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编者按：本刊曾于2020年10期刊登过《天然石材试验方法（9〜18部分）》国家标准。本文是这几个标准的编制说明。 《天然石材试验方法 (第9〜18部分) 》编制说明
周俊兴
(全国石材标准化技术委员会，北京100018 )
天然石材试验方法1〇项新标准已经完成了报批和 修改工作，即将发布实施。这些标准基本是转化国外 先进标准的内容，个别标准是根据丁_程应用实际需要 制定的新标准。为了更好地理解标准，推动标准的贯 彻实施，本文编辑整理了标准制定过程中编制说明的 关键内容，供各方参考。同时对比分析了与转化的欧 盟标准差异，供检验机构在采用不同方法标准时进行 必要的调整。希望在实施这些新标准内容的同时，各 方也应积极参与标准的完善和进一步提升过程，提出 宝贵的建议，以便进一步完善我国石材试验方法系列 标准。
I天然石材试验方法第9部分：通过测量共振基本频率 测定动力弹性模数
1.1标准主要内容
标准规定了通过测量共振基本频率测定天然石材 动力弹性模数试验的原理、仪器设备、试样制备、试 验步骤、试验结果和试验报告，适用于测定天然石材 动力弹性模数的试验。
标准制定的目的是为了解决建筑幕墙中干挂石材 在冻融、风吹、日晒、雨淋等内然气候条件下的耐老 化性能，保障建筑物的安全。最早起因是由于北京新 保利大厦采用了伊朗洞石作为外幕墙材料，美国设计 师要求进行弹性模数的试验，而我国没有相应的标准 作为依据，因此采用了美国设计师指定的方法，参照 ASTM C880和ASTM C666标准综合实验方法，即采用 天然石材弯曲强度的试样，通过混凝土抗冻融试验方法，测量石材共振基本频率，从而得到杨氏弹性模 量。通过这种方法，科学地掌握了石材幕墙在各种气 候条件下材质的老化变化，得到最终稳定时候的强度 值，为幕墙设计和安全系数的选择提供依据，因此引 入该标准试验方法对提高我国石材应用水平，增强石 材幕墙的安全性能具有重大的意义。
通过对国外先进标准的查新、研究和比较，本标 准最终选择采用了欧洲EN 14146: 2004《天然石材试 验方法-(通过测量共振基本频率）测定动力弹性模 数》标准内容，并根据我N石材幕墙应用实际情况，择优去繁，简化了试验和计算方法，便于方便地应用 在实际程检验中。
根据我国干挂石材幕墙的主要受力情况为弯曲强 度，在标准的具体内容上取消了欧标中通过纵向共振 频率计算纵向动力弹性模数和通过扭转共振频率计算 扭转动力弹性模数部分，只保留了通过弯曲共振
频率 计算弯曲动力弹性模数部分。在石材试样的尺寸方 面，取消了欧标中任意试样和不同长度的圆柱体试样 内容，只保留了截面为正方形的棱柱试样，作为试样 的规定尺寸，简化了计算公式，便于实验室制样和操 作，实现实验室间的规范和统一
其他内容均采用了EN 14146: 2004《天然石材试 验方法-(通过测量共振基本频率）测定动力弹性模 数》标准内容。主要包括连续激发模式仪器设备、瞬间激发模式仪器设备、两种激发模式附加设备、仪器 设备的可重复性测试、试样制备、试验步骤、试验结
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果和试验报告等。
1.2采用国外
先进标准的程度
