Virkningerne af forskellige temperaturer på sten kommer hovedsageligt til udtryk i følgende aspekter:
1. Termisk ekspansion og kontraktionseffekt:
- Sten, som et porøst materiale, vil udvide sig og trække sig sammen, når temperaturen ændrer sig. Når stenen opvarmes, vil volumen udvide sig; når den er afkølet, vil volumen krympe. Denne volumenændring vil forårsage stress inde i stenen. Hvis spændingen overstiger stenens tolerance, vil det få stenen til at revne.
2. Internt tryk forårsaget af vandfordampning:
- Vandet i stenen kan fordampe ved høje temperaturer, hvilket får det indre tryk til at stige og dermed få stenen til at revne, især når der er vand på overfladen eller inde i stenen.
3. Påvirkningen af mineralsammensætning:
- Mineralsammensætningen af sten er følsom over for temperatur i forskellige grader. Nogle sten vil gennemgå faseændringer eller kemiske reaktioner efter at være blevet opvarmet, hvilket resulterer i ændringer i stenstrukturen, hvilket forårsager revner og forvitring.
4. Ændringer i styrke- og deformationskarakteristika:
- Ved høj temperatur vil stenens styrke og deformationsegenskaber ændre sig. For eksempel ændres de mekaniske egenskaber af marmor ikke meget fra stuetemperatur til høj temperatur på 200 grader; men mellem 400 grader og 800 grader falder dens spidsstyrke, elasticitetsmodul og deformationsmodul med stigende temperatur, mens spidsbelastningen stiger.
5. Ændringer i bulkdensitet og poreegenskaber:
- Efter højtemperaturbehandling vil bulkdensiteten og poreegenskaberne for bjergarter med forskellige litologier ændre sig. For eksempel vil størrelsen af ændringen i poreegenskaber for sandsten og skifer efter højtemperaturbehandling variere afhængigt af bjergarten. Skifer har mere porerum på grund af forbrænding af organisk stof, hvilket resulterer i mere tydelige ændringer i dets poreegenskaber.
6. Ændringer i akustiske egenskaber og dynamiske elastiske parametre:
- Efterhånden som temperaturen stiger, stiger bjergartens dæmpningskoefficient, og andre akustiske parametre falder fortsat. Samtidig viser alle dynamiske elastiske parametre undtagen Poissons forhold en nedadgående tendens, især for skifer, der er mere alvorligt varmebeskadiget.
7. Forskelle i ildfasthed:
- Forskellige sten har forskellig ildfasthed, og nogle sten vil undergå kemisk nedbrydning under høj temperatur. For eksempel nedbrydes gips ved temperaturer over 107 grader, kalksten og marmor nedbrydes ved temperaturer over 910 grader, og granit revner ved 600 grader på grund af ujævn opvarmning af dets mineraler.
Sammenfattende har temperatur mange effekter på sten, herunder ændringer i fysiske egenskaber, reduktion i mekaniske egenskaber og strukturelle skader. Disse ændringer har stor betydning for beskyttelse og brug af sten.
