天然石材知識

1、 第一節(jié) 天然石材的形成和分類 存在于地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物， 稱為礦物。構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物，巖石是一種或多種造 巖礦物以一定的規(guī)律組成的自然集合體，他構(gòu)成了地球的固體部分。 主要的造巖礦物有：石英、長石、云母、角閃石、方解石、白云石、 黃鐵礦、石膏、磁鐵礦等。由單種礦物組成的巖石稱為單礦巖，例 如純質(zhì)的大理石是由方解石組成的。而大多數(shù)巖石是由兩種以上的 礦物組成，稱為多礦巖，例如花崗巖的主要礦物為石英、長石和去 母等。大自然中大部分巖石都是由多種造巖礦物組成，各種造巖礦 物由于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征不同。具有不同的顏色和特性 各種造巖礦物在不同的地質(zhì)條件下

2、，形成不同類型的巖石，按巖石 的形成條件分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類，它們具有顯著不 同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。巖石在地表分布情況為沉積巖占75%，巖漿巖和 變質(zhì)巖占25%。 天然巖石 名 稱成巖情況主要品種 巖漿巖 熔融巖漿上升到地表附近或 噴出地表，冷卻凝結(jié)而成巖。 花崗巖 玄武巖 輝綠巖 沉積巖 巖石風(fēng)化后，再經(jīng)沉積、膠 結(jié)而成巖。 石灰?guī)r 砂巖 變質(zhì)巖 巖石在溫度、壓力或化學(xué)的 作用下，經(jīng)變質(zhì)而成巖 大理巖 片麻巖 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 一、物理性質(zhì) 1、表觀密度 巖石的表觀密度大小分為輕質(zhì)石材（表觀密度小于 1800kg/m3 ）、重質(zhì)石材（表觀密度大于 1800kg/m3 ）。 表

3、觀密度越大，孔隙率越小，抗壓強(qiáng)度越高，吸水率越 小，耐久性越好。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 2、吸水性 巖石在浸水狀態(tài)下吸入水分的能力稱為吸水性。吸水性 的大小，以吸水率表示。巖石的吸水率有吸水率和飽和 吸水率。 吸水率為巖石在規(guī)定條件下，巖石最大吸水質(zhì)量與烘干 巖石試件質(zhì)量的百分比；飽和吸水率為在強(qiáng)制條件下， 巖石試樣最大吸水質(zhì)量與烘干巖石試件質(zhì)量的百分比。 材料的吸水性大，則材料的強(qiáng)度低，抗凍性、耐久性、 導(dǎo)熱性下降。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 3、耐水性 巖石的耐水性根據(jù)軟化系數(shù)大小分為高、中、 低三個(gè)等級。軟化系數(shù)越小，耐水性越差。軟 化系數(shù)0.90為高耐水性石材，軟化系數(shù)在 0.

4、70.90之間為中耐水性石材，軟化系數(shù)在 0.600.7之間為低耐水性石材，軟化系數(shù) 0.60者不允許用于重要土木工程結(jié)構(gòu)物中。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 4、抗凍性 巖石在飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用（凍融 循環(huán)）而不破壞，同時(shí)也不顯著降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗 凍性。通常采用-15以下的溫度凍結(jié)4h后，再在 205的水中融化4h，稱為一次凍融循環(huán)。巖石經(jīng) 多次凍融交替作用后，表面將出現(xiàn)剝落、裂縫、分層及 質(zhì)量損失、強(qiáng)度降低。因巖石孔隙內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)體積膨 脹引起材料破壞。石材的抗凍性還與其礦物組成、晶粒 大小及分布均勻性、天然膠結(jié)物的膠結(jié)性質(zhì)、孔隙構(gòu)造 及吸水性有關(guān)，吸水率0.5%的石材

