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发表于 2008-6-7 09:26:47
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来自: 中国陕西西安
抗压强度(compressive strength)代号σbc,指外力是压力时的强度极限
! Z2 f. Z9 V, M: u2 ~9 E下面就以岩石为例,详细像大家解释下什么是抗压强度
, [' r6 \ g) D! G岩石的抗压强度是指在无侧束状态下(Unconfined)所能承受的最大压力,通常以每平方公分多少公斤,或每平方英寸多少磅。换言之,它指把岩石的加压至破裂所需要的应力。9 n1 @6 v" G4 C6 D3 f0 o
欲想了解石材的特性,和在工程上是否适用时,必须先作岩石的力学强度试验。强度试验中最主要为抗压强度的试验。( @" ^1 P( E5 E8 h, x7 l
岩石的最大抗压强度的量测,通常是在固定的实验室中进行,并利用功率为十至一百吨以上的特殊水压机来把测试样本压碎。为测试岩石的抗压强度,其样品需制成立方体或圆柱体的形状,同时其尺寸还得视岩石的不同而异。对高强度的岩石而言,立方体形状的样品尺寸为5㎝×5㎝×5㎝,中等强度的岩石其样品尺寸为7㎝×7㎝×7㎝,而松软的岩石其样品尺寸为10㎝×10㎝×10㎝。对于矿物成份不均匀的岩石,其立方体形状的样品尺寸,应较矿物成份均匀的岩石为大。
' C. u+ X; U3 {% w( z( X为了避免获得意外的结果,应该采取同一石料的若干样品分别在干燥或潮湿的状况下进行试验。不过这种测试未必能够得到正确的数据,因为即使同一种的岩石,其抗压强度也不一定完全相同,还要看压缩方向和样品的构造等关系而定。此种具有方向的性质,以页岩特别显著。$ L0 q9 V% w4 I3 n/ v
下面介绍来自中国仪器超市(www.cimart.com.cn)最简单的抗压强度试验,将样品压碎的力以P来表示。4 F5 K7 o# [# j
样品的剖面面积为2吋×2吋即4平方吋,同时已知岩石的抗压强度为每平方吋一万磅(10,000psi),如此对样品施以10,000×4=40,000磅压力时,样品将会被破坏。其抗压强度计算公式如下:, b9 u1 P4 f; ?& N, V
p=P/A$ T- ]" g: Z: j$ h( k6 f2 z' K
式中 p为抗压强度,以每平方吋多少磅(psi)、每平方公分多少公斤为单位,P为压力,以磅、公斤为单位,A为剖面面积,以平方公分、平方吋为单位。/ z0 o# u7 F" ^! ?* j+ T; E
大致说来,火成岩、石英岩和特别坚硬的硅质砂岩,具有最大的抗压强度。例如一些未风化之玄武岩,其无侧束抗压强度可达到60,000psi。影响岩石抗压强度的因素很多,其最重要的有三种因素:组织、胶结物的性质、压力的方向等。
/ v, O9 e7 v) B# l, p( B9 z(1) 组织 q1 y* E8 {3 u1 J2 ?9 I
以结晶粒子大小而言,一些细粒的岩石或隐晶质的岩石,其抗压强度往往要较粗粒为大。例如细粒的砂岩,其抗压强度便要较粗粒为大。以火成岩和变质岩而言,当中有些晶体彼此钩结得很牢固,其抗压强度自然要较一些钩结不良的为大。
: _0 `+ ~$ V7 D f(2) 胶结物的性质7 G0 l; h# \6 E7 q8 Z6 o
在沉积岩方面其抗压强度,大多决定于胶结物的性质,特别以砂岩、砾岩和角砾岩为然。例如,假如岩石中的胶结物是黏土,则砂岩的抗压强度一定很低;假如岩石中的胶结物是石英的话,则砂岩的抗压强度一定变成最强,这些石英所胶结的岩石又称为硅化(Silicified)。! Z1 |# s+ |3 D
(3) 压力的方向
2 S e0 U8 B. L7 g岩石的抗压强度也决定于挤压应力作用的方向。以沉积岩而言,它们具有层面的,如果应力作用的方向和层面垂直,则岩石的抗压强度为最大。此外,某些岩石常常具有裂缝、矿脉或片理等类的构造,如果它们的方向和破裂面(Plane of Failure)的方向一致时,则对岩石的抗压强度自然影响很大。9 e& e: ^# N! B, G" u
下面是一些岩石的抗压强度, v- _. i+ f; g0 F# ?
岩石种类 抗压强度(Kg∕㎝2)
$ p! \: u6 X8 w3 x% W9 ^花岗岩(Granite) 1,000 ~ 2,5004 _1 i& S8 m0 f( F, e% G& p0 U- p
正长岩(Syenite) 1,000 ~ 2,000
6 ~3 ^1 ~ s! j1 s闪长岩(Diorite) 1,500 ~ 2,800
$ y2 Z6 b% m# z: s辉长岩(Gabbro) 1,000 ~ 2,800
3 Q: H: W6 t8 d9 }辉绿岩(Diabase) 2,000 ~ 3,000! L- l0 m( u: }) V
玄武岩(Basalt) 4,000' o+ _9 j) x* p/ d
结晶质石灰岩(Crystalline Limestone) 1,000 ~ 2,000
+ ~ E- a2 q8 y" f2 G8 y2 i0 Y石英砂岩(Quartzose Sandstone) 2,000
i: t8 r0 F0 K. |4 D1 p) C# E石英岩(Quartzite) 3,0008 }5 F* I+ A: n: ~& Q1 E
片麻岩(Gneiss) 1,000 ~ 2,000 |
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