石材特性之石材的強度

1、石材特性之石材的強度石材的強度是指石材抵抗外力作用的能力。包括抗壓、抗剪、抗拉、彎曲強度。石材的強度主要取決于巖石的成因、礦物成分、樣式結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風化程度、含水率、微裂隙的發(fā)育程度及裂隙填充物的性質(zhì)等因素，同時也與測試時的條件有關(guān)。一、抗壓強度石材的的抗壓強度是指在無側(cè)束狀態(tài)下（unconfined）所能承受的最大壓力，通常以每平方公分多少公斤，或每平方英寸多少磅。換言之，它指把巖石的加壓至破裂所需要的應(yīng)力。欲想了解石材的特性，和在工程上是否適用時，必須先作巖石的力學強度試驗。強度試驗中最主要為抗壓強度的試驗。巖石的最大抗壓強度的量測，通常是在固定的實驗室中進行，并利用功率為十至一百噸以上的特

2、殊水壓機來把測試樣本壓碎。為測試巖石的抗壓強度，其樣品需制成立方體或圓柱體的形狀，同時其尺寸還得視巖石的不同而異。對高強度的巖石而言，立方體形狀的樣品尺寸為5×5×5，中等強度的巖石其樣品尺寸為7×7×7，而松軟的巖石其樣品尺寸為10×10×10。對于礦物成份不均勻的巖石，其立方體形狀的樣品尺寸，應(yīng)較礦物成份均勻的巖石為大。為了避免獲得意外的結(jié)果，應(yīng)該采取同一石料的若干樣品分別在干燥或潮濕的狀況下進行試驗。不過這種測試未必能夠得到正確的數(shù)據(jù)，因為即使同一種的巖石，其抗壓強度也不一定完全相同，還要看壓縮方向和樣品的構(gòu)造等關(guān)系而定。此種具

3、有方向的性質(zhì)，以頁巖特別顯著。下面介紹來自最簡單的抗壓強度試驗，將樣品壓碎的力以p來表示。樣品的剖面面積為2吋×2吋即4平方吋，同時已知巖石的抗壓強度為每平方吋一萬磅（10,000psi），如此對樣品施以10,000×4=40,000磅壓力時，樣品將會被破壞。其抗壓強度計算公式如下： pp/a 式中 p為抗壓強度，以每平方吋多少磅（psi）、每平方公分多少公斤為單位，p為壓力，以磅、公斤為單位，a為剖面面積，以平方公分、平方吋為單位。大致說來，火成巖、石英巖和特別堅硬的硅質(zhì)砂巖，具有最大的抗壓強度。例如一些未風化之玄武巖，其無側(cè)束抗壓強度可達到60,000psi。影響巖石抗

4、壓強度的因素很多，其最重要的有三種因素：組織、膠結(jié)物的性質(zhì)、壓力的方向等。（1） 組織以結(jié)晶粒子大小而言，一些細粒的巖石或隱晶質(zhì)的巖石，其抗壓強度往往要較粗粒為大。例如細粒的砂巖，其抗壓強度便要較粗粒為大。以火成巖和變質(zhì)巖而言，當中有些晶體彼此鉤結(jié)得很牢固，其抗壓強度自然要較一些鉤結(jié)不良的為大。（2） 膠結(jié)物的性質(zhì)在沉積巖方面其抗壓強度，大多決定于膠結(jié)物的性質(zhì)，特別以砂巖、礫巖和角礫巖為然。例如，假如巖石中的膠結(jié)物是黏土，則砂巖的抗壓強度一定很低；假如巖石中的膠結(jié)物是石英的話，則砂巖的抗壓強度一定變成最強，這些石英所膠結(jié)的巖石又稱為硅化（silicified）。 （3） 壓力的方向巖石的抗壓強

5、度也決定于擠壓應(yīng)力作用的方向。以沉積巖而言，它們具有層面的，如果應(yīng)力作用的方向和層面垂直，則巖石的抗壓強度為最大。此外，某些巖石常常具有裂縫、礦脈或片理等類的構(gòu)造，如果它們的方向和破裂面（plane of failure）的方向一致時，則對巖石的抗壓強度自然影響很大。下面是一些巖石的抗壓強度 巖石種類 抗壓強度（kg2）花崗巖（granite） 1,000 2,500正長巖（syenite） 1,000 2,000閃長巖（diorite） 1,500 2,800輝長巖（gabbro） 1,000 2,800輝綠巖（diabase） 2,000 3,000玄武巖（basalt） 4,000結(jié)晶質(zhì)

6、石灰?guī)r（crystalline limestone） 1,000 2,000石英砂巖（quartzose sandstone） 2,000石英巖（quartzite） 3,000片麻巖（gneiss） 1,000 2,000二、石材的彎曲能力測試行業(yè)標準【數(shù)據(jù)庫】 裝飾材料【標準名稱】 天然飾面石材試驗方法彎曲強度試驗方法【標準類型】 中華人民共利國國家標準【標準名稱（英）】 Test methods for natural facing stones Test method 【標準號】 GB99662881 主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了天然飾面石材和荒料彎曲強度的試驗設(shè)備、試樣、試驗程序

7、、計算及試驗結(jié)果。本標準適用于天然飾面石材和荒料的彎曲強度試驗。 2 設(shè)備及量具 21 材料試驗機，示值相對誤差不超過±1。試樣破壞的最大負荷在材料試驗機刻度的2090范圍內(nèi)。 22 游標卡尺：刻度為0.02mm。 3 試樣 31 試樣尺寸長160mm、寬40±05mm，高20±05mm，受力面的平行度在 008mm以內(nèi)，垂直和平行層理的試樣各兩組。沒有層理的試樣兩組，每組5塊。 32 試樣應(yīng)標出巖石層理方向。 33 試樣兩受力面用500號細砂紙拋光。不允許掉棱、掉角和有可見的裂紋。 34 標出兩點與受力點的標記（尺寸見下圖），測量試樣兩個支點和負荷點處的寬與高的尺寸，并取算術(shù)平均值。水平均值。 4 試驗步驟 41 將試樣放在105±2的烘箱內(nèi)干燥24h，再放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。 42 調(diào)節(jié)支座之間的距離為140±0.5mm，把試樣放在支架上，施加負荷以每分鐘兩毫米的速率直至試樣斷裂，讀出斷裂時的負荷值。 5 結(jié)果計算 彎曲強度按下式計算： 3P·L Rt 2b·h2式中：Rt試樣的彎曲強度，MPa（kgfcm2）； P一試樣斷裂