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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
$ B1 M5 ~& {& t, ?1 E2 F下面就以岩石为例,详细像大家解释下什么是抗压强度" @/ @6 b; F9 J4 v% y9 l& }" p
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。7 G& j, s2 N1 K/ f
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。. n) g4 A* m! g+ A5 x/ d
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。
$ e/ y3 |* U8 P6 E1 s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。2 y5 B j5 l2 h; l- y5 u- U
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。
+ ~! b3 [3 N6 O- E# o' e: A; n 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:6 g3 x. c/ U3 J6 d6 z
p=P/A
( U/ K; @; v0 x: L m5 h2 c. ` 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。
6 k* g, F1 W1 h& |$ b8 z) ?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。" h5 B% w( i: N
(1) 组织5 a Z/ h# Z6 N: o- C, E
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。: o& |% @8 e- ^2 o
(2) 胶结物的性质
9 x! i" I% T" r& {, J0 U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)。
& r1 k G3 h3 K7 `(3) 压力的方向9 X6 h. ^# E9 X" D$ S
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。
, V9 V! Y0 b" h下面是一些岩石的抗压强度) T0 c- m0 g: B7 ^3 c4 B1 h
岩石种类 抗压强度(Kg∕㎝2)
! M6 e; ^& t4 Z& j花岗岩(Granite) 1,000 ~ 2,500( E* {: A0 [2 f0 ~7 H& ?/ @: y4 E
正长岩(Syenite) 1,000 ~ 2,0007 m5 G6 f) b- q5 l* U1 A/ x
闪长岩(Diorite) 1,500 ~ 2,800& m* \$ P4 z3 X+ G' l$ n; ?( G
辉长岩(Gabbro) 1,000 ~ 2,800( y/ P" j0 a$ T6 D2 c) s$ u
辉绿岩(Diabase) 2,000 ~ 3,000
- T/ ^8 A' v0 A8 M玄武岩(Basalt) 4,000
; D' c' _, j: L1 M' S5 Z1 W( {5 P结晶质石灰岩(Crystalline Limestone) 1,000 ~ 2,000, G: @5 x8 o1 u0 ]2 Z/ [
石英砂岩(Quartzose Sandstone) 2,0000 d, d, ?7 G% i+ p" }( ?
石英岩(Quartzite) 3,0006 ~& r4 N# a/ W# p
片麻岩(Gneiss) 1,000 ~ 2,000 |
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