天石材建筑材料課件

1、第二章 天然石材主要內(nèi)容:第一節(jié)巖石的形成及分類第二節(jié)建筑石材的技術性能第三節(jié) 建筑上常用巖石第四節(jié) 石材的加工類型及選用定義：石材是指從天然巖石體中開采未經(jīng)加工或經(jīng)加工制成塊狀、板狀或特定形狀的石材的總稱。石材是使用歷史最悠久的建筑材料之一。由于其具有相當高的強度、良好的耐磨性和耐久性、較強的裝飾性，并且資源豐富，易于就地取材 ，所以在現(xiàn)代建筑中應用仍十分廣泛:（1）未加工的毛石可以用來砌筑基礎、橋涵、擋土墻、堤岸、護坡及隧道襯砌等 ；（2）粗略加工后的石材，樸實自然，堅固而穩(wěn)定，可以用作襯面材料、臺階、欄桿和紀念碑等 ；（3）經(jīng)精細加工后的石材制品色澤潤滑，美觀而豪華 ，是良好的建筑裝飾材

2、料；（4）散粒狀石材可以用作混凝土和砂漿的骨料以及筑路材料 特定種類的巖石是生產(chǎn)石膏、石灰和水泥的原材料。趙州橋是我國現(xiàn)存最早的大型石拱橋，也是世界上現(xiàn)存最古老、跨度最長的圓弧拱橋。廣州圣心大教堂現(xiàn)在是遠東地區(qū)惟一最大的石結構天主教建筑，也是全球四大全石結構哥特式教堂建筑之一，1996年才被國家文物局公布為全國重點文物保護單位。1990年國家建設部、國家文物局、中國建筑學會核定為全國近代優(yōu)秀建筑單位。由于教堂的全部墻壁和柱子都是用花崗巖石砌筑，所以稱之為“石室”或“石室耶穌圣心堂”。 石材的應用歷史“誰擾亂了這位法老的安寧；展翅的死神將降臨他頭上?！惫饷媾c毛面石板的對比各種天然石材墻面貼小塊較

3、薄石片工藝什么是巖石？材的形成及種類什么是巖石？地殼化學組成第一節(jié) 巖石的形成及分類巖石是構成地殼的主要物質(zhì)，是由各種不同的地質(zhì)作用所形成的天然固態(tài)礦物的集合體，具有一定的化學成分、礦物成分、結構和構造。一、造巖礦物礦物是具有一定化學成分和一定結構特征的天然化合物和單質(zhì)的總稱。巖石是礦物的集合體，組成巖石的礦物稱為造巖礦物。 由單礦物組成的巖石叫單礦巖。 如白色大理石，它是由方解石或白云石組成。由兩種或兩種以上的礦物組成的巖石叫多礦巖（又稱復礦巖）。 如花崗巖，它是由長石、石英、云母及某些暗色礦物組成。自然界中的巖石大多以多礦巖形式存在。 巖石的性質(zhì)由組成巖石各礦物的特性、結構、構造等因素決定

4、。建筑工程中常用巖石的主要造巖礦物見表2-1所示。 表2-1建筑中常用巖石的主要造巖礦物礦物 組成 密度(g/cm3) 莫氏硬度 顏色 其他特性 石英 結晶SiO2 2.657無色透明至乳白等色 堅硬、耐久、具有貝狀斷口，玻璃光澤 長石 鋁硅酸鹽 2.52.76白、灰、紅青等色 耐久性不如石英，在大氣中長期風化后成為高嶺土，解理完全，性脆 云母 含水的鉀鎂鐵鋁硅酸鹽 2.73.123無色透明至黑色 解理極完全，易分裂成薄片，影響巖石的耐久性和磨光性，黑云母風化后形成蛭石 礦物 組成 密度(g/cm3) 莫氏硬度 顏色 其他特性 角閃石輝 石橄欖石 鐵鎂硅酸鹽 3457色暗，統(tǒng)稱暗色礦物 堅硬、

