| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГОСТ 21153.2-84 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ПОРОДЫ ГОРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА
ПРОЧНОСТИ ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 июня 1984 г. № 1973 срок введения установлен с 01.07.86 Настоящий стандарт распространяется на твердые (скальные и полускальные) горные породы и устанавливает методы определения предела прочности при одноосном сжатии: одноосное сжатие образцов правильной формы плоскими плитами (породы с пределом прочности при одноосном сжатии не менее 5 МПа); разрушение образцов-плиток плоскими соосными пуансонами (породы с пределом прочности при одноосном сжатии от 10 до 150 МПа). (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 1. МЕТОД ОДНООСНОГО СЖАТИЯ ОБРАЗЦОВ ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ ПЛОСКИМИ ПЛИТАМИМетод предназначен для определения характеристик горных пород применительно к расчетам и проектированию горных работ, оборудования, проведения исследовательских и сравнительных испытаний. Сущность метода заключается в измерении максимального значения разрушающего давления, приложенного к плоским торцам правильного цилиндрического образца через плоские стальные плиты. 1.1. Метод отбора проб 1.1.1. Отбор проб - по ГОСТ 21153.0 со следующими дополнениями: размеры и объем проб должны обеспечивать изготовление образцов необходимой численности, размеров и ориентировки относительно направления слоистости, указанных в п.п. 1.3.4, 1.3.5, 1.3.9, 1.3.10; допускается производить консервацию проб негигроскопических пород с заменой марли, битуминированной бумагой, полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемыми материалами, не вступающими во взаимодействие с горной 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. Куски дробят до частиц размером менее 10 мм и сразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкой лентой. Определение влажности - по ГОСТ 5180. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы. (Измененная редакция, Изм. № 2). 1.2. Оборудование, инструменты и материалы 1.2.1. Для проверки испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0 со следующими дополнениями: станок обдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским чугунным диском, вращающимся вокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа ЗГ710 - для изготовления образцов; машины испытательные или прессы, отвечающие требованиям ГОСТ 28840 и ГОСТ 9753, максимальное усилие которых не менее чем на 20-30 % превышает предельную нагрузку на образец; плиты стальные
толщиной не менее 0,3 диаметра d (стороны квадрата) образца и диаметром, на 3 - 5 мм
превышающим диаметр (диагональ квадрата устройства установочные (черт. 1), оснащенные сферическим шарниром, - применяют при отсутствии на испытательной машине верхней подвесной сферической плиты; шлифпорошок № 12-8 по ГОСТ 3647 - для доводки торцов образцов. (Измененная редакция, Изм. № 1). 1 - накладная пята; 2-
подкладная пята; 3 - верхняя плита; Черт. 1
1.3. Подготовка к испытанию 1.3.1. Для испытания изготовляют цилиндрические или призматические (с квадратным поперечным сечением) образцы. 1.3.2. Образцы изготовляют выбуриванием или выпиливанием на камнерезной машине из штуфов и кернов, их торцевые поверхности шлифуют на шлифовальном станке. 1.3.3. 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. 1.3.4. Из слоистых или с направленной трещиноватостью горных пород изготовляют образцы, одинаково ориентированные относительно направления слоистости (трещиноватости). (Измененная редакция, Изм. № 2). 1.3.5. Размеры образцов должны соответствовать указанным в табл. 1.
Измерения производят штангенциркулем с погрешностью ± 0,1 мм. Диаметр измеряют в трех местах по высоте (в середине и у торцов) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметр принимают среднее арифметическое результатов всех измерений. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 1.3.6. Торцевые поверхности образца должны быть плоскими, параллельными друг другу и перпендикулярными боковой поверхности в соответствии с допусками, указанными в табл. 2.
