评估建筑石材:因高温火灾和水冷却而产生的物理机械变化

科学领域:

• 地质学和材料科学 地质学和材料科学
• 遗产保护科学 遗产保护科学
• 消防工程 消防工程

背景情况:

• 天然石遗产遗址面临着严重的火灾风险,这可能会降低材料性能并损害结构完整性.
• 超过三十年的研究强调了对文化遗产进行有效的火灾风险减轻和修复策略的需要.

研究的目的:

• 调查高温暴露对葡萄牙遗产石灰岩 (Lioz和灰色Ançã石) 的影响.
• 为制定战略提供见解,以保护和保存自然石头遗产结构免受火灾损害.

主要方法:

• 在200°C,400°C和600°C的模拟火灾暴露,然后进行水冷却.
• 使用色度测量 (CIE L*a*b*),SEM-EDS,单轴压力强度测试,Leeb D硬度,孔隙度测量,超声速和热重力测量 (TGA) 来分析形态,物理和机械性能.

主要成果:

• 高温暴露导致显著的颜色变化 (3-32%),微观结构变化 (裂,多孔性) 和机械性能降低 (压缩强度高达33%,硬度高达12.2%).
• 在600°C的热循环后,开放孔隙性增加 (70-289%),超声速显著下降 (高达49%).
• 质量损失归因于保留和水的释放,以及分解 (H2O,CO2).

结论:

• 石具有更高的性和压力强度,对火灾引起的损伤有更好的抵抗力.
• 该研究发现,在理解火灾导致石灰岩机械衰变方面的知识缺口,强调需要进一步分析.
• 建议包括增加石材厚度,以弥补遗产结构在高温下机械强度的损失.