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浅谈石材硬度及测试标准方法

2013-09-13
  • 浅谈石材硬度及测试标准方法

    天然石材的硬度:是指石材被其它碰物(包括刀具)刻划或切割时的耐受能力,也可以说是石材抵抗外力破坏的能力。

    石材硬度是对石材加工艺过程影响最大的一项物理性能。因为不同硬度的岩石应当采用与之相适应的工艺进行加工才能获得最大的经济效益。石材的硬度与其化学成份、矿物成份、矿物的结构和构造有关。例如少许硅化的火山岩的肖氏硬度可高达115以上;四川的许多红色色系列的花岗石,如芦山红、三合红、 荥经红、 雪花红等都由于遭到不同水平的蚀变作用,而具有较高的硬度。当矿物成份相反时具有粗粒构造的石材比细粒构造的石材具有较高的硬度,例如广西的枫叶红与福建的G654芝麻黑,两者具有非常类似的化学成分与矿物成分,但具有粗粒构造的枫叶红的硬度就分明地高于具有中细粒构造的G654花岗岩。

    理解石材硬度关于石材加工工具和加工工艺的选器具有指点性的意义,例如锯切G657、南非红等高硬度的花岗石就必需选用高强度、低浓度的金刚石和较软联合剂的刀头,运用较低的圆周速率和较小的下刀深度,以确保切割效率;而锯切芝麻黑G654、济南青等较低硬度的花岗石时则必需选用中等强度、较高浓度的金刚石和较硬联合剂的刀头,运用较高的圆周速率和较大的下刀深度,以进步锯切效率和锯片的运用寿命。


    石材硬度有相对与绝对之分:


    相对硬度:选用10种矿物为标准,按其相对硬度的大小分为10级。相对硬度是由矿物学家莫尔制定的,所以也称之为莫氏硬度。莫氏硬度不具有严格的量化标准,因此在分析石材的性能中较少应用,但因为莫氏硬度使用方便,所以在缺乏专用设备时可用以大致地判断岩石的类型或矿物种类。

    测定石材的相对硬度时.应将被涮石材与莫氏硬度标所规定的矿物互相刘划加以比较来确定该石材的硬度。例如某种石材能划伤萤石而不能划伤磷灰石,则其硬度在莫氏硬度4-5之间,可定为奠氏硬度4.5。又如某种石材与磷灰石相互都不能划伤.则其奠氏硬度与磷灰石的相等,该种石材的奠氏硬度为5。

    在现场测定时.若暂时没有奠氏硬度标中所选择的10种矿物岩石.也可用手头边现有的物品做为比较标准用来大致确定石材的硬度。例如铜钥匙之类物品的硬度约为莫氏硬度3,钢质小刀之类物品的奠氏硬度约为5.5,玻璃的硬度约为莫氏硬度6。例如铁的莫氏硬度为5~5.5,所以用小刀是无法在花岗石上刻下痕迹的,而大理石中的矿物硬度大多小于4,可以被小刀所刻划,所以用小刀就可以区分出石材所属的岩石大类。



    绝对硬度:是利用仪器一硬度计进行测定的石材的硬度。
    硬度的数值因测量的方法不同而异,因此.绝对硬度除了指明硬度的数值外.还必须指出测量硬度的方法。根据测定时施加负荷的方式,可分为静态硬度和动态硬度两大娄。根据测定时施加负荷的方式又可分为静态硬度和动态硬度。静态硬度又分努普硬度和维氏硬度,分别用符号HK和HV表示。动态硬度又称肖氏硬度,用符号HS表示。山东白麻石材属于脆性材料,较适合使用肖氏硬度计进行石材的硬度测定。通常大理石的肖氏硬度在35~55之间,花岗石的肖氏硬度通常在70~95之间,有的可以高达110以上。

    ①静态硬度
    静态硬度是指在静负荷作用下将压头压被测试材料表面.根据材料表面上留下压痕的尺寸来确定的硬度。石材静态硬度多采用压头负荷小于1公斤力的显微硬度计米测定。
    ②动态硬度
    动态硬度是指在动负荷的作用下,使压头冲击被测材料表面所测出的硬度。国内通常采用肖氏硬度计进行石材动态硬度的测定。
    肖氏硬度符号Hs表示。肖氏硬度测试的工作原理是将金刚石冲头先升高到固定的高度h,上销紧,然后释放销紧机构.使冲头下落到试件表上又回弹到某一高度h。,根据回弹高度h:的大小来确定肖氏硬度Hs的值。各种岩石的肖氏硬度值见表8中所示。
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