Линейное расширение материалов

Линейное расширение — физическое свойство горных пород, не оказывающее решающего влияния на их выбор для производства облицовочных материалов (действующими отечественными стандартами не регламентируется). Тем не менее знание этого свойства позволяет более точно и обоснованно определять область применения того или иного вида камня, принимать меры по предупреждению повреждений облицовки.

Рассматриваемое свойство характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения Кт, определяемым по формуле

Кт = ∆l / [l (ti-t0)],

где l – первоначальная длина образца (при температуре to), мм; ДI – удлинение образца при его нагревании до температуры t, мм.

Для определения параметра / Ст используют образцы горных пород круглого или призматического сечения площадью 80 мм2, длиной 50 мм. Образцы нагревают в интервале температур 15—100°С, измеряя их длину специальным прибором, например оптическим компаратором (от латинского компаратор – сравнивающий). По результатам измерений, используя вышеприведенную формулу, вычисляют значение Kr. Величины коэффициента линейного расширения для некоторых видов облицовочного камня следующие:

граниты актюбинский, уллу-камский . .        0,0000068

гранит «Возрождение» (вуоксинский) .        0,0000089

мраморы:

агверанский     0,0000069

хорвирапский ..0,0000048

фоминский 0,0000144

белогорский     0,0000114

кварцит шокшинский          0,0000122 .

Как видно из приведенного перечня, значения коэффициентов линейного расширения для различных пород могут отличаться в 2—3 раза.

Пользуясь формулой для вычисления Kr, нетрудно подсчитать что для некоторых видов камня при службе его в наружной облицовке относительное удлинение может составить 0,3 0,5 мм и более на I м облицовки, т. е. в зависимости от размера стены достичь значений 3—6 мм. В том случае, если в облицовке не предусмотрены температурные (компенсационные) швы между отдельными рядами плит, такие значительные линейные деформации плит неизбежно приведут к появлению трещин и последующему выпадению отдельных участков облицовки. Подобные явления имеют место в некоторых южных городах страны, где облицовка эксплуатируется в условиях значительных перепадов температур, сильно разогреваясь от прямого попадания солнечных лучей (для зданий Ташкента, например, характерны случаи растрескивания и выпадения облицовочных плит из газганского мрамора, имеющего повышенный коэффициент линейного расширения).

Анизотропия

Анизотропия (от греческого анизос – неравный и тропос – направление) – физическое свойство материалов, в данном случае горных пород, характеризующее различие их физических, механических и прочих характеристик (свойств) в зависимости от направления. Наиболее ярко это свойство проявляется у изверженных (гранитов) и метаморфических (гнейсов, сланцев) пород. Анизотропия обычно предопределяется либо ориентацией породообразующих минералов или дефектов в породе, либо ее текстурой. Это свойство оказывает большое влияние на обрабатываемость камня.

Так, анизотропия гранитов обусловливает их способность раскалываться в одних направлениях легче, чем в других. Обычно это связано с ориентацией расположения в породе кристаллов кварца или слюды. У большинства гранитов Украинского кристаллического щита анизотропность обусловлена ориентацией пузырьковых пустот в кристаллах кварца (например, у янцев- ского гранита). У некоторых разновидностей гранита из-за ярко выраженной анизотропности разница в величине усилий разрыва, прикладываемых к породе при ее раскалывании, в разных направлениях составляет 50 % и более.