การจำลองการผุกร่อนของหินทรายภายใต้วัฏจักรร้อนเย็นแบบสภาวะแห้ง สภาวะเปียกและสภาวะความเป็นกรดในห้องปฏิบัติการLaboratory Simulation of Sandstones Weathering under Cyclic Heating and Cooling with Dry, Wet and Acidic Conditions

Abstract

การจำลองการผุกร่อนของหินทรายได้นำตัวอย่างหินทรายจำนวน 4 ชนิดมาทดสอบภายใต้วัฏจักรร้อน-เย็น เป็นจำนวน 300 วัฏจักร โดยนำตัวอย่างหินทรายแต่ละชนิดมาทำการทดสอบสภาวะการเย็นตัว 3 แบบ ได้แก่ การปล่อยให้เย็นที่อุณหภูมิห้อง การจุ่มลงในน้ำกลั่น และการจุ่มลงในกรดซัลฟิวริก (มีค่าความเป็นกรดเท่ากับ 5.6) ผลที่ได้ระบุว่าหินทรายทุกชนิดไม่อ่อนไหวต่อสภาวะร้อน-เย็นแบบแห้ง อย่างไรก็ตาม หินทรายเหล่านี้อ่อนไหวอย่างมากต่อน้ำและกรด การทำให้ตัวอย่างหินลดอุณหภูมิลงโดยฉับพลันในของเหลวอาจเป็นสาเหตุทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กในวัสดุเชื่อมประสานของหิน ซึ่งต่อมาทำหน้าที่เป็นช่องเปิดให้ของเหลวซึมลึกลงไปในตัวอย่างหิน เมื่อวัสดุเชื่อมประสานของหินทรายถูกละลายด้วยของเหลว ส่งผลให้ความหนาแน่น กำลังรับแรงสูงสุดและโมดูลัสความยืดหยุ่นของหินทรายมีค่าลดลงเมื่อจำนวนรอบของวัฏจักรการจำลองเพิ่มขึ้น ผลที่ได้จากการศึกษานี้เป็นประโยชน์ในการคัดสรรและการนำหินทรายไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมหินก่อสร้างและหินประดับ

Weathering simulations have been performed on four sandstone types by subjecting them up to 300 heating-cooling cycles. Three cooling conditions are imposed on three separate sets of specimens prepared from each sandstone type: air-cooling, submerging in distilled water and in sulfuric acid (pH = 5.6). Results indicate that all sandstones are insensitive to heating-dry cooling cycles. They are however highly sensitive to water and particularly to acid. Such rapid cooling in liquid induces micro-cracks in the cementing materials, which become preferential paths allowing liquid to penetrate deeper into the specimens. As the cementing materials are dissolved by the liquids, the sandstone density, strength and elastic modulus decrease as the simulation cycles increase. The findings can be useful for the selection criteria and application of these sandstones in the construction and decoration industry.