Визначення твердості гірських порід
Твердість гірських порід і мінералів - одне з найважливіших експлуатаційних якостей. Особливе значення ця характеристика має в будівництві - чим твердіше камінь, тим він більше цінується. Щоб порівняти різні матеріали за цим параметром, будь то звичайний бетон або найміцніший габро, вченими придумані декілька систем. Найбільш відома з них - шкала Мооса. Але мало хто знає, що це всього лише одна з найгрубіших і вельми примітивних систем, що порівнює тільки за принципом: цей матеріал м'якше, ніж той, але твердіше, ніж інший. Для більш точних вимірювань існують безліч інших, більш просунутих методик.
Отже, сьогодні в науці застосовуються такі способи:
- Шкала Мооса.
- Визначення твердості по Бринеллю.
- Твердість по Шоору.
- Шкала Протод'яконова.
- Твердість по Віккерсу.
- Методика Роквелла.
- Вимірювання склерометри.
Шкала Мооса або мінералогічна шкала твердості
Цей простий і дотепний спосіб був запропонований німецьким геологом Карлом Фрідріхом Моосом в 1811 році. Вчений вибрав 10 еталонних матеріалів і кожен будівельний матеріал або природний матеріал визначається на твердість в порівнянні з ними. Самим твердим Моос вибрав алмаз, самим м'яким - тальк. Для порівняння використовується метод дряпання. Числове значення твердості визначається положенням мінералу між двома еталонними зразками: один з них дряпається більш твердим еталоном, і одночасно, їм можна подряпати м'якший зразок. Наприклад, твердість габро за шкалою Мооса становить 7,1-7,2, тобто, він розташований між кварцом, який може подряпати і топазом, який дряпає саму породу габро діабаз. Тому ця порода відмінно підходить для будівельних робіт, зокрема, з неї робиться бруківка та плити мощення. А ось чорний граніт має твердість нижче. Китайський Шанксі Блек за шкалою має значення трохи більше 6, а більш якісний індійський граніт Абсолют Блек наближається за значенням до показника 7. Тому його рідко застосовують для мощення, а більше як фасадний граніт.
склерометри
Цей метод передував шкалою Мооса і теж заснований на визначенні твердості методом дряпання матеріалу. Склерометр, або його ще називають твердометрія, яким виконують дряпання, був винайдений також німцем - Зєєбеком в 1833 році. Його тривалий час застосовували для виявлення відносної твердості за шкалою Мооса. Зараз для цієї мети використовують інші способи.
Твердість по Брінеллю
Цей спосіб полягає у визначенні твердості шляхом вдавлювання кульок різного діаметру (1, 2, 2,5, 5 та 10 мм) із загартованої сталі в випробовувану поверхню. Отримані значення порівнюються з табличними значеннями, куди вноситься діаметр кульки і відбитка, а також, прикладеного навантаження - і так визначається показник твердості. Придумав цей метод шведський вчений Юліус Бринелля, але застосовують його частіше не на кам'яні породи - чорний габро. граніт і інші, а для металів.
Твердість по Шоору (Шору) або метод відскоку
Метод запропонований в 1922 році Альбертом Шором і використовує також метод вдавлювання. Вимірювання проводяться приладом дюрометром, а результати порівнюються з табличними даними. Ця методика більше підходить для не дуже твердих матеріалів, тому зараз її використовують для визначення характеристик гуми, пластиків, еластомерів, каучуків.
Твердість по Віккерсу
Цей метод також заснований на процесі вдавлення - застосовується для дуже твердих матеріалів і металів. При цьому в зразок вдавлюється пірамідальний алмазний наконечник. Протягом певного часу виробляється витримка з навантаженням, а потім дані порівнюються з табличними значеннями. Цей спосіб застосовують для металу і різних видів гірських порід.
Методика Роквелла
Теж метод вдавлювання, причому, на випробувану поверхню спочатку здійснюється попереднє навантаження, а потто відразу - основна. Індентором виступає сталева кулька для більш м'яких матеріалів, а для металів і гірських порід - алмазний наконечник. Це один з головних способів, використовуваних в металургії.