Як вызначыць шчыльнасць каменя?

Усе мінералы (а камяні ставяцца менавіта да мінералам) валодаюць дзвюма важнымі характарыстыкамі - масай і шчыльнасцю. Прычым шчыльнасць каменя важная ў чыста практычным сэнсе - каб падлічыць запас мінеральнага радовішча.

Што гэта за характарыстыка?

Для любога рэчыва пад шчыльнасцю разумеецца маса, падзеленая на адзінку аб'ёму. Бо камяні (гэта значыць мінералы) маюць неаднародны склад і ўключаюць у сябе элементы рознай атамарна масы, фізічная характарыстыка іх шчыльнасці можа значна адрознівацца. Таксама шчыльнасць камянёў залежыць не толькі ад цяжару элементаў, іх складнікаў, але і ад таго, наколькі шчыльна "упакованы" у іх унутранай структуры элементарныя часціцы.

Пытаннямі вывучэння шчыльнасці мінералаў займаецца мінералогія. Шчыльнасць каменя разлічваецца шляхам дзялення масы мінерала-ўзору ў адзінцы аб'ёму на масу вады таго жа аб'ёму пры тэмпературы 4 ⁰С. Да прыкладу, вага ўзору 200 грам. Вады ў тым жа аб'ёме 40 грам. У гэтым выпадку шчыльнасць дадзенага каменя будзе роўная 5.

Вымяраецца шчыльнасць камянёў у кілаграмах на метр кубічны або грамах на сантыметр кубічны.

Як знайсці шчыльнасць каменя?

Якім жа чынам вызначаецца шчыльнасць каменя? Працэдура досыць простая - узважвае ўзор спачатку ў паветранай асяроддзі, затым у воднай. Згодна з законам Архімеда, атрыманая розніца адпавядае масе вады, якую выцясняе ўзор. Шчыльнасць вылічаем дзяленнем масы ўзору ў паветры на дадзеную розніцу.

У залежнасці ад шчыльнасці мінералы могуць быць лёгкімі, сярэднімі, цяжкімі і вельмі цяжкімі. Напрыклад, шчыльнасць гранітнага каменя - за 2 600 кг / м³. Да ведама: шчыльнасць лёгкіх не перавышае 2,5 г / см³, сярэдніх - вагаецца ў межах ад 2,5 да 4 г / см³, цяжкіх - ад 4 да 8 г / см³. Мінералы шчыльнасцю вышэй за 8 г / см³ ставяцца да вельмі цяжкім камянях.

Шчыльнасць каштоўных камянёў

Акрамя шчыльнасці і іншай характарыстыкі - цвёрдасці, мінералы-самацветы або каштоўныя камяні маюць і такую важную складнік, як масу, вымяраную у грамах або каратах (у жэмчугу - у Граніт).

Каб уявіць суадносіны дадзеных адзінак, запомніце: 1 карат адпавядае 200 міліграмаў, у адным гране 50 міліграм, то ёсць 1 карат роўны чатыром грані. Дакладнасць вымярэння самацветаў - да двух дзесятковых знакаў.

Пройдзем да лабараторыю

Як вымераць шчыльнасць драг. камянёў у лабараторных умовах? Лепш за ўсё падыходзіць для гэтага гідрастатычны метад. Яго прынцып быў прапанаваны грэцкім навукоўцам Архімедам шмат стагоддзяў таму. Сутнасць прынцыпу, вядомага з школьнага курсу фізікі, такая: пагружанае ў вадкасць цела выштурхваецца з яе сілай, якая роўная вазе выцесненай дадзеных целам вадкасці.

Кажучы прасцей, калі падвесіць камень і апусціць у ваду, то вага яго паменшыцца ў параўнанні з першапачатковым на столькі, колькі важыць аб'ём вады, выцесненай ім. Зразумела, што гэты аб'ём будзе роўны ўласным аб'ёме каменя.

Такім чынам шляхам паслядоўнага ўзважвання камянёў у паветры, а затым у вадзе мы зможам атрымаць усе патрэбныя нам для разліку дадзеныя.

Усё - на прыроду!

Звернемся цяпер да прыродных каменных матэрыялаў. Іх, як вядома, існуе некалькі відаў. З практычнага пункту гледжання любую пароду прынята адносіць да адной з дзвюх груп - трывалым альбо малопрочным.

Матэрыялы першай групы маюць высокі паказчык цвёрдасці і, часцей за ўсё, будынак сярэдне-небудзь крупнозерністой. У так званым невыветренном стане яны валодаюць невялікім водапаглынаннем. У іншых (малопрочных) парод, як ясна з назвы, трываласць значна ніжэй. Яны ж валодаюць значна больш высокай ступенню водапаглынання.

Часам пры распазнанні відаў пароды каменя патрабуецца вызначыць яго цвёрдасць. У палявых умовах зручней за ўсё рабіць гэта з дапамогай т. Зв. адноснай шкалы Мооса і дадатковых падручных сродкаў. У якасці такіх падручных сродкаў могуць выступаць грыфель, манета, кавалак шкла, напільнік, сталёвая іголка або нож, звычайны альбо алмазны шкларэз. Сярэдняя шчыльнасць каменя таксама важная пры вызначэнні яго пароды. Вызначыўшы дадзеную велічыню, можна ідэнтыфікаваць пароду, звярнуўшыся да спецыяльных табліцах.

