異なる温度が石に与える影響は、主に次のような側面に現れます。
1. 熱膨張と収縮の影響:
- 石は多孔質材料であり、温度が変化すると膨張および収縮します。石を加熱すると体積が膨張します。冷やすと体積が縮みます。この体積変化により石の内部に応力が生じます。応力が石の許容範囲を超えると、石に亀裂が生じます。
2. 水の蒸発による内部圧力:
- 高温になると石に含まれる水分が蒸発し、内圧が上昇し、特に石の表面や内部に水分がある場合、石にクラックが発生することがあります。
3. 鉱物組成の影響:
- 石の鉱物組成は、さまざまな程度に温度に敏感です。一部の石は加熱後に相変化や化学反応を起こし、石の構造が変化し、ひび割れや風化を引き起こします。
4. 強度と変形特性の変化：
- 高温下では、石の強度と変形特性が変化します。たとえば、大理石の機械的特性は室温から 200 度の高温まであまり変化しません。ただし、400 度から 800 度の間では、温度の上昇とともにピーク強度、弾性率、変形係数が減少し、ピークひずみが増加します。
5. かさ密度と細孔特性の変化:
- 高温処理後、異なる岩質の岩石のかさ密度と細孔特性が変化します。たとえば、砂岩や頁岩の高温処理後の細孔特性の変化の大きさは、岩石の種類によって異なります。頁岩は有機物の燃焼によりより多くの細孔空間を持ち、その結果、細孔特性のより明らかな変化が生じます。
6. 音響特性と動的弾性パラメータの変化:
- 温度が上昇するにつれて、岩石の減衰係数は増加し続け、他の音響パラメータは減少し続けます。同時に、ポアソン比を除くすべての動的弾性パラメーターは、特に熱による損傷がより深刻な頁岩の場合、下降傾向を示します。
7. 耐火性の違い：
- 石によって耐火性が異なり、石によっては高温で化学分解が起こる場合があります。たとえば、石膏は 107 度を超える温度で分解し、石灰石と大理石は 910 度を超える温度で分解し、花崗岩は構成鉱物の不均一な加熱により 600 度で亀裂が発生します。
要約すると、温度は、物理的特性の変化、機械的特性の低下、構造的損傷など、石に多くの影響を与えます。これらの変化は石の保護と利用にとって非常に重要です。
