VLHKOST HORNIN. Dělení vlhkostí : Váhová (hmotnostní) vlhkost w - poměr hmotnosti vody ve vzorku k hmotnosti pevné fáze (hmotnosti vysušeného vzorku)

Transkript

1 VLHKOST HORNIN Definice : Vlhkot horniny je efinována jako poěr hotnoti voy k hotnoti pevné fáze horniny. Pro inženýrkou praxi e používá efinice vlhkoti na záklaě voy, která e uvolňuje při vyoušení při teplotě C. Dělení vlhkotí : Váhová (hotnotní) vlhkot - poěr hotnoti voy ve vzorku k hotnoti pevné fáze (hotnoti vyušeného vzorku).100%.100% objeová vlhkot v - poěr objeu voy vzorku k objeu pevné fáze horniny v. ke je celková hotnot vzorku je hotnot vyušeného vzorku je hotnot voy ve vzorku je objeová hotnot horniny po vyušení je objeová hotnot voy Rozah použití : Metoa je vhoná pro všechny typy hornin. 1

2 Technické poínky zkoušky (ezna zařízení): laboratorní váhy váživotí o 200g, citlivotí 0,01g elektrická ušárna teploěre a terotate ( 105 C ) laboratorní náobí exikátor Příprava zkušebního vzorku : příprava vzorku e prováí alepoň na třech ouběžných navážkách horniny. je nutné poznaenat, za e jená o vlhkot v přirozené tavu nebo o uělý tav Potup zkoušky pro tanovení vlhkoti : 1. o zvážené vyoušecí náoby e vloží vzorek horniny hotnot vyoušecí náoby [ g ] 2. náoba e vzorke e zváží přenotí na 0,01g 1 hotnot vyoušecí náoby e vzorke[ g ] 3. uší e při teplotě C o utálené hotnoti (při oklopené víku) 4. po vyušení e nechá vychlanout při naazené víku a opět e zváží 2 hotnot vyoušecí náoby vyušenou zeinou [ g ] (utálená hotnot je rozíl ezi věa váženíi po 24ho je enší než 0,01g) 5. výpočet vlhkoti vzorku horniny 1.100% % na tři eetinná íta ke je hotnot vyušeného vzorku je hotnot voy ve vzorku Výlená honota e uváí pro vlhkoti o < 1% přenotí 0,01% a pro 1% přenotí 0,1%. 2

3 STUPEŇ NASYCENÍ Definice : Stupeň naycení neboli aturace horniny voou je poěr objeu voy v pórech ku celkovéu objeu pórů. Jená e o bezrozěrné čílo, uává e v procentech nebo protý číle (např. 0,75 75%). Příý způobe e nezjišťuje. K jeho tanovení je třeba znát čtyři z náleujících fyzikálních veličin, jež jou nezávilé, z toho vžy je jenou z nich ěrná hotnot voy ( 1 g/c 3 ). Při označení. ěrná hotnot horniny. objeová hotnot vyušené horniny. objeová hotnot horniny. ěrná hotnot voy n. pórovitot. váhová vlhkot a při použití zvolených veličin bue tupeň naycení S r :. ( ),,, S r.( ),,, n,,, n S S r r n. ( 1 n). n...,,, r.[( 1+ ). ],, n, r n. ( 1+ ). S S.,,, S r... ( ),, n, S r. n. 1

4 ,, n, S r ( 1 n).. n. V kažé alternativě je obažena znáá objeová hotnot voy. K určení tupně naycení je tey nutno použít 3 nezávilé veličiny z pěti, jež jou k ipozici. Takových ožnotí je Z toho jou ale vě kobinace na obě závilé /,, ;,, /. Exituje pouze 8 3 ožnotí výpočtu tupně naycení, jak je uveeno. Stupeň naycení e určuje přenotí 0,5%. Stanovuje e u hornin éně čato. 2