5、強度高，韌性大，耐久 方解石 結晶CaCO3 2.73通常呈白色 硬度不大，強度高，遇酸分解，晶形呈菱面體，解理完全 白云石 CaCO3MgCO3 2.94通常呈白色至灰色與方解石相似，遇熱酸分解 黃鐵礦 FeS2 566.5黃 條痕呈黑色，無解理，在空氣中氧化鐵和硫酸污染巖石是巖石中的有害物質(zhì) 1.石英石英為結晶狀的SiO2，兩端為尖形的六方柱狀晶形，是最堅硬穩(wěn)定的礦物。密度約為2.65 g/cm3，莫氏硬度為7，非常堅硬，強度高，化學穩(wěn)定性及耐久性高。石英熔化溫度為1710，但受熱溫度達573以上時，因晶型轉變會產(chǎn)生裂縫，甚至松散。石英常見的有白色、乳白色和淺灰色。純凈的SiO2無色透明，

6、稱為“水晶”。2.長石 長石為鉀、鈉、鈣等的鋁硅酸鹽晶體。長石有正長石和斜長石之分。正長石的化學成分是KAlSi3O8晶體呈短柱狀和厚板狀常見的為粒狀或塊狀，密度為2.502.60 g/cm3，莫氏硬度為6，顏色呈肉紅色、褐黃色。斜長石有鈉長石NaAlSi3O8和鈣長石CaAlSi3O8兩種，晶體呈柱狀，常見的為粒狀或柱狀，密度為2.612.76 g/cm3，莫氏硬度為6，顏色為灰白色和淺紅色。長石強度比石英低，穩(wěn)定性不及石英，易風化成高嶺土。3.云母 云母為片狀含水鋁硅酸鹽。云母有白云母KAl2AlSi3O10 (OH)2、黑云母K(MgFe)AlSi3O10 (OH)2、金云母KMg3Al

7、Si3O10 (OH)2等。云母密度為 2.703.10 g/cm3，莫氏硬度為23，易分解成薄片。當巖石中含有大量云母時，石材具有層理，降低了巖石的耐久性和強度，且表面難以磨光。相比之下，白云母耐久性好，黑云母易風化。 白云母黑云母4.角閃石、輝石、橄欖石 角閃石、輝石、橄欖石均為結晶的鐵鎂硅酸鹽。晶體為粒狀、柱狀，密度為3.004.00 g/cm3，莫氏硬度為57，顏色為暗綠或黑色，常稱為暗色礦物。這些造巖礦物強度高，韌性好，耐久性好。巖石中暗色礦物含量增多，其強度和耐久性也隨之提高，但也給加工造成了困難。 角閃石輝石橄欖石5.方解石方解石是一種碳酸鈣礦物，天然碳酸鈣中最常見的就是它。因此

8、，方解石是一種分布很廣的礦物。方解石的晶體形狀多種多樣，它們的集合體可以是一簇簇的晶體，也可以是粒狀、塊狀、纖維狀、鐘乳狀、土狀等等。敲擊方解石可以得到很多方形碎塊，故名方解石。6.白云石白云石為結晶的碳酸鈣鎂復鹽MgCO3CaCO3，密度為2.90 g/cm3，莫氏硬度為4，呈白色或灰色，強度高于方解石，物理性質(zhì)與方解石接近。7.有害造巖礦物（黃鐵礦）如：石膏礦、菱鎂礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦等。 石膏易溶于水，巖石中含有石膏會降低其使用性能 黃鐵礦為結晶的二硫化鐵，巖石中含有黃鐵礦，遇水及氧化作用后生成游離的硫酸，污染并破壞巖石。 二、巖石 按地質(zhì)形成條件不同，通?？煞譃槿箢?，即（火成巖

9、）巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。巖石的分類1.火成巖 （巖漿巖 ） 火成巖又稱巖漿巖，它是因地殼變動，熔融的巖漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。 巖漿巖根據(jù)巖漿冷卻條件的不同，又分為: 深成巖、噴出巖和火山巖 如花崗巖屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石，其主要的礦物組成為長石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗風化性好及耐久性高，耐酸性好。(1)深成巖：地殼深處(形成深度在地表以下5km)，巖漿緩慢均勻的冷卻而形成。礦物全部是晶體。如花崗巖，正長巖，閃長巖(2)噴出巖：噴出地表迅速冷卻而成，大部分結晶不完全。有玄武巖，安山巖等。(3)火山巖：火山爆發(fā)，巖漿在空氣中急速冷卻。形成的玻璃質(zhì)結構，表觀密度小。有

