Effekterna av olika temperaturer på sten manifesteras huvudsakligen i följande aspekter:
1. Termisk expansion och kontraktionseffekt:
– Sten, som ett poröst material, kommer att expandera och dra ihop sig när temperaturen ändras. När stenen värms upp kommer volymen att expandera; när den svalnat kommer volymen att krympa. Denna volymförändring kommer att orsaka stress inuti stenen. Om spänningen överstiger stenens tolerans kommer det att göra att stenen spricker.
2. Inre tryck orsakat av vattenavdunstning:
- Vattnet i stenen kan avdunsta vid höga temperaturer, vilket gör att det inre trycket ökar, vilket gör att stenen spricker, speciellt när det finns vatten på ytan eller inuti stenen.
3. Inverkan av mineralsammansättning:
– Mineralsammansättningen i sten är känslig för temperatur i olika grad. Vissa stenar kommer att genomgå fasförändringar eller kemiska reaktioner efter upphettning, vilket resulterar i förändringar i stenstrukturen, vilket orsakar sprickbildning och vittring.
4. Förändringar i styrka och deformationsegenskaper:
- Under hög temperatur kommer stenens styrka och deformationsegenskaper att förändras. Till exempel, de mekaniska egenskaperna hos marmor förändras inte mycket från rumstemperatur till hög temperatur på 200 grader; men mellan 400 grader och 800 grader minskar dess topphållfasthet, elasticitetsmodul och deformationsmodul med ökande temperatur, medan topptöjningen ökar.
5. Förändringar i bulkdensitet och poregenskaper:
- Efter högtemperaturbehandling kommer bulkdensiteten och poregenskaperna hos bergarter av olika litologier att förändras. Till exempel kommer storleken på förändringar i poregenskaper hos sandsten och skiffer efter högtemperaturbehandling att variera beroende på bergarten. Skiffer har mer porutrymme på grund av förbränning av organiskt material, vilket resulterar i mer uppenbara förändringar i dess poregenskaper.
6. Förändringar i akustiska egenskaper och dynamiska elastiska parametrar:
– När temperaturen ökar fortsätter bergets dämpningskoefficient att öka, och andra akustiska parametrar fortsätter att minska. Samtidigt visar alla dynamiska elastiska parametrar utom Poissons förhållande en nedåtgående trend, speciellt för skiffer som är mer allvarligt skadad av värme.
7. Skillnader i eldfasthet:
– Olika stenar har olika eldfasthet, och vissa stenar kommer att genomgå kemisk nedbrytning under hög temperatur. Till exempel sönderdelas gips vid temperaturer över 107 grader, kalksten och marmor sönderdelas vid temperaturer över 910 grader, och granit spricker vid 600 grader på grund av ojämn uppvärmning av dess ingående mineraler.
Sammanfattningsvis har temperaturen många effekter på sten, inklusive förändringar i fysiska egenskaper, minskning av mekaniska egenskaper och strukturella skador. Dessa förändringar är av stor betydelse för skyddet och användningen av sten.