5 KAPILARITA Definice : Kapilarita hornin je jejich chopnot rozváět a uržovat v kapilárních utinách kapaliny, jež e vyznačují tzv. kapilární elevací. Kapilární elevace je ůleke povrchového napětí kapaliny. Nejvíce e pouzuje kapilarita ve vztahu k voě. Velikot kapilarity je závilá na rozěrech a tvaru kapilár. Schopnotí rozváět kapilární vou e vyznačuje kapilarita aktivní. Zjišťuje e tak, že o náoby voou e ponoří poní konce vzorek horniny. Voa vzlíná a nejvyšší výška zavlhčení horniny na hlainou voy v náobě e nazývá aktivní kapilární výška. Paivní kapilární výška je chopnot uržet loupec voy na ouvilou hlainou v hornině. Vzorek horniny e naytí voou a těně e vloží o trubice voou, jejíž ruhý konec je ponořen o iky. Největší výška vzorku na hlainou voy, jíž e oáhne, aniž kapilárníi otvory pronikne o trubice vzuch je paivní výška. Zjišťování kapilární výšky u hornin je veli náročné a obtížné jak v laboratorní protřeí, tak i v terénních poínkách. Výleky nebývají zcela polehlivé. 1

6 NASÁKAVOST Definice : Naákavot je chopnot horniny přijíat o vých pórů kapalinu (vou ). le ČSN , naákavot - poěr hotnoti voy přijaté vzorke k hotnoti vyušeného kaene (v % hotnoti ) Stanoví e jako přírůtek voy, kterou vzorek v určité obě za určitého tlaku a teploty přije. Toto nožtví je vztaženo buď k : počáteční hotě vzorku ve tavu vyušené při teplotě 105 C počáteční hotě vzorku určitou počáteční vlhkotí Měrná jenotka je bezrozěrná tejně jako vlhkot a vyjařuje e v procentech (%). Příprava : Pro zkoušku e připraví 3 až 5 vzorků horniny o hotnoti kažého kuu 50 až 200g. Zkouška e prováí buď za : a) norálního atoférického tlaku b) níženého atoférického tlaku c) varu Stanovení naákavoti a zánlivé pórovitoti příroního tavebního kaene a) Za norálního atoférického tlaku 1. Naákavot po 48 hoinách - hornina je vytavena naakování po obu 48 hoin za norálního atoférického tlaku Zkušební poůcky : Sušárna C Váhy přenotí 0,05g Náoby na vaření a naakování vzorku Tkanina na oušování Drátěný kartáč Vakuový zvon vývěvou Plynový kahan Exikátor Detilovaná voa převařená voa zbavená vzuchu Zkušební vzorek : 5 vzorků nepravielného tvaru, hotnot g, iniální obje 50c 3 1

7 otré hrany a rohy e otlučou, rátěný kartáče očití, oyjí po tekoucí voou vzorky e očílují a vyuší o utálené hotnoti při 105 C (Utálená hotnot je poku zěna hotnoti ezi věa váženíi po 24hoinách je enší než 0,1% hotnoti tělea. Káen, který vyšší teplotě ění vé vlatnoti (např. árovec) e uší při nižších teplotách tj. cca 35 C. ) Průběh zkoušení : vyušené a zvážené vzorky vložíe na 2 hoiny o ¼ výšky o kapaliny (převařené etilované voy) při teplotě 20 ± 5 C na alší 2 hoiny e kapalina olije na ½ výšky vzorku na alší 2 hoiny e kapalina olije na ¾ výšky vzorku po 8 hoinách e voa oplní na 2 c na vzorek po 48 hoinách e vzorky vyjou, ouší a zváží Stanovení naákavoti (výpočet) : Naákavot po 48 hoinách v % hotnoti vyušeného kaene : NV % ke S je hotnot vzorku vyušeného o utálené hotnoti [ g ] 48 je hotnot vzorku naáklého voou po 48 hoinách [ g ]. Za výleek je považován aritetický průěr z ěření na 5 vzorcích zaokrouhlený na 2 eetinná íta. 2. Naákavot o utálené hotnoti Zkouška probíhá tejně jako v přechozí přípaě pouze tí rozíle, že e zkoušené vzorky ponechají ve voě alších 5 nů. Potup naakování e leuje až o utálené hotnoti. Stanovení naákavoti (výpočet) : NV n.100% ke S je hotnot vzorku vyušeného o utálené hotnoti [ g ] n je hotnot naáklého vzorku o utálené hotnoti [ g ]. 2

