第二章天然石材

1、 本章內(nèi)容 l 第一節(jié)第一節(jié) 天然巖石的組成及分類天然巖石的組成及分類 l 第二節(jié)第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì)天然石材的技術(shù)性質(zhì) l 第三節(jié)第三節(jié) 石材的加工類型與選用石材的加工類型與選用 天然石材 建筑用石材 人工石材 天然石材天然石材是由天然巖石開采的，經(jīng)過或不經(jīng)過加 工而制得的石材。 天然石材資源豐富，使用歷史悠久，是古老的建 筑材料之一。世界上有許多著名的古建筑是由天 然石材建造而成，如意大利的比薩斜塔，我國的 趙洲橋等。 趙州橋趙州橋 羅馬斗獸場羅馬斗獸場 目前，石材作為結(jié)構(gòu)材料已很大程度上被鋼筋 混凝土、鋼材所取代。由于天然石材具有抗壓強 度高、耐久性、耐磨性及裝飾性好等優(yōu)點，因此，

2、 在建筑工程中的使用目前仍然相當普遍，較多的 用作建筑裝飾材料、基礎(chǔ)和墻身等砌筑材料以及 混凝土的骨料。 隨著合成高分子材料的興起，人造石材（人造 大理石、人造花崗巖等）作為裝飾材料也得到極 大的發(fā)展和應用。 第一節(jié)第一節(jié) 天然巖石的組成及分類天然巖石的組成及分類 天然巖石，通常可分為巖漿巖、沉積巖漿巖、沉積 巖巖和變質(zhì)巖變質(zhì)巖三大類。 一、巖漿巖 巖漿巖又稱火成巖，它因地殼變動，熔融巖 漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。根據(jù)形成條件 的不同，巖漿巖又分為以下三類。 1、深成巖 深成巖是巖漿在地殼深處受上部覆蓋層的壓力作 用，緩慢且較均勻冷卻而形成的巖石。 其礦物全部結(jié)晶且晶粒較粗，構(gòu)造致密，具有抗

3、 壓強度高、吸水率小、表觀 密度大及抗凍性、耐 磨性好等特點。 建筑上常用的深成巖有花崗巖、正長巖、輝長巖、 橄欖巖、閃長巖等。 2、噴出巖 噴出巖噴出巖是巖漿巖噴出地表時，在壓力驟減和冷卻 較快的條件下而形成的巖石。 由于結(jié)晶條件差，多呈隱晶質(zhì)或玻璃體結(jié)構(gòu)。當 噴出的巖漿形成的巖層很厚時，其結(jié)構(gòu)接近深成 巖。當噴出巖凝固成比較薄的巖層時，常呈多孔 構(gòu)造，近于火山巖。 工程上常用的噴出巖有玄武巖、安山巖和輝綠巖 等。 3、火山巖 火山巖火山巖是火山爆發(fā)時巖漿被噴到空中，急速冷卻 后形成的巖石。 火山巖為玻璃體結(jié)構(gòu)且呈多孔構(gòu)造。如火山灰、 火山渣、浮石和凝灰?guī)r等?；鹕交摇⒒鹕皆勺?為水泥的混合

4、材料。浮石可作輕混凝土的骨料。 花崗巖花崗巖輝綠巖輝綠巖 閃長巖閃長巖玄武巖玄武巖 二、沉積巖 沉積巖沉積巖是地表的各類巖石經(jīng)長期風化、搬運、 沉積和再造作用而形成的巖石，呈層狀構(gòu)造，表 觀密度小，空隙率和吸水率較大，強度低，耐久 性也較差。 根據(jù)生成條件，可分成三種： 1、機械沉積巖機械沉積巖 ：由自然風化而逐漸破碎松散的巖石，經(jīng)風、 雨、冰川、沉積等機械力的作用而重新壓實或膠結(jié)而成的巖 石，如砂巖、頁巖等。 2、化學沉積巖化學沉積巖 ：由溶解于水中的礦物質(zhì)經(jīng)聚積、沉積、重結(jié) 晶、化學反應等過程而形成的巖石。如石膏、白云石等。 3、有機沉積巖有機沉積巖 ：由各種有機體的殘骸沉積而成的巖石。如

5、石 灰?guī)r、硅藻土等。 三、變質(zhì)巖 變質(zhì)巖是地殼中原有的各類巖石，在地 層的壓力或溫度作用下，原巖石在固體狀 態(tài)下發(fā)生再結(jié)晶作用，而使其礦物成分、 結(jié)構(gòu)構(gòu)造以至化學成分發(fā)生部分或全部改 變而形成的新巖石。 沉積巖形成變質(zhì)巖后，其建筑性能有所提高， 如石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)后得到的大理巖，比 原來的巖石堅固耐久。 而深成巖經(jīng)變質(zhì)后產(chǎn)生片狀構(gòu)造，性能反而 下降，如花崗巖變質(zhì)后成為片麻巖則易于分 層剝落，耐久性差。 第二節(jié)第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì)天然石材的技術(shù)性質(zhì) 一、表觀密度 巖石的表觀密度由巖石的礦物組成及致密程度所決定。 根據(jù)表觀密度可分為： 輕質(zhì)石材（表觀密度小于1800kg/m3） 重質(zhì)石材（

