抗压强度

抗压强度(compressivestrength)代号σbc,指外力是压力时的强度极限。对高强度的岩石而言,立方体形状的样品尺寸为5㎝×5㎝×5㎝,中等强度的岩石其样品尺寸为7㎝×7㎝×7㎝,而松软的岩石其样品尺寸为10㎝×10㎝×10㎝。样品的剖面面积为2吋×2吋即4平方吋,同时已知岩石的抗压强度为每平方吋一万磅(10,000psi),如此对样品施以10,000×4=40,000磅压力时,样品将会被破坏。在沉积岩方面其抗压强度,大多决定于胶结物的性质,特别以砂岩、砾岩和角砾岩为然。

中文名:抗压强度英文名:compressive strength
概念:外力是压力时的强度极限公式:p=P/A
单位:每平方公分多少公斤所属学科:物理

抗压强度

举例

下面就以岩石为例,详细向大家解释下什么是抗压强度

抗压测试机

岩石的抗压强度是指在无侧束状态下(Unconfined)所能承受的最大压力

,通常以

每平方公分多少公斤,或每平方英寸多少磅。换言之,它指把岩石的加压至破裂所需要的应力。

欲想了解石材的特性,和在工程上是否适用时,必须先作岩石的力学强度试验。强度试验中最主要为抗压强度的试验。

岩石的最大抗压强度的量测,通常是在固定的实验室中进行,并利用功率为十至一百吨以上的特殊水压机来把测试样本压碎。为测试岩石的抗压强度,其样品需制成立方体或圆柱体的形状,同时其尺寸还得视岩石的不同而异。对高强度的岩石而言,立方体形状的样品尺寸为5㎝×5㎝×5㎝,中等强度的岩石其样品尺寸为7㎝×7㎝×7㎝,而松软的岩石其样品尺寸为10㎝×10㎝×10㎝。对于矿物成份不均匀的岩石,其立方体形状的样品尺寸,应较矿物成份均匀的岩石为大。

为了避免获得意外的结果,应该采取同一石料的若干样品分别在干燥或潮湿的状况下进行试验。不过这种测试未必能够得到正确的数据,因为即使同一种的岩石,其抗压强度也不一定完全相同,还要看压缩方向和样品的构造等关系而定。此种具有方向的性质,以页岩特别显着。

下面介绍来自中国仪器超市最简单的抗压强度试验,将样品压碎的力以P来表示。

样品的剖面面积为2吋×2吋即4平方吋,同时已知岩石的抗压强度为每平方吋一万磅(10,000psi),如此对样品施以10,000×4=40,000磅压力时,样品将会被破坏。

公式

p=P/A

式中 p为抗压强度,以每平方吋多少磅(psi)、每平方公分多少公斤为单位,P为压力,以磅、公斤为单位,A为剖面面积,以平方公分、平方吋为单位。

大致说来,火成岩、石英岩和特别坚硬的硅质砂岩,具有最大的抗压强度。例如一些未风化之玄武岩,其无侧束抗压强度可达到60,000psi。影响岩石抗压强度的因素很多,其最重要的有三种因素:组织、胶结物的性质、压力的方向等。

组织

以结晶粒子大小而言,一些细粒的岩石或隐晶质的岩石,其抗压强度往往要较粗粒为大。例如细粒的砂岩,其抗压强度便要较粗粒为大。以火成岩和变质岩而言,当中有些晶体彼此钩结得很牢固,其抗压强度自然要较一些钩结不良的为大。

胶结物的性质

在沉积岩方面其抗压强度,大多决定于胶结物的性质,特别以砂岩、砾岩和角砾岩为然。例如,假如岩石中的胶结物是黏土,则砂岩的抗压强度一定很低;假如岩石中的胶结物是石英的话,则砂岩的抗压强度一定变成最强,这些石英所胶结的岩石又称为硅化(Silicified)。

压力的方向

岩石的抗压强度也决定于挤压应力作用的方向。以沉积岩而言,它们具有层面的,如果应力作用的方向和层面垂直,则岩石的抗压强度为最大。此外,某些岩石常常具有裂缝、矿脉或片理等类的构造,如果它们的方向和破裂面(Plane of Failure)的方向一致时,则对岩石的抗压强度自然影响很大。

相关示例

岩石种类 抗压强度(Kg∕㎝2)

花岗岩(Granite) 1,000 ~ 2,500

正长岩(Syenite) 1,000 ~ 2,000

闪长岩(Diorite) 1,500 ~ 2,800

辉长岩(Gabbro) 1,000 ~ 2,800

辉绿岩(Diabase) 2,000 ~ 3,000

玄武岩(Basalt) 4,000

结晶质石灰岩(Crystalline Limestone) 1,000 ~ 2,000

石英砂岩(Quartzose Sandstone) 2,000

石英岩(Quartzite) 3,000

片麻岩(Gneiss) 1,000 ~ 2,000

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