Воздействие различных температур на камень в основном проявляется в следующих аспектах:
1. Эффект теплового расширения и сжатия:
- Камень, как пористый материал, при изменении температуры расширяется и сжимается. Когда камень нагревается, объем расширяется; при охлаждении объем уменьшится. Такое изменение объема вызовет напряжение внутри камня. Если напряжение превысит допуск камня, это приведет к растрескиванию камня.
2. Внутреннее давление, вызванное испарением воды:
- Вода в камне может испаряться при высоких температурах, вызывая увеличение внутреннего давления, что приводит к растрескиванию камня, особенно если вода находится на поверхности или внутри камня.
3. Влияние минерального состава:
- Минеральный состав камня в разной степени чувствителен к температуре. Некоторые камни после нагревания претерпевают фазовые изменения или химические реакции, что приводит к изменениям в структуре камня, вызывая растрескивание и выветривание.
4. Изменение прочностных и деформационных характеристик:
- Под воздействием высокой температуры прочностные и деформационные характеристики камня изменятся. Например, механические свойства мрамора не сильно изменяются от комнатной температуры до высокой температуры в 200 градусов; но между 400 и 800 градусами его пиковая прочность, модуль упругости и модуль деформации уменьшаются с увеличением температуры, а пиковая деформация увеличивается.
5. Изменение объемной плотности и свойств пор:
- После высокотемпературной обработки изменяются объемная плотность и поровые свойства пород различной литологии. Например, величина изменения поровых свойств песчаника и сланца после высокотемпературной обработки будет варьироваться в зависимости от типа породы. В сланце больше порового пространства из-за сгорания органического вещества, что приводит к более очевидным изменениям свойств его пор.
6. Изменение акустических свойств и динамических упругих параметров:
- С повышением температуры коэффициент затухания породы продолжает увеличиваться, а другие акустические параметры продолжают уменьшаться. В то же время все динамические упругие параметры, за исключением коэффициента Пуассона, демонстрируют тенденцию к снижению, особенно для сланцев, которые более сильно повреждаются под воздействием тепла.
7. Различия по огнеупорности:
- Разные камни имеют разную огнеупорность, а некоторые камни подвергаются химическому разложению при высокой температуре. Например, гипс разлагается при температуре выше 107 градусов, известняк и мрамор разлагаются при температуре выше 910 градусов, а гранит трескается при температуре 600 градусов из-за неравномерного нагрева входящих в него минералов.
Таким образом, температура оказывает множество воздействий на камень, включая изменения физических свойств, снижение механических свойств и структурные повреждения. Эти изменения имеют большое значение для защиты и использования камня.
