理论教育 石材强度研究方法探讨

石材强度研究方法探讨

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:判断风化程度和固化的效果有不同的方法,它们在研究深度上有所区别。其中的两种方法与石材的表面特性直接相关,另两种方法需要根据深度确定石材的强度。与上述的两种方法不同,微钻孔硬度法的目标完全是通过深度测量强度。然而,到目前为止,只在部分范围内发现其与石材抗压强度的规律性联系。因此,微钻孔硬度法适合作为相对测量,它可测量钻孔周围的强度曲线。

石材强度研究方法探讨

判断风化程度和固化的效果有不同的方法,它们在研究深度上有所区别。其中的两种方法与石材的表面特性直接相关(剥离阻力检测法、毛刷检测法测定粉化),另两种方法需要根据深度确定石材的强度(微钻孔硬度法和双轴抗折强度法)。这里先不谈论超声波法,因为超声波速测量值物理上并不与机械强度值直接相关。但用超声波法同样可以证明钻芯处纵切面的固化成效。

毛刷检测法测定粉化主要是用“单位面积的磨损”这种定量参数,取代在粉化剥落时经常使用的“少量”“中等”“大量”的定性分级。毛刷检测法以单位面积的克数测量粉化,可以直接用于判断采取保护措施前后随时间推移的劣化程度和发展趋势或通过测量评估固化的效果。重要的是,测量时需准确按照规定进行,以尽可能排除人为误差。这种方法在贵重的建筑物或石雕上当然有其局限性。在这些情况下,相关部分必须被固化,而不是用毛刷刷磨,需要避免“磨到无病害的石头”。

与毛刷检测法测定粉化相似,可以通过剥离阻力确定一个表面的状态。将Power Strip®胶带垂直地从表面剥离所需施加的力是判断表面矿物颗粒聚合力的一个直接标准。也可以通过此法确定固化的效果及随时间推移的劣化程度和趋势。毛刷检测法测定粉化在贵重文物方面的使用有其局限性,这点对于剥离阻力法来说也是如此。在同一位置进行多次剥离试验可以了解石材表面区域的结构强度。若知道相关石材的粒度,甚至可以说明多少品粒层数松动了并因此受到了风化的威胁。(www.daowen.com)

与上述的两种方法不同,微钻孔硬度法(钻入阻力测量)的目标完全是通过深度测量强度。这种测量并不是完全没有破坏性的,因为不同直径的钻头会留下3 mm或5 mm的小孔,之后这些小孔当然必须以钻粉填补。在待研究石材上钻孔所需施加的力理论上与石材的强度相关。然而,到目前为止,只在部分范围内发现其与石材抗压强度的规律性联系。测量的可重复性首先取决于钻头和钻孔里的石粉清理方式。随着时间的推移,所有的钻头(包括金刚钻)都会变钝,所以微钻孔硬度(钻入阻力)会明显提高。因此,微钻孔硬度法适合作为相对测量,它可测量钻孔周围的强度曲线。这样就可以确定软化的范围、石材内部的不均匀性、初期的层状剥落及固化措施的有效性。与此相反,定量对比分析要求借助匀质标样准确地校准所使用的钻头。这些值必须精确地记录在测量记录中,以便能够相应地确定以后需要使用的其他钻头类型。之后这个必不可少的对照材料(标样)是否仍然可用,这点在大多数情况下是值得怀疑的。

若要证明随着时间的推移固化的效果是保持抑或减弱,双轴抗折强度法可能是最可靠的方法。这种测量的实施是标准的,因此不同时间、地点产生的结果之间总具有可比性。遗憾的是,这种测量并不是没有破坏性的,因此只能用于特殊情况下。但是,人们应该考虑到,只能通过这种测量得到的弹性模量恰恰是一个决定性参数,其可用于判断已得到固化的表面区域与相邻的、未固化的内部区域之间的兼容性。微小的弹性模量差是持续的固化效果的重要前提。由于双轴抗折强度法相对于其他测量(如钻入阻力和剥离阻力)的优势,至少应该同意在大项目中选取特定数量的钻芯以便能够完成双轴抗折强度法的测量。

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