5、抗凍性較好。般 要求室外工程表面石材的抗凍融次數(shù)25次，大、中橋 梁，水利工程的結(jié)構(gòu)物表面石材要求抗凍融次數(shù)50次。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 5.耐熱性 巖石的耐熱性與其化學(xué)成分及礦物組成有關(guān)。含有石膏 的巖石，在100以上時(shí)就開始破壞；含有碳酸鎂的巖 石，溫度高于725會發(fā)生破壞；含有碳酸鈣的巖石， 溫度達(dá)827時(shí)開始破壞。由石英與其它礦物所組成的 結(jié)晶石材如花崗巖等，當(dāng)溫度達(dá)到700以上時(shí)，由于 石英受熱發(fā)生膨脹，強(qiáng)度迅速下降。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 6. 導(dǎo)熱性 巖石的導(dǎo)熱性主要與其致密程度有關(guān)。重質(zhì)石材的導(dǎo) 熱系數(shù)可達(dá)2.913.49 W/（mK）；輕質(zhì)石材的導(dǎo)熱系 數(shù)則在0

6、.230.70 W/（mK）之間。相同成分的石材， 玻璃態(tài)比結(jié)晶態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)小，封閉孔隙的導(dǎo)熱性差。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 二、力學(xué)性質(zhì) 1. 抗壓強(qiáng)度 根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（500032001）規(guī)定，砌筑用石材的抗 壓強(qiáng)度是以邊長為70 mm的立方體抗壓強(qiáng)度值表示，根據(jù)抗壓強(qiáng)度值大小， 石材的強(qiáng)度等級分為 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20共7 個(gè)強(qiáng)度等級。根據(jù)天然飾面石材試驗(yàn)方法規(guī)定，飾面石材干燥、水飽 和的抗壓強(qiáng)度是以邊長為50mm的立方體或5050mm的圓柱體抗壓強(qiáng)度值 表示。根據(jù)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程（JTG E412005 T0221）規(guī)定，

7、 巖石強(qiáng)度（包括卵石和碎石的原始巖石強(qiáng)度）用規(guī)則形狀的巖石（立方體 或圓柱體）試件在飽水狀態(tài)下的單軸抗壓強(qiáng)度表示，建筑地基的巖石試驗(yàn)， 采用圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑為502 mm，高徑比為2：1；橋梁工程用 的石料試驗(yàn)，采用立方體試件，邊長為702 mm；路面工程用的石料試驗(yàn)， 采用圓柱體或立方體試件，直徑或邊長和高均為502 mm，均按標(biāo)準(zhǔn)方法 對試件進(jìn)行飽水處理后施加荷載，直至破壞。巖石的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì) 算。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 2. 沖擊韌性 石材是典型的脆性材料，其抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng) 度低，因此沖擊韌性較低。 但含暗色礦物較多 的輝長巖及輝綠巖等具有較大的韌性。晶體結(jié) 構(gòu)的巖

8、石較非晶體結(jié)構(gòu)的巖石韌性要高。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 3. 耐磨性 耐磨性是指石材在使用條件下抵抗摩擦、邊 緣剪切及沖擊等復(fù)雜作用的性質(zhì)。石材的耐磨 性常用磨耗率表示。石材耐磨性與其組成礦物 的硬度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征及石材的抗壓強(qiáng)度和 沖擊韌性等有關(guān)。組成礦物愈堅(jiān)硬、構(gòu)造愈致 密及石材的抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性愈高，則石材 的耐磨性愈好。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 三、工藝性質(zhì) 1.加工性 加工性是指對巖石進(jìn)行鋸解、切割、鑿琢、磨光等加工工藝的 難易程度。影響石材加工性的主要因素有：強(qiáng)度和硬度、礦物組成 及巖石的結(jié)構(gòu)造。強(qiáng)度、硬度、韌性較高的石材，不易加工；石英 和長石含量越高，越難加工；性脆

9、而粗糙、有顆粒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)、含有 層狀或片狀構(gòu)造以及已經(jīng)風(fēng)化的巖石，都難以滿足加工要求。 2.磨光性 磨光性是指石材能否磨成光滑表面的性質(zhì)。致密、均勻、細(xì)粒 的巖石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑整潔的表面；疏松 多孔、有鱗片狀構(gòu)造的巖石，磨光性均不好。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 3.抗鉆性抗鉆性 抗鉆性是指石材鉆孔時(shí)的難易程度。石材的抗鉆性與巖 石的強(qiáng)度、硬度等性質(zhì)有關(guān)。石材的強(qiáng)度越高，硬度越 大，抗鉆性越大。 四四. . 放射性放射性 天然巖石和地球上其它含有放射性的物質(zhì)一樣存在放 射性元素，主要是鈾、釷、鐳、鉀等長壽命放射性同位 素。這些長壽命的放射性核素放射產(chǎn)生的射線和氡氣， 對室內(nèi)