10、火山灰，火山砂等。常用的巖漿巖：(1)花崗巖深成巖的一種，分布較廣花崗巖構造致密，較小的孔隙率和吸水率較大的密度和抗壓強度，耐酸耐火性能差優(yōu)良的裝飾性能(2)玄武巖噴出巖的一種由斜長石，橄欖石和輝石組成。硬度高脆性大，抗風化能力強常用于高強混凝土的骨料，道路路面和水利工程(3)浮石，火山灰火山巖的一種浮石是顆粒狀的火山巖?？勺鳛檩p混凝土的骨料?；鹕交沂欠蹱罨鹕綆r。能與石灰反應生成水硬性膠凝材料?？勺鳛樗嗟幕旌喜暮突炷恋耐鈸搅?。2.沉積巖 也稱水成巖，是各種巖石經(jīng)風化、搬運、沉積和再造巖作用而形成的巖石。沉積巖呈層狀構造，孔隙率和吸水率大，強度和耐久性較火成巖低。但因沉積巖分布廣容易加工，在

11、建筑上應用廣泛。沉積巖按照生成條件分為三類。(1)機械沉積巖 是巖石經(jīng)自然風化而松散破碎后，經(jīng)風力，水流，冰川等的搬運，沉積，重新壓實而成的巖石，砂巖和頁巖等屬于這一類。(2)化學沉積巖 是巖石中易溶于水的礦物，經(jīng)聚集沉積而成的巖石，有石膏，白云巖和菱鎂石等。(3)生物沉積巖 是各種生物死亡后的殘骸沉積而成的巖石，有白堊，硅藻土等。常用的沉積巖：石灰石：主要成分為CaCO3，主要礦物為方解石。使用如下：石灰?guī)r是生產(chǎn)水泥和石灰的主要原料；(2)石灰?guī)r塊石可用于基礎，墻身，臺階和路面，水利工程中可用于堤岸，護坡等；(3)石灰?guī)r碎石是混凝土常用的骨料。砂巖：由石英砂或石灰?guī)r等細小碎 屑經(jīng)沉積并重新膠

12、結而成的 巖石。主要礦物為石英。 其性質(zhì)決定于膠結物的種類和膠結的致密程度。1.硅質(zhì)砂巖2.鈣質(zhì)砂巖3.鐵質(zhì)砂巖3.變質(zhì)巖1.變質(zhì)巖的形成 變質(zhì)巖是地殼中原有的各類巖石，在高溫高壓下，發(fā)生再結晶作用，礦物組成，結構發(fā)生部分或全部改變所形成新的巖石。 大理巖由石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)而成：建筑飾面材料。 石英由砂巖變質(zhì)而成：陶瓷和玻璃的主要原料。深成巖變質(zhì)后，性能變差常用的變質(zhì)巖(1)大理巖(2)石英巖(3)片麻巖第二節(jié) 建筑石材的技術性能一 、物理性能（1）體積密度（表觀密度）-這是由其礦物質(zhì)組成及 致密所決定。 1） 意義體積密度的大小常常間接的反映了石材的致密程度和孔隙的多少。一般情況下：同種石

13、材表觀密度愈大，則抗壓強度愈高，吸水率愈小，耐久性、導熱性越好。 2） 分類：按其表觀密度大小可分： 重質(zhì)石材：表觀密度1800kg/m3，輕質(zhì)石材：表觀密度1800kg/m3，常用于墻體材料表觀密度大于1800kg/m3為重石主要用于建筑物的基礎、墻體、地面、路面、橋梁以及水上建筑物等表觀密度小于1800kg/m3為輕石,可用來砌筑保暖房屋的墻體。天然石材的表觀密度與其礦物組成、孔隙率、含水率等有關。致密的石材如花崗巖、大理石等其表觀密度接近于其密度,約為25003100kg/m3 。 而孔隙率大的火山灰、浮石等,其表觀密度約為5001700kg/m3。石材表觀密度越大，結構越致密，抗壓強度

