2) повторяют для нового числа образцов.

При невозможности испытания дополнительного числа образцов принимаютзаданное значение надежности и по таблицеустанавливают фактическую относительную погрешность оценки среднейточности по пробе.

Значение отношения

Надежность, %, при числе образцов

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0,4

33

44

52

58

63

66

70

74

76

79

81

0,6

45

59

68

75

80

84

87

89

91

92

94

0,8

54

71

79

85

90

92

94

96

96

98

98

1,0

61

77

86

91

94

96

97

98

99

99

99

1,2

66

82

90

94

96

98

99

99

100

100

100

1,4

70

86

93

96

98

99

99

100

100

100

100

1,6

73

89

95

98

99

99

100

100

100

100

100

Николай Иванов

Эксперт по стандартизации и метрологии! Разрешительная и нормативная документация.

Оцените автора
Все-ГОСТЫ РУ
Добавить комментарий