10、的人體造成外照射危害和內(nèi)照射危害。研究表明， 一般紅色品種的花崗巖放射性指標(biāo)都偏高，顏色愈紅紫， 放射性指標(biāo)愈高。而大理石放射性水平較低， 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 因此，在選用天然石材用作室內(nèi)裝修時(shí)，應(yīng)有放射性檢 驗(yàn)合格證明或檢測鑒定。根據(jù)建筑材料放射性核素限 量（GB6566-2001）規(guī)定，裝修材料（包括石材、建 筑陶瓷、石膏制品、吊頂材料及其他新型飾面材料等） 按放射性水平大小劃分為A、B、C三類，同時(shí)明確了每 個(gè)級別石材產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) A類：裝修材料中天然放射性核素的放射性比活度同時(shí)滿足 IRa （內(nèi)照指數(shù)）1.0和Ir（外照指數(shù)）1.3，其產(chǎn)銷與使用

11、范圍不受 限制。 B類：滿足IRa1.3和 Ir1.9要求的為 B類裝修材料。B類裝修材料 不可用于類民用建筑的內(nèi)飾面，但可用于類民用建筑的外飾面 及其他一切建筑物的內(nèi)、外飾面。其中類民用建筑規(guī)定為住宅、 醫(yī)院、幼兒園、老年公寓和學(xué)校。其他民用建筑為類民用建筑。 C類：不滿足A、B類裝修材料要求但滿足Ir2.8要求的為C類裝修 材料。C類裝修材料只可用于建筑物的外飾面及室外其他用途。 Ir2.8的天然石材只可用于碑石、海堤、橋墩等。 第三節(jié) 建筑中常用石材 砌筑用石材 拌合混凝土用石材 裝飾用石材 第三節(jié) 建筑中常用石材 一、塊狀石材 1. 毛石：山體爆破直接得到的石塊。 1.亂毛石：形狀布規(guī)

12、則，主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒角、墻身、堤 壩、擋土墻等； 2.平毛石：亂毛石經(jīng)粗略加工而成，主要用于砌筑基礎(chǔ)、墻身、 勒角、橋墩、涵洞等。 2. 料石（條石）：具有較規(guī)則六面體形的石塊。 1.毛料石：外觀大致方正 2.粗料石： 3.細(xì)料石：經(jīng)過細(xì)加工，外觀規(guī)則 二、板材 （一）天然大理石 1.概況 天然大理石是石灰?guī)r或白云巖在地 殼內(nèi)經(jīng)過高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖，多為層 狀結(jié)構(gòu)，有明顯的結(jié)晶，紋理有斑紋、條紋之 分，是一種富有裝飾性的天然石材。 成分：化學(xué)成分為碳酸鹽，礦物成分為方解石或 白云石。 第三節(jié) 建筑中常用石材 顏色：純大理石為白色，當(dāng)含有部分其它深色礦物時(shí)，產(chǎn)生多種色彩與 優(yōu)美花紋。從

13、色彩上來說，有純黑、純白、純灰、墨綠等數(shù)種。 紋理：有晚霞、云霧、山水、海浪等山水圖案、自然景觀。 優(yōu)點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度較高，但硬度并不太高，易于加工雕刻與拋光。 工程裝飾中得以廣泛應(yīng)用。 缺點(diǎn)：長期受雨水沖刷，特別是受酸性雨水沖刷時(shí)，易被侵蝕而失去原 貌和光澤，影響裝飾效果。因此大理石多用于室內(nèi)裝飾。 天然大理石板材是用大理石荒料經(jīng)鋸切、研磨、拋光等加工而成的 石板。 2. 技術(shù)要求：書 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 天然大理石板 第三節(jié) 建筑中常用石材 （二）花崗石 建筑用天然花崗石是由天然花崗石加工成板材、塊材用于建筑裝飾工程