14、越高，吸水率越小，耐久性越好，導熱性也越好。（2）吸水性 1）意義吸水性對其強度與耐水性有很大影響。石材吸水后，會降低顆粒之間的黏結力，從而使強度降低，抗凍性變差，導熱性增加，耐水性、耐久性下降。 2）分類：低吸水性、中吸水性、高吸水性巖石（3）導熱性用其導熱率表示。主要與其致密程度有關。巖石的比熱大于鋼材、混凝土、磚；巖石的導熱系數(shù)小于鋼材，大于混凝土和燒結磚。二、力學性能抗壓強度、沖擊韌性、硬度、及耐磨性等。 抗壓強度：石材的強度等級是按抗壓強度劃分的。 （1） 試驗方法：用于砌體等的石材的抗壓強度采用邊長為50mm的 標準立方體試塊進行測試，并以三個試件抗壓破壞強度的平均值表示。 石材共

15、分九個強度等級：從MU10、15、20、30、40、50、60、80、MU100 （2）石材強度的物理意義：石材的抗壓強度與其礦物組成、結構、構造特征有密切的關 系。 如：組成花崗巖的主要礦物成分中石英是很堅強的礦物， 其含量多，則花崗巖的強度也越高，而云母為片狀礦物，它含量多，則這種石材強度低。 巖石受力后的變形：屬非彈性變形。三、裝飾性能大理石面板花崗巖面板青石板銹條石第三節(jié) 建筑上常用巖石一、花崗巖花崗巖是巖漿巖中分布最廣的一種巖石，其主要造巖礦物有石英、長石、云母和少量暗色礦物，屬晶質(zhì)結構，塊狀構造?；◢弾r的顏色有深青、紫紅、淺灰和純黑等，色彩主要由長石的顏色所決定，因為花崗巖中長石的

16、含量較多?；◢弾r堅硬致密，抗壓強度高，在120250MPa之間，表觀密度在26002700kgm3之間，孔隙率小（0.19%0.36%），吸水率低（0.1%0.3%），耐磨性好，耐久性高，使用年限可達數(shù)十年至數(shù)百年。在建筑工程中，花崗巖是用得最多的一種巖石?；◢弾r可用于基礎、勒腳、柱子、踏步、地面和室內(nèi)外墻面等。花崗巖經(jīng)磨光后，色澤美觀，裝飾效果極好，是室內(nèi)外主要的高級裝修、裝飾材料。二、砂巖砂巖 ：硅質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖、鐵質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖四類。性能以硅質(zhì)砂巖最佳，依次遞減。前三類應用于室內(nèi)、外墻面和地面裝飾。應用：都用于室內(nèi)、外的墻面、地面 。三、石灰?guī)r石灰?guī)r是沉積巖中的一種，屬晶質(zhì)結構，層狀

17、構造，主要造巖礦物是方解石。（此外，還可能含有粘土、白云石、碳酸鎂、氧化鐵、氧化硅及一些有機雜質(zhì)。） 質(zhì)地致密的石灰?guī)r，抗壓強度為20120MPa表觀密度為20002600kgm3。 當石灰?guī)r中粘土雜質(zhì)超過3%4%時，則抗凍性、耐水性顯著降低。硅質(zhì)石灰?guī)r強度高，硬度大，耐久性好。大部分石灰?guī)r質(zhì)地細密、堅硬，抗風化能力較強。石灰?guī)r分布甚廣，各地均有，采掘方便，加工容易。在建筑工程上，用于基礎、外墻、橋墩、臺階和路面，還可用作混凝土集料。石灰?guī)r也是生產(chǎn)石灰、水泥和玻璃的主要原料。四、大理巖大理巖抗壓強度高(100300MPa)，表觀密度較大(26002700kgm3)，純大理巖為白色，俗稱漢白玉，