国际标准化组织目前尚未出台有关石材动力弹性 模数试验方法的国际标准，国外先进标准主要是EN 14146: 2004《天然石材试验方法-(通过测量共振基 本频率）测定动力弹性模数》。美国ASTM石材标
准体 系中没有出台石材动力弹性模数试验方法，但是在实 际工程中，美国大理石协会和设计师们是采用ASTM C880和ASTM C666结合的方法，即采用天然石材弯曲 强度的试样，通过混凝土抗冻融试验方法，测量石材 共振基本频率，从而计算杨氏弹性模量来考核石材的 性能。
通过对国外先进标准方法的研究和比较，本标准 最终选择了部分采用欧洲EN 14146: 2004《天然石材 试验方法-(通过测量共振基本频率）测定动力弹性 模数》标准内容。根据我国石材幕墙应用实际情况，取消了欧标中通过纵向共振频率计算纵向动力弹性模 数和通过扭转共振频率计算扭转动力弹性模数部分，只保留了通过弯曲共振频率计算弯曲动力弹性模数部 分；在石材试样的尺寸方面，取消了欧标中任意试样 和不同长度的圆柱体试样内容，只保留了截面为正方 形的棱柱试样，作为试样的规定尺寸，简化了计算公 式，便于实验室制样和操作，实现实验室间的规范和 统~•〇
我国制定的试验方法标准等效采用了EN 14146: 2004标准内容，出于对国外标准版权的考虑，仅以参 考标准的形式在参考文献中进行了说明，
2天然石材试验方法第10部分：挂件组合单元抗震性 能的测定
2.1主要内容
标准规定了石材单个挂件组合单元抗震性能试验 的原理、设备及量具、试样、试验步骤、试验结果和 试验报告，适用于干挂天然石材单个挂件组合单元抗 震性能的测定。
标准制定的目的是为了考核建筑幕墙中干挂石材 的挂件组合单元在阵风等自然气候条件作用下的抗疲 劳性能，检查经过试验后挂件组合单元是否松动、脱 落，以及最终的挂装强度，避免干挂石材坠落，保障 建筑物的安全。本标准是在解决石材幕墙应用中出现 的挂件松动、脱落等实际问题过程中逐步完善提出 的，不锈钢背栓挂件与石材的硬接触在风荷载的作用 下有松动现象发生，增加了石材幕墙的不安全性。抗 震背栓在石材与不锈钢之间增加了一层柔性材料，很 好地解决了这个问题。在石材幕墙领域，参考其他抗 疲劳性试验方法，对石材挂件进行10万次的抗震性能 测试研究，抗震背栓性能稳定，幕墙安全性增强。因此制定本标准试验方法，推广新技术，提高各种石材 挂件的抗震性能。
标准的原理是通过在单个挂件组合单元上不断加 载和卸载200N±2N负荷，测定10万次加载和卸载后挂 件组合单元的外观变化和挂装强度，从而评定单个挂 件组合单元抗疲劳性能。标准规定了试验机、平台和 夹具、抗震试验台及胶垫和游标卡尺的要求，对试验 样品、试验步骤进行了规范，试验结果是以经过抗震 试验的试样破坏载荷平均值与参比样品破坏载荷平均 值的百分比值表示。
2.2采用国外先进标准的程度
国际标准化组织目前尚未出台有关石材挂件组合 单元抗震性能试验方法的国际标准，国外先进标准中 美国（ASTM )石材标准体系和欧洲（EN )石材标准 体系中也没有出台相应标准。标准无国际标准和国外 先进标准引用。
3天然石材试验方法第11部分：激冷激热加速老化强度测定
3.1主要内容
标准规定了天然石材耐激冷激热加速老化试验的 原理、仪器设备、试样制备、试验步骤、试验结果和 试验报告，适用于测定天然石材在激烈的温度变化 (热冲击）条件下可能产生变化的试验。
《石材》2021年2期.49.