Отклонение от плоскостности (выпуклость, вогнутость) и параллельности измеряют индикатором, установленным на стойке. В первом случае - по спирали с шагом 5-6 мм от края торца к его центру, во втором случае - по двум взаимно-перпендикулярным диаметрам. Отклонение от перпендикулярности торцевых поверхностей к образующей контролируют поверочным угольником в четырех точках каждой торцевой поверхности, смещенных относительно друг друга на 90°. 1.3.7. Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всей высоте. Допускаемое отклонение от прямолинейности 0,5 мм. (Измененная редакция, Изм. № 1). 1.3.8. Образцы
одной выборки должны иметь одинаковые размеры. Допускаются отклонения расчетных
значений диаметра di и высоты hi каждого образца от их средних
арифметических значений Расчетные значения диаметра и высоты образцов, а также указание их ориентировки согласно п. 1.3.4 регистрируют в журнале испытаний. 1.3.9. Количество образцов при массовых испытаниях должно обеспечивать относительную погрешность результатов их испытаний не более 20 % при надежности не ниже 0,8 и быть не менее 6. 1.3.10. Количество образцов при сравнительных испытаниях должно обеспечивать относительную погрешность результатов их испытаний не более 10 % при надежности не ниже 0,95 и быть не менее 10. 1.3.8 - 1.3.10. (Измененная редакция, Изм. № 2). 1.4. Проведение испытания образца 1.4.1. Образец, в зависимости от наличия или отсутствия на испытательной машине подвесной сферической плиты, размещают соответственно либо только между стальными плитами, либо в установочном устройстве (см. чертеж 1), совмещая ось образца с центром нижней опорной плиты испытательной машины, нагружают равномерно до разрушения со скоростью 1 - 5 МПа/с. (Измененная редакция, Изм. № 1). 1.4.2. Записывают максимальную величину разрушающей образец силы Р в килоньютонах, зафиксированную силоизмерителем испытательной машины, с указанием отношения m = h/d для образца. 1.4.3. При необходимости определяют влажность пробы непосредственно в момент испытания. Для этого дробят обломки образцов до частиц размером менее 10 мм, помещают в бюксы и взвешивают. Дробленую породу помещают в бюксы не позже чем через 10 мин, а взвешивают не позже чем через 30 мин после выполнения испытания. Дальнейшие операции - по ГОСТ 5180. Влажность фиксируют в журнале испытаний. 1.5. Обработка результатов 1.5.1.
Значение предела прочности при одноосном сжатии ( где Р - разрушающая образец сила, кН; S - площадь поперечного сечения образца, см2; Кв - берразмерный коэффициент высоты образца, равный 1,00 при отношении высоты к диаметру m = 2 ± 0,05. Для других значений отношения m коэффициент Кв устанавливают по табл. 2а.
1.5.2. Обработку результатов испытаний n образцов породы производят в следующем порядке. Вычисляют
среднее арифметическое значение предела прочности при одноосном сжатии
Определение
фактической надежности 1.5.2, 2.5.2. (Измененная редакция, Изм. № 2). 1.5.3. Вычисления производят с точностью: площади поперечного сечения образца - до 0,01 см2, округляют - до 0,10 см2; частных значений и среднего значения отношения m - до 0,10; частных значений и среднего арифметического значения, а также среднего квадратического отклонения предела прочности при одноосном сжатии - до 0,01 МПа, при этом значения менее 10 МПа оставляют без изменения, значение от 10 до 100 МПа округляют до 0,10 МПа, а значение более 100 МПа - до 0,50 МПа; значений коэффициента вариации - до 0,01. 2. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ-ПЛИТОК ПЛОСКИМИ СООСНЫМИ ПУАНСОНАМИМетод предназначен для массовых испытаний. Сущность метода заключается в измерении максимальной разрушающей силы, приложенной к торцам образца через стальные плоские встречно и соосно направленные пуансоны. 2.1. Метод отбора проб 2.1.1. Отбор проб - по ГОСТ 21153.0 со следующим дополнением: размеры и объем проб должны обеспечивать изготовление образцов необходимого размера согласно п.п. 2.3.1 и 2.3.3 и количества, указанного в п. 2.3.5. (Измененная редакция, Изм. № 2). 