18、產(chǎn)量較少。多數(shù)大理巖因含雜質(zhì)（氧化鐵、二氧化硅、云母及石墨等）而呈現(xiàn)不同的色彩，常見的有紅、黃、棕、黑和綠等顏色。大理巖彩色花紋取決于雜質(zhì)分布的均勻程度。大理巖質(zhì)地致密但硬度不大（34），加工容易，經(jīng)加工后的大理巖色彩美觀，紋理自然，是優(yōu)良的室內(nèi)裝飾材料。大理巖不宜用作城市內(nèi)建筑物的外部裝飾，因為城市的空氣中常含有二氧化硫，遇水后生成亞硫酸，然后變成硫酸，與大理巖中的碳酸鈣起反應，生成易溶于水的石膏，使其表面失去光澤，變?yōu)榇植诙嗫?，失去了裝飾效果和降低了建筑性能。 大理巖主要用于室內(nèi)墻面、柱面、地面、欄桿、踏步及花飾等。 大理巖由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成。由白云巖變質(zhì)而成的大理巖性能優(yōu)于由石灰

19、巖變質(zhì)而成的大理巖。屬等粒變晶結構，塊狀構造。黃洞石 五、其他巖石巖性：大理石產(chǎn)地：湖北櫻花紅石材 黑白根黑金沙 濟南青 山東白麻 金鑲玉 廣西白 米白洞石 英國棕 美國白麻 巖性：花崗巖產(chǎn)地：印度巖性：花崗巖產(chǎn)地：美國黃金鉆 非鉆 巖性：花崗巖產(chǎn)地：沙特阿拉伯巖性：花崗巖產(chǎn)地：非洲西班牙米黃巖性：大理石產(chǎn)地：西班牙金花米黃 巖性：大理石產(chǎn)地：土耳其灰木紋大理石 巖性：砂巖產(chǎn)地：山東瑪瑙黃 虎皮紅 啡網(wǎng)紋 橙皮紅 第四節(jié) 石材的加工類型及選用 土木工程中用到的石材常加工為毛石，料石，板材和顆粒等。一 石材的加工類型(一)毛石爆破得來，平整程度不同可分為： 1.亂毛石 2.平毛石 應用 -用于砌

20、筑基礎、勒腳、墻身擋土墻等，也可配制片石砼。(二）料石及荒料是由人工或機械開采出的較規(guī)則的六面體石塊，再略經(jīng)鑿琢而成。根據(jù)表面加工的平整程度分為以下四種： (1)毛料石：外形大致方正，一般不加工或稍加修整，高度不小于200mm，長度為高度的1.53倍。疊砌面凹凸深度不大于25mm。 (2)粗料石：高度和厚度都不小于200mm，且不小于長度的1/4，疊砌面凹凸深度不大于20mm。(3)半細料石：規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于15mm。(4)細料石：規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于10mm。料石一般由致密的砂巖、石灰?guī)r、花崗巖開鑿而成。主要用于建筑物的基礎、勒腳、墻體等部位，半細料石和細料石

21、主要用作鑲面材料。（三） 板材 多為飾面材料，主要有花崗石和大理石。一般打磨成20mm厚。大理巖板材主要用于室內(nèi)的裝修，如墻面，柱面及磨塤較小的地面，踏步。選用標準： 天然大理石建筑板材（JC/T79-2001） 特點-屬碳酸巖，抗風化能力差，易受空氣中二氧化硫的腐蝕，表面失去光澤，破損。缺點：長期暴露在室外受陽光雨水侵蝕易褪色失去光澤。適用范圍：要用于室內(nèi)的裝修，如墻面，柱面及磨塤較小的地面，踏步。分類：普型板、圓弧板、異型板花崗巖板材 常用建筑石材 它耐磨性好，抗風化性好及耐久性高，耐酸性好。 主要用于基礎，擋土墻，勒腳，踏步地面，外墻飾面雕塑。特點：（1）是巖漿巖中分布最廣的一種巖石，主要由長石、石英及少量的暗色礦物及云母組成。（2）表觀密度較大，孔隙率小，抗壓強度高，具有優(yōu)異的耐磨性，耐久性很高，一般使用年限達75200年，細?；◢弾r的使用年限可達500年至1000的之久。（3）色彩豐富 ； （4）耐火性較差SiO2晶體轉化。分類： （1） 按形狀分普通板材、異形板材；（2）按表面加工工程分為細面板、鏡面板和粗面板；（3）按產(chǎn)品質(zhì)量分為優(yōu)等品、一等品、合格品。標準建筑行業(yè)標準天然花崗石建筑板材 （JC205-1992） （四）其他特點：來源廣，硬度低，易劈，便于開采，具有一定的強度和耐久性；顏色多為豆青