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标准制定的目的是为了了解石材在在高低温交替 变化条件下可能产生的变化，包括外观、质量变化和 动力弹性模数的变化，以确定石材的激冷激热加速老 化性能，保障建筑物的安全。本标准完全采用了欧洲 EN 14066: 2003《天然石材试验方法-耐热冲击老化 性能的测定》标准内容，并根据我国石材应用实际情 况，只做了少量的修改。
试验原理是试样在（105 ± 5 )^条件下烘干至恒重后依次对其进行周期性的循环处理，即在 (105 ± 5 )丈条件下干燥后立即将其浸人到（20 ± 5 )丈的水中，前后重复20次，然后烘干至恒重后测量其 外观变化、质量变化和动力弹性模数的变化。试验内 容包括仪器设备要求、试样制备要求、试验步骤、试 验结果和试验报告。标准中修改了试样的尺寸偏差为 ±2.0 mm，保留了欧洲标准严谨的外观描述和试
验过 程中的细节，如外观的氧化状况、颜的变化和污点 的出现、溶涨、裂缝、剥层等，试样泡水时的底撑、样品间及与容器壁之间距离、水面到样品间的距离 等。取消了符号章的内容，将其移至公式里进行说 明。简化了干燥恒重方法，在（105 ± 5 ) ^条件下烘 干24h，按照试验研究，已经达到恒重要求，不再进行 恒重验证。
3.2采用国外先进标准的程度
国际标准化组织目前尚未出台有关石材激冷激热 加速老化强度试验方法的国际标准，国外先进标准中 只有EN 14066: 2003《天然石材试验方法-耐热冲击老 化性能的测定》标准。美国ASTM石材标准体系中没有 出台石材耐激冷激热加速老化性能的试验方法标准。
我闰制定的试验方法标准等效采用了 EN 14066: 2003标准内容，出于对国外标准版权的考虑，仅以参 考标准的形式在参考文献中进行了说明。
4天然石材试验方法第12部分：静态弹性模数的测定 4.1主要内容
标准规定了天然石材在单轴压缩条件下静态弹性 模数试验的原理、仪器设备、试样制备、试验步骤、试验结果和试验报告，适用于测定天然石材压缩静态
弹性模数的试验。
标准制定的目的是为了了解石材在压缩条件下纵
向发生的形变，从而得出材料的静态弹性模数，为石
材承载变形设计做依据，为材料更深层次的应用研
究做技术指导。标准主要采用了欧洲EN 14580: 2005 《天然石材试验方法-静态弹性模数的测定》标准内
容，并根据我国石材应用和试验的实际情况，做了少
部分的修改，现对照EN 14580: 2005标准内容变化说
玩具车漂移明如下：
(I )试验原理是通过测定样品在高低两次单轴
mopu
压力下发生的纵向形变，从而计算出样品的压缩静态
弹性模数，与欧标内容一致。
(2)符号中增加了长方体的正方形截面边长a和圆柱体的圆形截面直径夂而欧洲标准只在试验过程
中才出现这两个符号，未列入统一的符合章节中。
(3)检验仪器设备中，对试验过程中使用到的仪器和设备进行了细化，增加了长度测量设备、时间
薄片蒸汽眼罩测量设备和干燥器，即游标卡尺、秒表和干燥器。
(4)根据我国石材实际加工情况，指定了试样尺寸为50mm x50mm x 100mm的长方体，或者直径为
50mm、高度为100mm的圆柱体，取消了欧标中另夕卜的
试样尺寸，如随意试样尺寸，高度与最小平面尺寸的sofa燃烧器
比在2 ~ 4间的要求。
龙蝎酒(5 )调整了试样干燥至恒重的温度和试验方
法，将欧标中（70± 5)丈调整为我国石材试验方法统
一的（65 ± 5 )丈的范围，将欧标中（24 ± 2 )h的恒重
测试方法，调整为我国石材试验方法统一的内容，即
干燥48h，在干燥46h、47h、48h时分别称量试样的质
量，质量保持恒定时表明达到恒重，否则继续干燥，
直至出现3次恒定的质量。根据试验情况，测定了干
燥46h、47h、48h的质量，均出现3次连续恒定的质
量。根据审查时的专家反馈意见，标准中取消了恒重
的验证测试过程，简化了试验步骤，符合我国标准应
用习惯。
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标准化
