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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 $ r0 M b+ G ?) ~$ x$ V
下面就以岩石为例,详细像大家解释下什么是抗压强度
& H4 A# C$ s0 G6 n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。
! H, u0 n Y8 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。: q6 R5 G2 H* H* B/ a
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。, D, C: U, _5 p/ w( c2 i o4 X M- L
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。1 X6 o ? |# i) I( a+ o' c E; t8 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。- q* V% D! \4 s# B; f) {
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:' C# m4 _3 E5 o. P# e" n% a# t
p=P/A
3 {4 b. @0 a$ ?( |7 B 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。$ Q; B* T- v, g: E0 Y3 r' r" n6 z3 x
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。
0 Z, a+ i0 l0 [- U(1) 组织
- Y$ ^ ^( Y; A; |$ k+ Z- r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。 k# \0 F5 b1 S) X
(2) 胶结物的性质
5 X" q5 o$ K( V) Y* |% }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)。% n% r6 e# K' i% W( n1 P9 n; M6 S* _
(3) 压力的方向, ]) c/ x. f$ x
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。
# i3 w3 x3 S6 }5 I# q下面是一些岩石的抗压强度
9 A; [9 z8 A: a) C 岩石种类 抗压强度(Kg∕㎝2)
# f" @; [6 f5 P1 e0 s$ u y花岗岩(Granite) 1,000 ~ 2,500: R& Q* }9 J2 n
正长岩(Syenite) 1,000 ~ 2,000
8 W2 O+ r% w2 R2 A; y! \" x0 e闪长岩(Diorite) 1,500 ~ 2,800, X" `8 j% o3 e e" u
辉长岩(Gabbro) 1,000 ~ 2,8005 B" x; l8 R1 w. h, N* W& ~5 c
辉绿岩(Diabase) 2,000 ~ 3,0000 r" ^8 i& E: e
玄武岩(Basalt) 4,000) h1 H$ \/ Q$ B3 C; O
结晶质石灰岩(Crystalline Limestone) 1,000 ~ 2,000: b; [1 x' d7 Z+ S" y8 [
石英砂岩(Quartzose Sandstone) 2,000
0 M2 V( _% j, b0 u: y2 W' |7 Q石英岩(Quartzite) 3,000
9 ~. _/ g1 o' ~1 s4 }片麻岩(Gneiss) 1,000 ~ 2,000 |
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