Wpływ różnych temperatur na kamień objawia się głównie w następujących aspektach:
1. Efekt rozszerzalności i kurczenia cieplnego:
- Kamień, jako materiał porowaty, będzie się rozszerzał i kurczył pod wpływem zmiany temperatury. Po podgrzaniu kamienia objętość wzrośnie; po ochłodzeniu objętość się zmniejszy. Ta zmiana objętości spowoduje naprężenia wewnątrz kamienia. Jeśli naprężenie przekroczy tolerancję kamienia, spowoduje to pęknięcie kamienia.
2. Ciśnienie wewnętrzne spowodowane parowaniem wody:
- Woda w kamieniu może odparować w wysokiej temperaturze, powodując wzrost ciśnienia wewnętrznego, co może spowodować pękanie kamienia, szczególnie gdy woda znajduje się na powierzchni lub wewnątrz kamienia.
3. Wpływ składu mineralnego:
- Skład mineralny kamienia jest w różnym stopniu wrażliwy na temperaturę. Niektóre kamienie po podgrzaniu ulegają zmianom fazowym lub reakcjom chemicznym, co powoduje zmiany w strukturze kamienia, powodując pękanie i wietrzenie.
4. Zmiany właściwości wytrzymałościowych i odkształceń:
- Pod wpływem wysokiej temperatury zmienią się właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe kamienia. Na przykład właściwości mechaniczne marmuru nie zmieniają się zbytnio od temperatury pokojowej do wysokiej temperatury 200 stopni; ale między 400 a 800 stopniami jego szczytowa wytrzymałość, moduł sprężystości i moduł odkształcenia zmniejszają się wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy szczytowe odkształcenie wzrasta.
5. Zmiany gęstości nasypowej i właściwości porów:
- Po obróbce w wysokiej temperaturze zmieni się gęstość nasypowa i właściwości porów skał o różnej litologii. Na przykład wielkość zmiany właściwości porów piaskowca i łupków po obróbce w wysokiej temperaturze będzie się różnić w zależności od rodzaju skały. Łupki mają większą przestrzeń porów w wyniku spalania materii organicznej, co powoduje bardziej oczywiste zmiany we właściwościach porów.
6. Zmiany właściwości akustycznych i parametrów dynamicznych i sprężystych:
- Wraz ze wzrostem temperatury współczynnik tłumienia skały stale rośnie, a inne parametry akustyczne nadal maleją. Jednocześnie wszystkie dynamiczne parametry sprężystości, z wyjątkiem współczynnika Poissona, wykazują tendencję spadkową, szczególnie w przypadku łupków, które ulegają większym uszkodzeniom pod wpływem ciepła.
7. Różnice w ogniotrwałości:
- Różne kamienie mają różną ogniotrwałość, a niektóre kamienie ulegną rozkładowi chemicznemu w wysokiej temperaturze. Na przykład gips rozkłada się w temperaturach powyżej 107 stopni, wapień i marmur rozkładają się w temperaturach powyżej 910 stopni, a granit pęka w temperaturze 600 stopni z powodu nierównomiernego ogrzewania minerałów składowych.
Podsumowując, temperatura ma wiele wpływów na kamień, w tym zmiany właściwości fizycznych, zmniejszenie właściwości mechanicznych i uszkodzenia strukturalne. Zmiany te mają ogromne znaczenie dla ochrony i użytkowania kamienia.