(6 )取消了欧标中技术性测试方法的试验处理 过程，只保留了鉴定性测试方法，适合我国标准的统 一规范作用。按照实际用途产品的环境条件进行的技 术性测试，可以按照委托方的要求参照标准进行，与欧标不矛盾。
(7)简化了变形传感器的粘贴要求，统一一种 方法，便于各种材料在相同条件下的比较和判断，适 合我国标准的宗旨。
4.2采用国外先进标准的程度
国际标准化组织目前尚未出台有关石材静态弹性 模数测定的试验方法国际标准，国外先进标准中只有 欧洲EN 14580: 2005《天然石材试验方法-静态弹性 模数的测定》标准。美国ASTM石材标准体系中没有出 台专门的石材静态弹性模数测定的试验方法标准。
我国制定的试验方法标准等效采用了 EN 14580: 2005标准内容，出于对国外标准版权的考虑，仅以参 考标准的形式在参考文献中进行了说明3
5天然石材试验方法第13部分：毛细吸水系数的测定 5.1主要内容
标准规定了天然石材毛细吸水系数试验的原理、仪器设备、试样制备、试验步骤、试验结果和试验报 告，适用于测定天然石材毛细吸水系数的试验。本标 准制定的目的是为了了解不同石材在吸水过程中的速 度变化，以毛细吸水系数表示，为石材幕墙承载设计 和石材应用护理等方面做科学依据，为材料更深层次 的应用研究做技术指导。标准的试验原理是将干燥的 试样表面浸泡在水面下（3± 1 )mm深处，测量质量随 时间的增长量。
标准主要采用了欧洲EN1925: 99《天然石材试 验方法-毛细吸水系数的测定》标准内容，根据我国 石材应用和试验的实际情况，在试验过程和计算方法 上做了一些修改。EN 1925: 99标准不适合开放性孔隙 率小于1%的石材，即吸水率低于0.4%的石材，无法进 行回归线斜率计算，这也从验证试验中得以证实。我 国石材应用主要为大理石和花岗石，这类石材的吸水率低，一般不超过0.4%，不适合完全采用EN 1925: 99 标准内容进行试验。根据EN 1925: 99标准中低吸水系 数试样采用附录给出的回归函数计算法，对我国标准 的试验过程和计算方法进行了调整，采用最大吸附水 质量和最短时间计算初期的毛细吸水系数。根据试验 数据分析，毛细吸水系数与石材的吸水率有很大的关 系，按照不同吸水率区分了不同的浸泡时间。
对照EN 1925: 99标准内容，变化说明如下：
(1 )在标准的适用范围中取消了 “不适合开放 性孔隙率小于1%的石材”，我国标准适用于所有的石 材种类。
(2)对试验原理进行了一些调整。欧标是试样 干燥至恒重后，将其一面（未经处理过的面）浸人水 面以下（3 ±丨）mm深处，测量质量随时间的增长量。我国标准则按吸水率值规定了时间段，通过测量质量 增长量，计算毛细吸水系数，即单位面积随时间的吸 水量。
(3 )欧洲标准的样品烘干温度为70T ± 5^，恒 重的测试方法为测定时间间隔为（24 ± 2 )h之间样品 的
质量变化不超过样品质量的0.1%时即认为样品已达 恒重。根据我国以前标准1051 ±2丈的烘干温度和24h 的烘干时间，综合了美国ASTM石材标准的烘干温度为 60^^$，烘干时间为48h和恒重测试方法，吸取了 实际检验过程中发现的高温对石材性能影响的经验，调整了我国石材试验方法统一的烘干和恒重方法，即65丈±51烘干48h。根据试验情况，测定了46h、47h、48h时的质量，均出现3次连续恒定的质量。根据 审查时的专家反馈意见，标准中取消了恒重的验证测 试过程，简化了试验步骤，符合我国标准应用习惯。该内容充分吸取了国外先进标准精髓，降低温度对材 质本身性能的影响，又符合实际工程使用的条件，更加切合实际应用。
(4)调整了长度测量工具的精度。欧标此处要 求精度为〇.〇5mm，但在试验过程中测量的实际精度为 0.1匪。而我国常用的游标卡尺工具的精度为0.02mm
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或0.1 mm ，因此调整精度为0.1 mm 的卡尺既能满足试验 要求，又符合实际检测的需要。左滚右滚
(5)
调整了试样泡水时间和方式。欧标是采用 一系列间隔时间来测量吸水曲线，高吸水性石材的时 间间