8 Za výleek je považován aritetický průěr z ěření na 5 vzorcích zaokrouhlený na 2 eetinná íta. b) Naákavot za níženého atoférického tlaku Průběh zkoušení : Vyušené a zvážené vzorky e vloží o vakuového zvonu ponořeného ve voě Ve vývěvě e uržuje potlak 3kPa po obu než přetanou unikat v vzuchové bublinky Vzorky e poto nechají ponechají 2 hoiny ve voě Vzorky vyjee, oušíe a zvážíe Stanovení naákavoti (výpočet) : NV at at.100% ke S je hotnot vzorku vyušeného o utálené hotnoti [ g ] at je hotnot naáklého vzorku za níženého atoférického tlaku [ g ]. Za výleek je považován aritetický průěr z ěření na 5 vzorcích zaokrouhlený na 2 eetinná íta. c) Naákavot za varu Průběh zkoušení : Vyušené a zvážené vzorky e v náobě na vaření zalijí voou o ½ výšky Po 2 hoinách e voa olije na 2c na vzorek Vaří e 3 hoiny a po celou obu e uržuje hlaina 2c na vzorek Náoba polu e vzorke e nechají 24 hoin chlanout Vzorek e vyje, ouší a zváží Stanovení naákavoti (výpočet) : NV % ke S je hotnot vzorku vyušeného o utálené hotnoti [ g ] 100 je hotnot naáklého vzorku za varu [ g ]. Za výleek je považován aritetický průěr z ěření na 5 vzorcích zaokrouhlený na 2 eetinná íta. Lze také tanovit tzv. naákavot objeovou nebo-li zánlivou pórovitot. 3

9 Objeová naákavot Objeová naákavot e tanovuje výpočte pole vzorce : NV NV. V V ke NV je naákavot o utálené hotnoti [ % ] V je objeová hotnot zkoušeného vzorku kaene [ g/c 3 ]. 4

10 Zkušební etoy příroního kaene Stanovení oučinitele naákavoti voou půobení vzlínavoti ČSN EN Přeět nory : Tato evropká nora určuje etou pro tanovení oučinitele naákavoti voou příroního kaene půobení vzlínavoti. Potata zkoušky : Po vyušení na kontantní hotnot (utálená hotnot) je zkušební těleo ponořeno jenou vojí tranou (niky ne opracovanou tranou) o (3±1) voy a poté je ěřen nárůt hotnoti v záviloti na čae. Značky : hotnot vyušeného zkušebního tělea, v graech i náleující hotnoti zkušebního tělea běhe zkoušení, v graech A plocha trany ponořené ve voě, ve čtverečních etrech t i oby, uplynulé o počátku zkoušky bez prolev, při nichž byly ěřeny náleující hotnoti i, v ekunách C 1 oučinitel naákavoti voou půobení vzlínavoti kolo k plochá aniotropie kaene, g/ 2. 0,5 C 2 oučinitel naákavoti voou půobení vzlínavoti rovnoběžně plochai aniotropie kaene, g/ 2. 0,5 Přítroje a poůcky : Zakrytá náoba plochý ne, obahující neoxiující a nenaákavé položky zkušebních těle. Zařízení, uožňující uržet tálou výšku hlain voy v náobě. Sušárna ventilací, uožňující uržet teplotu (70±5) C. Čaoěřič přenotí 1. Váhy přenotí 0,01 g. Měřilo přenotí 0,05. Kliatizovaná ítnot na teplotu (20±5) C. Příprava zkušebních těle : Vzorkování : Zkušební laboratoř neopovíá za vzorkování, poku o to není výlovně požáána. Z hoogenních vzorků e vybere nejéně šet těle a zkouší e na vzetup voy v kažé ěru ve vztahu k orientaci jakýchkoliv ploch aniotropie (např. vrtevní plochy at.), jež ají být označeny ve všech zkušebních těleech nejéně věa rovnoběžnýi čarai. 1

