鉱物学的変動が物理学に及ぼす影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10320 (2023) この記事を引用

434 アクセス

1 引用

メトリクスの詳細

本研究は、エジプト南東部砂漠のガバル・エル・ファリク地域の花崗岩タイプの地球化学的および鉱物学的詳細を、地盤工学工学および寸法石としてのそれらの適合性に関連して説明することを目的としています。 現在の研究の目的は 2 つのステップを通じて達成されました。 最初のステップには、岩石学的、地球化学的、鉱物学的調査などの地質学的研究が含まれていました。 2 番目の適切なステップでは、物理的、機械的、熱膨張特性などの工学的特性を測定することにより、調査対象の岩石の地質工学的評価が行われました。 岩石学的調査により、研究された花崗岩は 2 つの主なクラスに分類されることが明らかになりました: (1) 中粒から細粒サイズの片麻岩花崗岩 (黒雲母 - パーサイト)、および (2) 粗粒から中粒サイズのアルカリ長石花崗岩。 鉱物学的には、研究された岩石は、主に曹長石、正長石、石英でさまざまな割合で構成されており、アパタイトやルチルなどのいくつかの付属鉱物に加え、赤鉄鉱やイルメナイトなどの少量の鉄族鉱物も含まれています。 工学的特性は、最大吸水率と見掛け気孔率の値がそれぞれ 0.34% と 0.77% である一方、最小のかさ密度は 2604.03 kg/m3 であることを示しました。 圧縮強度は 999.68 ～ 2469.10 kg/cm2 の範囲であり、耐摩耗性は 29.67 ～ 54.64 Ha の範囲です。 曹長石含有量の増加により、吸水性が増加する一方で、かさ密度と圧縮強度が減少しました。 粒子サイズの増加により、見かけの気孔率が増加し、機械的特性が低下しました。 温度、鉱物組成、物性の変化により、長さの変化だけでなく膨張係数にも大きな変化が生じます。 加熱温度の上昇により、線熱膨張はわずかに増加し、100 °C での最大値は 0.0385% でした。 これらの結果は、研究した花崗岩が、変動する温度条件下で屋内および屋外の装飾目的（被覆材/舗装）に使用する寸法石として適していることを示しました。

寸法石とは、石を模倣したすべての人造材料を除く、あらゆる種類の天然石または岩石製品であり、明確に決定された幾何学的形状またはサイズを持つ要素を得るために切断でき、研磨能力、色、質感、および表面の通常の要件を満たすことができます。建物の外装、敷石、縁石、記念碑や記念碑、その他の工業製品などの建築および装飾材料として利用される仕上げ材1、2、3、4、5。 したがって、寸法石としての天然石の分類は、その外観と寸法という 2 つの主な基準によって決まります。 さらに、寸法石は、強度、研磨性、物理的および化学的耐候性を満足する必要があります6。

天然石はその産地から火成岩、変成岩、堆積岩の三大分類に分類され、その緻密性と耐久性の高さに加え、その外観のバリエーションの多さから寸法石などの用途に世界中で広く使用されています。これにより、床材、外装材、舗装材、葬儀記念碑、彫像に使用できるようになりました7。 天然石は、ピラミッド、城、宮殿などの古代遺産の建造物に最も広く使用されている素材です。 伝統的な建造物における寸法石の使用は、岩石の露頭の分布と密接に関係しています8。

(ASTM C119)1 によれば、寸法石は、アラバスターや蛇紋石などの他の寸法石に加えて、花崗岩、石灰岩、大理石、石英系 (クォーツァイト)、スレートのグループを含むいくつかのグループに分類されていました。 しかし、自然寸法石の 2 つの最も一般的なグループは、珪岩や粘板岩などの他の石種に加えて、大理石または石灰質材料グループと花崗岩または珪質材料グループです。 最初のグループ（大理石）は、炭酸塩岩の全クラスで構成され、通常は方解石とドロマイトで構成され、単なる岩石学的特性の限界を超えて鋸引きや研磨が可能です 3,9。 その組成は、純粋な炭酸塩の石から、商業的に大理石状 (蛇紋岩大理石) として分類される、炭酸塩をほとんど含まない石まで多岐にわたります1。 2 番目の一般的なグループ (花崗岩) は、商業上の定義では、石英の含有量に関係なく、粒状構造と多鉱物組成を持つ噴火岩または火成岩のセット全体で構成されます3。