Сопротивление удару – показатель, определяемый для тех каменных материалов, которые в процессе эксплуатации в конструкциях подвергаются динамическим нагрузкам (например, в дорожных покрытиях, в полах промышленных зданий и т. п.). Испытанию на удар подвергают цилиндрические образцы горной породы диаметром и высотой 25 мм. Испытания производят на специальном копре Пэджа, где по образцу, установленному на наковальне, наносят удары падающей стальной бабой массой
кг (через промежуточный элемент). Первый удар наносят бабой с высоты 1 см, второй – 2 см, третий – 3 см и т. д. до разрушения образца, т. е. до появления в йем первой трещины. Показателем сопротивления удару служит порядковый номер удара, предшествующего разрушению (например, если первая трещина появилась от семнадцатого удара с высоты 17 см, считают, что сопротивление камня удару равно 16). За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех определений.
Итальянские стандарты предусматривают испытания на удар на копре Мартенса, принцип работы которого заключается в нанесении удара по образцу камня в виде плиты, уложенной на песчаный слой. Сопротивление породы удару характеризуется в данном случае суммарной работой (в кг-м) свободно падающей гири массой 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 кг, отнесенной к единице объема образца (см3).
Твердость – важное механическое свойство каменных материалов, позволяющее судить об их обрабатываемости и эксплуатационных качествах. Твердость горных пород может оцениваться разными показателями, среди которых наибольшее распространение получили микротвердость и агрегатная твердость.
Рис. 18. Прибор для испытания образцов на истираемость (круг истирания)
1 – вращающийся диск; 2 – испытываемый образец в зажиме; 3— воронки для абразива; 4— грузы; 5 – привод вращения диска
Микротвердость породы (Hc) определяют с помощью прибора ПМТ-3 (ГОСТ 10717—75*), вдавливая алмазную пирамиду в испытуемую поверхность при заданной нагрузке. Показатель микротвердости Hc вычисляют как среднее арифметическое длин обеих диагоналей отпечатка от алмазной пирамиды на поверхности камня. Ввиду микроскопических размеров отпечатка измерение микротвердости породы данным методом, по существу, дает в каждом единичном случае твердость породообразующих минералов породы, поэтому за окончательное значение микротвердости принимают среднее арифметическое результатов большого числа измерений на приборе ПМТ-3. Микротвердость горной породы Hc может быть установлена и косвенным методом (расчетом), если известен петрографический состав породы и твердость породообразующих минералов, по формуле
Hc = (hс1m1 + hс2m2+ … + hсimi) / 100,
где hс1, hс1, .. , hсi – микротвердости породообразующих минералов; m1, m2, .. , mi, – процентное содержание соответствующих минералов в породе.
Агрегатная твердость породы (или твердость по штампу) Pш – величина напряжения при внедрении в породу стального или твердосплавного штампа, при которой происходит ее хрупкое разрушение (прибор УМГП-3 или испытательная машина УМ-5). Показателем агрегатной твердости является величина нагрузки, соответствующей хрупкому разрушению породы Рх, кг, отнесенная к площади штампа Sш, мм2: Pш = Рх/ Sш
Иногда для удобства оценки обрабатываемости горных пород алмазным инструментом пользуются показателем комплексной твердости Q, рассчитываемым по уже известным значениям Hc и Рш по формуле
Q = √HcРш
Значения показателя Q следующие: для известняков и вулканических туфов – 50-100, для мраморов—1004-300, для гранитов – 6004-800 кг/мм2.