11 Zkušební tělea e nahrubo oříznou nebo ohou ít jenu nebo vě zabroušené trany. Tyto trany ají být orientovány kolo. (opracovaná trana neá niky být ponořenou záklanou) Rozěry zkušebních těle : Zkušební tělea ají tvar krychle o hraně (70 ± 5) či ( 50 ± 5 ) nebo válce kruhový průřeze, jejichž průěr a výška e rovnají (70 ± 5) či (50 ±5). Vyoušení zkušebních těle : Zkušební tělea e vyouší na utálenou hotnot v ušárně ventilací při teplotě (70 ±5) C. Utálené hotnoti je oaženo, kyž rozíl ezi věa náleujícíi váženíi v intervalu (24 ±2) hoin není větší než 0,1% hotnoti zkušebního tělea. Potup zkoušky : 1. Vyoušení a zvážení zkušebních těle přenotí na 0,01 g [ g ] 2. Výpočet plochy ponořené záklany přenotí na 0,1 A [ 2 ] 3. Tělea e vloží o náobky na připravené položky, tak aby z nich počívala jen čátí vé záklany. Zajití e, aby orientace ploch aniotropie ve vztahu k vzlínající voě opovíala požaavků. 4. Záklana e ponoří o hloubky (3 ±1). 5. Sputí e čaoěřič. 6. Uržuje e utálená hlaina voy. 7. Náoba po obu zkoušky uí být uzavřená (opar voy) 8. V čaových intervalech e vyje těleo, ouší a zváží 9. Tento potup e opakuje o utálené hotnoti Pozn.: Výběr čaů závií na ruhu kaene. Pro vyoce naákavé kaeny je vhoná oba ti : 1,3,5,10,15,30,60,480 (tj. 8 h) a 1440 (tj. 24 h) inut. Pro álo naákavé kaeny jou vhoné čay : 30,60,180,480,140,2880 (48 h) a 4320 (3 ny) inut. 2

12 Tyto čay ají být ěřeny přenotí 5%. Miniálně je zapotřebí 7 ěření. Vyjáření výleků : Hotnot naáklé voy v graech, ělená plochou ponořené záklany zkušebního tělea ve čtverečních etrech jako funkce ruhé oocniny čau vyjářeného v ekunách, e vyjáří poocí grafu. Grafy e kontruují viz. Obrázek Poku korelační oučinitel ezi ěřenýi boy v první čáti grafu a regrení příka této první čáti jou větší než 0,90 (v přípaě proveené 5ti ěření) nebo než 0,95 (4 ěření), oučinitel naákavoti voou půobení vzlínavoti C 1 a C 2 je vyjářen jako klon regrení příky C 1 či C 2. Může být vypočten jako poěr ezi pořanicí a ouřanicí kteréhokoliv bou na této příce poocí náleující rovnice : C1. nebo. C2 i A. t i Zíkané honoty C 1 a C 2 jou zaokrouhleny na tři platné čílice. Legena : X naákavot voou g/ 2 Y ruhá oocnina čau 0,5 Graf 1 : Naákavot voou půobení vzlínavoti kolo k roviná aniotropie jako funkce ruhé oocniny čau pro zkušební těleo nízký oučinitele naákavoti ( C 1 86,0 g/ 2. 0,5 ) Výpočet oučinitele naákavoti voou půobení vzlínavoti poocí nelineární regrení funkce : 3

13 Znaky : y i A i - hotnot voy vztažená na plochu povrchu ponořené záklany a naáklá o čau t i g/ 2. f - konečná hotnot zkušebního tělea na konci zkoušky [g] a f A ponořené záklany a naáklá o čau t i g/ 2. - axiální hotnot voy vztažená na plochu povrchu b - oučinitel penetrace voou vztažený k élce, opovíá ruhé oocnině čau t i v [ ] Vyjáření výleků : Níže uveená rovnice e použije tehy, kyž graf, ukazující hotnot naáklé voy vztažené k ploše povrchu zkušebního tělea jako funkce ruhé oocniny čau zjištěné při zkoušce, neůže být upokojivě aproxiován věa příkai. Pro graf 2. je vhonější náleující rovnice : y i a.1 ( ) b. e t i Linearizací exponenciální funkce ( pro nízké honoty ti je e -b. ti (1-b. ti ) e rovnice (1) ění na : y a. b. i t i a C 1 nebo C 2 a.b Zíkané honoty C 1 nebo C 2 jou zaokrouhleny na tři platné čílice. 4

14 Legena : X naákavot voou g/ 2 Y ča Graf 2 : Naákavot voou půobení vzlínavoti kolo k roviná aniotropie pole regrení funkce (rovnice (2)) pro zkušební těleo nízký oučinitele naákavoti ( C 1 38,9 g/ 2. 0,5 ) 5