6、表觀密度大于或等于1800kg/m3）。表觀 密度的大小，常間接地反映出石材的一些物理力學性能。 一般情況下，同種石材表觀密度越大，則抗壓強度越高， 吸水率越小，耐久性、導熱性越好。 二、吸水性 天然石材的吸水率一般較小，但由于形成條件、 密實程度等情況的不同，石材的吸水率波動也 較大，如花崗巖吸水率通常小于0.5%。，而多 孔的貝類石灰?guī)r吸水率可達15%。 石巖石吸水后強度降低，抗凍性、耐久性能下 降。根據(jù)吸水率的大小，將巖石分為低吸水性 （吸水率1.5 %）、中吸水性（吸水率介于 1.5-3%）和高吸水性（吸水率3%）的巖石。 三、耐水性 當石材中含有粘土或易溶于水的物質(zhì)時， 在水飽和情況

7、下，強度會明顯下降。石材的耐 水性以軟化系數(shù)表示。軟化系數(shù)大于或等于0.9 的為高耐水性石材、軟化系數(shù)為0.7-0.9屬中耐 水性石材、軟化系數(shù)0.6-0.7為低耐用水性石材， 一般軟化系數(shù)小于0.8的石材不允許用于重要建 筑。 四、抗凍性 抗凍性是石材抵抗凍融破壞的能力，是衡量 石材耐久性的一個重要指標，用石材在水飽和 狀態(tài)下所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示 。在規(guī) 定的凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi),無貫穿裂紋,重量損失不超 過5%,強度降低不大于25%,則為抗凍性合格。 一般室外工程飾面石材抗凍次數(shù)應大于25次。 五、耐熱性 耐熱性與石材的礦物組成有關(guān)，在高溫下造巖 礦物會產(chǎn)生分解或變質(zhì)，而且由于各種造成礦

8、 物的熱膨脹系數(shù)不同，受熱后會產(chǎn)生內(nèi)應力以 致崩裂。 六、強度 石材的強度取決于造巖礦物巖石的構(gòu)造。石 材的抗壓強度是劃分石材強度等級的依據(jù)，采 用邊長為70mm的立方體試件用標準方法進行測 試。根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ3-88） 的規(guī)定，天然石材的強度等級可分為MU100、 MU80、MU60、MU50、，U40、MU30、 MU20、MU15、MU10等九個等級， 七、硬度 石材的硬度取決于礦物組成的硬度與構(gòu)造，由 致密堅硬礦物組成的石材，其硬度就高，巖石 的硬度以莫氏硬度表示。 八、耐磨性 耐磨性是石材抵抗磨擦、邊緣剪切以及撞 擊等復雜作用的性質(zhì)。耐磨性包括耐磨損性 （石材受磨擦作用

9、）和耐磨耗性（石材同時受 磨擦與沖擊作用）兩個方面。耐磨損性是以單 位磨擦面積所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大小來表示； 耐磨耗性是以單位質(zhì)量所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大 小來表示。一般而言，石材的強度高，則耐磨 性也較好。 九、抗風化性 由化學水、冰等因素造成巖石開裂或剝落 的過程，稱為風化。對石材表面進行磨光、噴 涂等處理，可有效地防止風化的產(chǎn)生。 十、放射性 少數(shù)天然石材中含有某些放射性元素，若 超過標準（見天然石材產(chǎn)品放射防護分類控 制標準）對人體的健康不利。 建筑中常用巖石的特性與應用建筑中常用巖石的特性與應用 一、花崗巖 它屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石， 其主要的礦物組成為長石，石英和少量的云

10、母。 它耐磨性好，抗風化性好及耐久性高，耐酸性 好。 花崗巖主要用于基礎(chǔ)，擋土墻，踏步地面，外 墻飾面雕塑。 二、大理巖 它屬于副變質(zhì)巖，由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成， 主要礦物組成為方解石和白云石。 大理巖主要用于室內(nèi)的裝修，如墻面，柱面及 磨塤較小的地面，踏步。 三、石灰?guī)r 它屬于沉積巖，主要礦物成分為方解石，呈層 狀構(gòu)造。 石灰?guī)r常用于砌筑建筑工程的基礎(chǔ)、橋墩、臺 階等，或作為骨料大量用于混凝土中。 四、砂巖 它屬沉積巖，其主要造巖礦物有石英及少量 的長石、方解石和白云石等，呈層狀結(jié)構(gòu)。 砂巖常用于基礎(chǔ)、墻身、人行道等。 第三節(jié)第三節(jié) 石材的加工類型與選用原則石材的加工類型與選用原則 一、石

11、材的加工類型 1、塊狀石材 塊狀石材多為砌筑石材。分為毛石和料石兩類 （1）毛石（又稱片石或塊石） 毛石是由爆破直接獲得的石塊。毛石常用于砌 筑毛石基礎(chǔ)、勒腳、墻身、堤壩和配制毛石混 凝土等。 （2）料石 料石是經(jīng)人工或機械開采出的較規(guī)則的六面體 石塊，略加鑿制而成，至少應有一個面的邊角 整齊，以便互相合縫。 2、板材 板材是用致密巖石經(jīng)鑿平、鋸斷、磨光等各種 加工方法制作而成的厚度一般為20mm的板狀石 材，如花崗石板材、大理石板材等。 3、散粒石料 建筑工程中的散粒石料，主要指碎石、卵石。 碎石和卵石常用作混凝土骨料；卵石還可作為 園林、庭院等地面的鋪砌材料。 二、石材的選用原則 建筑工程中應根據(jù)建筑物的類型、環(huán)境條件等 慎重選用石材，使其既符合工程使用條件，又經(jīng) 濟合理。一般應考慮以下幾點： 力學指標 耐久性 質(zhì)感與色