14、中?；◢弾r 是典型的火成巖，是全晶質(zhì)巖石。 主要成分：石英、長石和少量的暗色礦物和云母。 結(jié)構(gòu)：按結(jié)晶顆粒大小，分為細(xì)粒、中粒和斑狀等。 顏色：呈灰色、黃色、薔薇色、紅花等。優(yōu)質(zhì)花崗巖石英含量多（ ），云母含量少，晶粒細(xì)而勻，結(jié)構(gòu)緊密，不含其他雜質(zhì)，拋 光后光澤明亮，不易風(fēng)化，色調(diào)鮮明，花色豐富，莊重大方。 優(yōu)點(diǎn)：比大理石密度大，密度為23002800/3，抗壓強(qiáng)度高達(dá)120250 MPa?？紫堵饰蕵O低，材質(zhì)硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蝕性能 均優(yōu)于其他石材。經(jīng)拋光后，是室內(nèi)外地面、墻面、踏步、柱石、 勒腳等處首選裝飾材料。 技術(shù)要求：書 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然

15、花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然花崗石 天然石材的應(yīng)用舉例 天然花崗石、大理石裝飾板（室內(nèi)） 天然花崗石裝飾板 第三節(jié) 建筑中常用石材 天然大理石板材 耐化學(xué)腐蝕和抗 風(fēng)化性能較差 主要應(yīng)用于室 內(nèi)裝飾 天然花崗石板材 強(qiáng)度高、耐磨、 抗風(fēng)化、耐腐蝕 性能好 用于室內(nèi)、室 外裝飾 細(xì)面板材 鏡面板材 粗面板材 青石裝飾板材屬于砂巖 具有古建筑的 獨(dú)特風(fēng)格 常用裝飾用石材的品種、性能及應(yīng)用 本章小結(jié) 本章內(nèi)容以建筑中常用的天然石材為重點(diǎn)， 掌握建筑工程中常用天然石材的種類及其 應(yīng)用。 在建筑工程中，天然石材因其可以就地取 材應(yīng)用較廣。 為減輕建筑物的自重和

16、保護(hù)環(huán)境，天然石 材正逐漸更多的被人造石材所取代。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 4、抗凍性 巖石在飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用（凍融 循環(huán)）而不破壞，同時(shí)也不顯著降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗 凍性。通常采用-15以下的溫度凍結(jié)4h后，再在 205的水中融化4h，稱為一次凍融循環(huán)。巖石經(jīng) 多次凍融交替作用后，表面將出現(xiàn)剝落、裂縫、分層及 質(zhì)量損失、強(qiáng)度降低。因巖石孔隙內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)體積膨 脹引起材料破壞。石材的抗凍性還與其礦物組成、晶粒 大小及分布均勻性、天然膠結(jié)物的膠結(jié)性質(zhì)、孔隙構(gòu)造 及吸水性有關(guān)，吸水率0.5%的石材抗凍性較好。般 要求室外工程表面石材的抗凍融次數(shù)25次，大、中橋 梁，水利工程

17、的結(jié)構(gòu)物表面石材要求抗凍融次數(shù)50次。 第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì) 二、力學(xué)性質(zhì) 1. 抗壓強(qiáng)度 根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（500032001）規(guī)定，砌筑用石材的抗 壓強(qiáng)度是以邊長為70 mm的立方體抗壓強(qiáng)度值表示，根據(jù)抗壓強(qiáng)度值大小， 石材的強(qiáng)度等級分為 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20共7 個(gè)強(qiáng)度等級。根據(jù)天然飾面石材試驗(yàn)方法規(guī)定，飾面石材干燥、水飽 和的抗壓強(qiáng)度是以邊長為50mm的立方體或5050mm的圓柱體抗壓強(qiáng)度值 表示。根據(jù)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程（JTG E412005 T0221）規(guī)定， 巖石強(qiáng)度（包括卵石和碎石的原始巖石強(qiáng)度）用規(guī)則形狀的巖石（立方體 或圓柱體）試件在飽水狀態(tài)下的單軸抗壓強(qiáng)度表示，建筑地基的巖石試驗(yàn)， 采用圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑為502 mm，高徑比為2：1；橋梁工程用 的石料試驗(yàn)，采用立方體試件，邊長為702 mm；路面工程用的石料試驗(yàn)， 采用圓柱體或立方體試件，直徑或邊長和高均為502 mm，均按標(biāo)準(zhǔn)方法 對試件進(jìn)行飽水處理后施