隔为1、3、5、10、15、30、60、480、1440min ， 低吸水性石材的时间间隔为30、60、180、480、 1440、2880和4320min 。欧标要求最少应有7次测定， 当前后连续两次测定的质量差小于试样所吸附总水量 白勺1 %时结束实验。这种方法更适合研究性试验，并且 对于石灰石、砂岩类等吸水率高的石材有效果，而我 国应用最多的大理石和花岗石等石材吸水率偏低，按 照这种方法无法实现性能比较和评判。因此我国标准 采用了低吸水回归函数计算法，采用一次达到最大吸 水质量和时间来计算毛细吸水系数，大部分石材采用 1440min 的浸泡时间。通过试验分析，我国的石材毛细 吸水现象缓慢，但是经过24h 的浸泡后基本不再有明显 质量增加现象，可以区分出不同的吸水速度。而且24h 对于低吸水回归函数计算法为理想状态，属于可以简 化计算公式的范畴。同时24h 对于石材应用中也是很好 的一个间隔，如污染物撒到石材上面经过一天一夜的 渗透，再进行清理，可以区分石材的耐污染性能。对 于吸水率超过0.6%的纹理丰富的大理石和石灰石类石 材，早期的吸水现场明显，经过8h 浸泡后质量增加变 缓，为了减少误差统一采用480min 的浸泡时间进行计 算和比较。吸水率超过1.0%的砂岩和石灰石类石材， 可以采用欧标回归线斜率计算法，选用了 180min 时间 段进行斜率的计算，可以减少误差，节约时间。
(6)
简化了结果计算公式。欧标采用了回归线 斜率计算法和回归函数计算法，因为采用了高吸水率 的石材，主要以回归线斜率计算法为主，回归函数计 算法作为附录，推荐给低吸水率的石材使用。虽然两
个公式的形式相同，但是选用的吸水质量和时间是不 同的，回归线斜率计算法选择线性上升期任一时间段 的吸水量和时间，回归函数计算法是选择最大吸水量 和最短时间进行计算。我国标准选用统一的公式，即• 52 • STONE
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最大吸水量和最短时间，虽然吸水率大的石材选用了 中间时段的吸水量和时间进行计算，便于同类比较， 不影响整体试验结果描述。
5.2试验分析
标准早期的内容完全采用了EN 1925: 99《天然 石材试验方法-毛细吸水系数的测定》成熟的方法， 仅有少量改动，并按照标准方法选用了 一些工程中常 用的石材品种进行了毛细吸水系数测定的试验验证。 按照标准规定的时间段进行了吸水量的测定，大理石 和花岗石类石材的毛细吸水量很低，每个时间段变化 不明显，无法绘制出曲线图，也计算不出毛细吸水系 数。早期试验结果并不理想，欧标的试验方法不能完 全满足我国实际工程的需要。
分析原因主要是研究对象不同，欧标明确不适合 开放性孔隙率小于1%的石材，即吸水率低于0.4%的石 材。在我国的石材品种中，主要应用的大理石和花岗 石吸水率普遍低于0.4%，是不适合这个试验
方法的。 但是这类石材又是我国的主要研究对象，而且在干挂 石材幕墙应用和石材护理研究中毛细吸水系数是个主 要的性能参数，必需到一种更适合的方法进行试 验。根据EN 1925: 99标准中低吸水系数试样采用附 录给出的回归函数计算法，重新调整了试验方法，并 进行了验证试验。
试验验证数据表明，我国应用的主要花岗石和大 理石石材品种吸水率低于0.6%，毛细吸水现象不明 显，受设备分辨率的影响短时间不能检测出明显结 果，浸泡8h 内会有一些变化，经过24h 后基本不再增 加质量。吸水率低于1.0%的砂岩、石灰石及纹理丰富
的大理石类石材，毛细吸水现象明显，8h 浸泡基本达 到最大吸水量，后期变化很小。吸水率超过1.0%的砂 岩、石灰石类石材，3 ~5h 浸泡基本能达到饱和的吸 水过程，符合回归线斜率计算法，后期变化较小。按 照试验数据分析，将我国标准方法中石材浸泡时间按 照石材品种的吸水率分类固定，即吸水率不大于0.6% 的石材，浸泡时间为24h ；吸水率超过0.6%且不大于
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