Разлічваем шчыльнасць прыродных камянёў

Як жа вылічыць сярэднюю шчыльнасць каменя-ўзору? Абсталяванне, неабходнае для гэтага, - шалі з наборам разновесов і навыкі вымярэння аб'ёму ўзору, які мае няправільную форму.

Лягчэй за ўсё гэта зрабіць, размяшчаючы мерных градуяваная цыліндрам аб'ёмам каля паўлітра. У такой цыліндр наліваюць 200-300 мл вады і змяшчаюць кавалачак доследнага каменнага матэрыялу.

Сумарны аб'ём змешчаных у ваду узораў пазнаюць па колькасці вады, выцесненай імі. Затым дзяленнем іх масы на вылічаны аб'ём атрымліваюць сярэднюю шчыльнасць матэрыялу.

Што важна ўлічыць?

Варта заўважыць, што дадзены метад падыходзіць толькі для шчыльных каменных парод з нязначным водапаглынаннем (не больш за 2%). Калі гэтая характарыстыка вышэй (да 5%), сухі ўзор, папярэдне ўзважыўшы, спачатку неабходна змясціць у водную сераду для насычэння. Затым вызначаецца сярэдняя шчыльнасць вышэйпаказаным метадам. Насычэнне лічыцца поўным, калі пры водапаглынанне вага спыняе прырастаць.

Кіпрыя камяні (часцей за ўсё гэта вапнякі або туфы) валодаюць малой трываласцю. Іх лёгка апрацаваць - звычайнай ножовкой па метале выпілаваць ўзор патрэбнай формы (напрыклад, кубік) і шляхам вымярэння граняў падлічыць яго аб'ём.

Зрабі сам

Пры адсутнасці ў палявых умовах мернага цыліндру дастатковага аб'ёму вызначыць колькасць выцесненай вады можна наступным чынам. У любым металічным посудзе цыліндрычнай формы крыху ніжэй верху прабіваецца адтуліну ў сценцы звычайным цвіком, затым туды ўстаўляецца люлечка, якую таксама можна вырабіць самастойна, згарнуўшы любую плёнку. Замацоўваюць яе ў сценцы цыліндру пластылінам або любым падобным матэрыялам.

Такім чынам, атрымліваюць паходны объемомер. Калі дадзены агрэгат выкарыстоўваецца пастаянна, трубачку мае сэнс прылітаваць сталёвую або латуневую.

Камяні, зробленыя рукамі чалавека

Усё напісанае вышэй ставілася да прыродных камянях. А цяпер пара пагаварыць і аб штучных. Яны могуць быць сценавымі, дарожнымі і бартавымі. Сюды ж варта аднесці бетонную дахавую чарапіцу і тратуарную плітку, а таксама разнастайныя адмосткі, лесвічныя прыступкі і элементы комінаў.

Пры вытворчасці практычна ўсіх пералічаных камянёў і ў Расіі, і за мяжой выкарыстоўваецца строгія тэхнічныя стандарты. Яны рэгламентуюць усе асноўныя характарыстыкі - якасць зыходных матэрыялаў, памеры і форму перасеку, фізіка-механічныя паказчыкі (у тым ліку шчыльнасць бетонных камянёў).

Залежаць гэтыя патрабаванні ад меркаваных умоў эксплуатацыі і наяўнага ў наяўнасці матэрыялу.

Якімі могуць быць штучныя камяні?

Бетон, з якога вырабляюць камяні, можа з'яўляцца цяжкім або лёгкім. Якія выконваюцца з яго штучныя камяні, вырабляюцца полнотелые альбо пустотелый. Нарматыўная характарыстыка сярэдняй аб'ёмнай шчыльнасці для пустотелых камянёў ня павінен перавышаць 1 650 кг / м³, для полнотелых - 2 200 кг / м³.

Сценавыя камяні па ўзроўні сярэдняй шчыльнасці (і, акрамя таго, цеплаправоднасці) лічацца эфектыўнымі (шчыльнасцю да 1 400 кг / м³), ўмоўна-эфектыўнымі (1 400-1 650 кг / м³) і цяжкімі (вышэй за 1 650 кг / м³). Большасць з іх цяпер вырабляюць з лёгкага бетону невялікай шчыльнасці (да 1 800 кг / м³).

Цяжкі бетон (у тым ліку пяшчаны) з высокай сціральнасць і нізкім водапаглынаннем ўжываецца пры вытворчасці бартавых або дарожных камянёў, а таксама тратуарнай пліткі, так як умовы іх эксплуатацыі больш суровыя, чым у сценавых.

Адрозніваюцца штучныя камяні і па запаўняльнік, якім можа выступаць кварцавы пясок (лічыцца дробным запаўняльнікам) або трывалыя пароды (буйны запаўняльнік). Напрыклад, шчыльнасць друзу з прыроднага каменя можа быць рознай у залежнасці ад фракцыі - ступені драбнення. Склад запаўняльніка таксама немалым чынам ўплывае на шчыльнасць штучнага каменя.