یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

ارزیابی دوام مرمریت در برابر فرآیندهای شوک حرارتی و تبلور نمک: یک مطالعه آزمایشگاهی

نویسندگان
گروه زمین شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
مطالعه حاضر با هدف ارزیابی و مقایسه دوام سه نوع سنگ مرمریت تجاری (سنگ چینی سفید و سنگ چینی خاکستری از معدن هارونی و مرمریت سبز از معدن شواز) در برابر عوامل محیطی مخرب شامل چرخه‌های شوک حرارتی و تبلور نمک، تحت شرایط آزمایشگاهی طراحی گردید. براساس آنالیز شوره‌های جمع‌آوری‌شده از نمای ساختمان‌های شهر یزد با پراش اشعه ایکس (XRD)، کلرید سدیم (NaCl) به عنوان عامل تخریب در آزمون تبلور نمک (20 چرخه) انتخاب شد، در حالی که آزمون شوک حرارتی در 30 چرخه (گرمایش تا 110 درجه سانتی‌گراد و سردایش ناگهانی) انجام پذیرفت. ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی اولیه شامل چگالی، تخلخل مؤثر، سرعت موج طولی (Vp)، سختی اشمیت، مقاومت فشاری تک‌محوره (UCS)، مقاومت کششی غیرمستقیم برزیلی (BTS) و شاخص مقاومت بار نقطه‌ای (Is(50)) اندازه‌گیری شد. یافته‌ها نشان داد که سنگ چینی سفید با ساختار یکنواخت کلسیتی، بیشترین مقاومت فشاری اولیه (UCS برابر 38/73 مگاپاسکال) و بالاترین پایداری را در برابر هر دو فرآیند مخرب دارا بود (افت شاخص مقاومت بار نقطه‌ای پس از 30 چرخه حرارتی معادل 52% و پس از 20 چرخه تبلور نمک معادل 69%). سنگ چینی خاکستری به دلیل وجود رگه‌های سیمان کلسیتی و ماده آلی، بیشترین حساسیت را به شوک حرارتی نشان داد (افت شاخص مقاومت بار نقطه‌ای 77%). مرمریت شواز با وجود پایین‌ترین تخلخل مؤثر (65/0%) و ساختار لایه‌ای آراگونیتی، آسیب‌پذیرترین سنگ در برابر تبلور نمک تشخیص داده شد (افت BTS 79% پس از 15 چرخه). به طور کلی، سنگ چینی سفید برای کاربری در محیط‌های با تنش‌های حرارتی و نمکی مناسب‌تر است، در حالی که کاربرد سنگ چینی خاکستری و مرمریت شواز باید به شرایط داخلی با تماس محدود با عوامل مخرب محدود گردد. نتایج این پژوهش بر نقش تعیین‌کننده ریزساختار و عیوب ذاتی سنگ در مقایسه با پارامترهایی نظیر تخلخل اولیه در پیش‌بینی دوام تأکید دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of marble durability against thermal shock and salt crystallization processes: An experimental study

نویسندگان English

Mehdi Torabi-Kaveh
Narges Dehghan
Department of Geology, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده English

The present study was designed to evaluate and compare the durability of three types of commercial marble building stones (white marble and grey marble from the Harouni quarry, and green marble from the Shavaz quarry) against destructive environmental factors including thermal shock and salt crystallization cycles under laboratory conditions. Based on X-ray diffraction (XRD) analysis of efflorescence samples collected from building facades in Yazd city, sodium chloride (NaCl) was selected as the deteriorating agent in the salt crystallization test (20 cycles), while the thermal shock test was conducted over 30 cycles (heating to 110°C followed by sudden cooling). Initial physical and mechanical properties including density, effective porosity, P-wave velocity (Vp), Schmidt hardness, uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS), and point load strength index (Is(50)) were measured. The findings revealed that white marble, with its uniform calcite structure, exhibited the highest initial strength (UCS = 38.73 MPa) and the greatest stability against both destructive processes (point load strength loss of 52% after 30 thermal cycles and 69% after 20 salt crystallization cycles). Grey marble, due to the presence of calcite cement veins and organic matter, showed the highest sensitivity to thermal shock (77% point load strength loss). Shavaz marble, despite having the lowest effective porosity (0.65%) and a layered aragonitic structure, was identified as the most vulnerable stone to salt crystallization (79% tensile strength loss after 15 cycles). In general, white marble is more suitable for use in environments with thermal and salt stresses, while the application of grey marble and Shavaz marble should be limited to interior conditions with restricted exposure to destructive agents. The results of this research emphasize the determining role of microstructure and inherent defects in stone, compared to parameters such as initial porosity, in predicting durability.

کلیدواژه‌ها English

Marble durability
thermal shock
salt crystallization
physical and mechanical properties

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 14 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 15 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 17 مرداد 1405