2.2. Оборудование, инструменты и материалы 2.2.1. Для проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0 со следующим дополнением: устройство нагрузочное (черт. 2) или любой другой конструкции, устанавливаемое на опорную плиту испытательной машины, обеспечивающее встречно-соосное приложение нагрузки к торцам образца через стальные пуансоны диаметром 11,27 -0,011 мм (либо пуансоны диаметром 7,98 -0,009 мм) с плоскопараллельными торцевыми поверхностями, класс шероховатости которых не ниже 7 по ГОСТ 2789 и твердость по Роквеллу HRC 60-65 ед.. Допускаемое отклонение соосности пуансонов - 0,1 мм. Допускаемое отклонение торцевых плоскостей от плоскостности и параллельности - 0,2 мм. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 2.3. Подготовка к испытанию 2.3.1. Для испытания изготовляют образцы-плитки в виде дисков. Допускается изготовлять образцы-плитки неправильного очертания в плане с необработанными боковыми поверхностями при условии, что контуры их торцов и боковых поверхностей позволяют вписать диск необходимого размера. (Измененная редакция, Изм. № 1). 1 - верхний шток; 2 - образец; 3 - пуансон; 4 - вкладыш; 5 - нижний шток; 6 - корпус Черт. 2* __________ * Чертеж 3. (Исключен, Изм. № 1). 2.3.2. Общие технологические требования к изготовлению образцов - по п.п. 1.3.2 и 1.3.3. 2.3.3. Образцы должны иметь следующие размеры: диаметр от 30 до 100 мм; высота - от 10 до 12 мм (для пород с пределом прочности при одноосном сжатии не более 120 МПа) либо от 7,5 до 8,5 мм (для пород с пределом прочности при одноосном сжатии свыше 100 МПа). Измерения производят штангенциркулем. Диаметр измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускаемая погрешность измерения ±1 мм. За расчетный диаметр принимают меньший. Высоту измеряют в среднем сечении. Допускаемая погрешность измерения ± 0,1 мм. (Измененная редакция, Изм. № 2). 2.3.4. Торцевые поверхности образца должны быть плоскими и параллельными друг другу. Допускаемое отклонение от плоскостности 0,03 мм в пределах зоны контакта образца с пуансонами и 0,05 мм по всей поверхности. Зона контакта - круг радиусом 10 мм с центром на оси нагружения. Допускаемое отклонение от параллельности на диаметре образца - 0,1 мм. Контроль производят в соответствии с п. 1.3.6. (Измененная редакция, Изм. № 1). 2.3.5. Количество образцов должно обеспечивать относительную погрешность результатов испытаний не более 30 % при надежности не ниже 0,8 и быть не менее 6. (Измененная редакция, Изм. № 2). 2.4. Проведение испытания 2.4.1. Образец размещают между пуансонами нагрузочного устройства (см. черт. 2), установленного в центре опорной плиты испытательной машины (пресса), совмещая центр диска с осью нагружения. 2.4.2. Образец нагружают через пуансоны равномерно до разрушения со скоростью 0,1 - 0,5 кН/с. 2.4.1, 2.4.2. (Измененная редакция, Изм. № 1). 2.4.3. Дальнейшие операции - по п.п. 1.4.2 и 1.4.3. 2.5. Обработка результатов 2.5.1.
Значение предела прочности при одноосном сжатии где Р - разрушающая образец сила, кН; Sу - условная площадь поперечного сечения образца, см2, выбираемая по табл. 3.
(Измененная редакция, Изм. № 2). 2.5.2. Обработка результатов испытания образцов и точность вычислений - в соответствии с п.п. 1.5.2 и 1.5.3. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (Исключено, Изм. № 2).ПРИЛОЖЕНИЕ 2
|
Значение отношения |
Надежность |
||||||||||
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 |
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН Министерством угольной промышленности СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета ССССР по стандартам от 19 июня 1984 г. № 1973
3. ВЗАМЕН ГОСТ 21153.2-75
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта |
1.2.1; 2.2.1 |
|
1.2.1 |
|
1.1.1; 1.4.3 |
|
1.2.1 |
|
1.1.1; 1.2.1; 2.1.1; 2.2.1 |
|
1.2.1 |
5. Ограничение срока действия снято по протоколу № 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)
6. ИЗДАНИЕ (январь 2001 г.) с Изменениями № 1, 2, утвержденными в ноябре 1985 г., декабре 1990 г. (ИУС 2-86, 4-91)
СОДЕРЖАНИЕ
1 Метод одноосного сжатия образцов правильной формы плоскими плитами 2 Метод разрушения образцов-плиток плоскими соосными пуансонами |