天然石材的抗冻性

学者冰结构冰碴体积

[ 发布日期：2015/12/15 8:39:43 ] 浏览人数： 3782

　　结冰现象

　　结冰时岩石的性状出现一系列变化，对这些变化，至今仍旧没有一个很明确的科学解释。

　　但是，结冰的后果却非常明显，可导致石材http://www.stonebuy.com/较严重的解体，因水结成冰，体积增加9%，因而加大了石材http://www.stonebuy.com/微孔中的压力。

　　但是这一说法也许过于简单。需要进行更加深入的分析，才能够对这一现象有一个全面的认识。

　　即对以下方面进行分析：

　　岩石中有与外界相通的微孔，因此可充满水；而另外一些则与外界隔绝，里面充满空气。

　　这些与外界隔绝的微孔越是比与外界相通的微孔大，冰的作用当然也就越大。这种关系即所谓的“饱和系数”。

　　如果“饱和系数”值大于95%，便构成一个危险的因素。

　　结冰所造成的损坏在很大程度上取决于岩石的微孔结构。一般来说，微孔越小，结冰所产生的影响也就越大。

　　有些学者还考虑到，在某些压力条件下，微孔内冰碴增长的理论，而压力又会因毛吸现象而加大。时间长了，还会引起更严重的损坏。

　　随着时间的推移，结冰会导致石材http://www.stonebuy.com/的老化，这表现为质量的减少、聚合力的丧失，以及机械http://www.stonebuy.com/machine/抗力的下降，最终导致石材http://www.stonebuy.com/破裂。

　　目前，确定一种石材http://www.stonebuy.com/是否易结冰，人们经常把吸水性作为一个技术标准，但吸水性不是唯一的标准，正如有些标准所规定的。

　　通过使用汞测量微孔的技术对微孔结构进行研究，在修复及调查工作中是一件非常有用的工具。

　　总而言之，结冰在石材http://www.stonebuy.com/中引起的变化是非常复杂的，远非通过一个吸水试验就机械http://www.stonebuy.com/machine/地把石材http://www.stonebuy.com/分类为易结冰或不易结冰那样简单，就象有时所使用的标准中所规定的那样。

　　方法

　　通过所谓的结冰试验来测定石材http://www.stonebuy.com/在结冰时的性状是非常普遍的方法。这些试验方法为，让石材http://www.stonebuy.com/在－15℃的环境中结冰，之后在20℃的水中解冻。如此反复几次。

　　总之，在实验室中模仿自然界中的恶劣条件。

　　根据官方气象站的资料，我们可以获得三十年来每天的气温变化图，因而得出在统计方面具有代表性的、－5℃以下气温的年平均值，即所谓的结冰系数。

　　Ig = Σt (－5℃)

　　30

　　这样表示的结冰系数代表某个地点一年中结冰所造成的损坏（Dh）。

　　如果希望石材http://www.stonebuy.com/在一项工程中有n年的寿命，这期间结冰所造成的损坏为：

　　Dh = Ig. n

　　另外，在实验室中，气温在一个－15℃的周期所造成的损坏为：

　　Dl = 15

　　这意味着，如果想求出和石材http://www.stonebuy.com/使用地点相同的冰损（即结冰所造成的损坏），应为：

　　N . D1 = Ig . n

　　这里的N代表试验周期数。

　　总之，能够得出以下公式：

　　N = Ig . n

　　15

　　这便是我们应该向实验室提供的资料，以便在此基础上能够对试验结果进行评定。

　　有关进行结冰试验的欧洲标准没有规定应该进行几个周期的试验，而是让材料负责人自行决定试验周期。

　　我们认为，这是一个非常有效的方法，因符合实际情况，而且得到充分印证。

　　有关结冰的UNE现行标准规定进行具有上述特点的25个周期试验，之后对试验结果进行评定，以确定丧失多少质量以及试块对压力抗力的减少程度。

　　不管上述试验的评定标准如何，首先出现的疑问是，为什么不多不少恰好是25个周期？

　　由此产生了发展一个新概念的想法，如结冰所造成的损坏（Dh）。

　　结冰所造成的损坏可以这样来解释，即在一段特定时间（T）内，低于－5℃气温的总和（t），或者说，气温低于零度的时间之积。

　　由于函数t = f(T)是未知的，可用每天气温的总和求出一个平均数。

　　即，结冰所造成的损坏可用以下方式来表达：

　　Dh = Σt (－5℃)

　　如果知道Dh值，根据结冰-解冻这一试验周期的特点，便能够在实验室中再现结冰所造成的损坏，由此解决所提出的疑问。

　　评定

　　进行了石材http://www.stonebuy.com/使用地及使用年限所要求的周期试验后，就应该对试验结果进行评定了。

　　为此，可以有不同的方法：

　　试块体积减少大于1%即视为损坏。

　　对弯曲的抗力下降大于30%即视为损坏。

　　在一个初始数值的基础上，共振频率或动力弹性模数减少一定的百分比，也视为损坏。

　　这最后一种方法不是非常值得推荐的，特别是当岩石上有很大的洞孔、裂缝或质地不均时。