天然石材知识

1、 第一节 天然石材的形成和分类 存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物， 称为矿物。构成岩石的矿物，称为造岩矿物，岩石是一种或多种造 岩矿物以一定的规律组成的自然集合体，他构成了地球的固体部分。 主要的造岩矿物有：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、 黄铁矿、石膏、磁铁矿等。由单种矿物组成的岩石称为单矿岩，例 如纯质的大理石是由方解石组成的。而大多数岩石是由两种以上的 矿物组成，称为多矿岩，例如花岗岩的主要矿物为石英、长石和去 母等。大自然中大部分岩石都是由多种造岩矿物组成，各种造岩矿 物由于化学成分和结构特征不同。具有不同的颜色和特性 各种造岩矿物在不同的地质条件下

2、，形成不同类型的岩石，按岩石 的形成条件分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，它们具有显著不 同的结构和构造。岩石在地表分布情况为沉积岩占75%，岩浆岩和 变质岩占25%。 天然岩石 名 称成岩情况主要品种 岩浆岩 熔融岩浆上升到地表附近或 喷出地表，冷却凝结而成岩。 花岗岩 玄武岩 辉绿岩 沉积岩 岩石风化后，再经沉积、胶 结而成岩。 石灰岩 砂岩 变质岩 岩石在温度、压力或化学的 作用下，经变质而成岩 大理岩 片麻岩 第二节 天然石材的技术性质 一、物理性质 1、表观密度 岩石的表观密度大小分为轻质石材（表观密度小于 1800kg/m3 ）、重质石材（表观密度大于 1800kg/m3 ）。 表

3、观密度越大，孔隙率越小，抗压强度越高，吸水率越 小，耐久性越好。 第二节 天然石材的技术性质 2、吸水性 岩石在浸水状态下吸入水分的能力称为吸水性。吸水性 的大小，以吸水率表示。岩石的吸水率有吸水率和饱和 吸水率。 吸水率为岩石在规定条件下，岩石最大吸水质量与烘干 岩石试件质量的百分比；饱和吸水率为在强制条件下， 岩石试样最大吸水质量与烘干岩石试件质量的百分比。 材料的吸水性大，则材料的强度低，抗冻性、耐久性、 导热性下降。 第二节 天然石材的技术性质 3、耐水性 岩石的耐水性根据软化系数大小分为高、中、 低三个等级。软化系数越小，耐水性越差。软 化系数0.90为高耐水性石材，软化系数在 0.

4、70.90之间为中耐水性石材，软化系数在 0.600.7之间为低耐水性石材，软化系数 0.60者不允许用于重要土木工程结构物中。 第二节 天然石材的技术性质 4、抗冻性 岩石在饱水状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融 循环）而不破坏，同时也不显著降低强度的性质称为抗 冻性。通常采用-15以下的温度冻结4h后，再在 205的水中融化4h，称为一次冻融循环。岩石经 多次冻融交替作用后，表面将出现剥落、裂缝、分层及 质量损失、强度降低。因岩石孔隙内的水结冰时体积膨 胀引起材料破坏。石材的抗冻性还与其矿物组成、晶粒 大小及分布均匀性、天然胶结物的胶结性质、孔隙构造 及吸水性有关，吸水率0.5%的石材

5、抗冻性较好。般 要求室外工程表面石材的抗冻融次数25次，大、中桥 梁，水利工程的结构物表面石材要求抗冻融次数50次。 第二节 天然石材的技术性质 5.耐热性 岩石的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏 的岩石，在100以上时就开始破坏；含有碳酸镁的岩 石，温度高于725会发生破坏；含有碳酸钙的岩石， 温度达827时开始破坏。由石英与其它矿物所组成的 结晶石材如花岗岩等，当温度达到700以上时，由于 石英受热发生膨胀，强度迅速下降。 第二节 天然石材的技术性质 6. 导热性 岩石的导热性主要与其致密程度有关。重质石材的导 热系数可达2.913.49 W/（mK）；轻质石材的导热系 数则在0

6、.230.70 W/（mK）之间。相同成分的石材， 玻璃态比结晶态的导热系数小，封闭孔隙的导热性差。 第二节 天然石材的技术性质 二、力学性质 1. 抗压强度 根据砌体结构设计规范（500032001）规定，砌筑用石材的抗 压强度是以边长为70 mm的立方体抗压强度值表示，根据抗压强度值大小， 石材的强度等级分为 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20共7 个强度等级。根据天然饰面石材试验方法规定，饰面石材干燥、水饱 和的抗压强度是以边长为50mm的立方体或5050mm的圆柱体抗压强度值 表示。根据公路工程岩石试验规程（JTG E412005 T0221）规定，

7、 岩石强度（包括卵石和碎石的原始岩石强度）用规则形状的岩石（立方体 或圆柱体）试件在饱水状态下的单轴抗压强度表示，建筑地基的岩石试验， 采用圆柱体作为标准试件，直径为502 mm，高径比为2：1；桥梁工程用 的石料试验，采用立方体试件，边长为702 mm；路面工程用的石料试验， 采用圆柱体或立方体试件，直径或边长和高均为502 mm，均按标准方法 对试件进行饱水处理后施加荷载，直至破坏。岩石的抗压强度计算公式计 算。 第二节 天然石材的技术性质 2. 冲击韧性 石材是典型的脆性材料，其抗拉强度比抗压强 度低，因此冲击韧性较低。 但含暗色矿物较多 的辉长岩及辉绿岩等具有较大的韧性。晶体结 构的岩

8、石较非晶体结构的岩石韧性要高。 第二节 天然石材的技术性质 3. 耐磨性 耐磨性是指石材在使用条件下抵抗摩擦、边 缘剪切及冲击等复杂作用的性质。石材的耐磨 性常用磨耗率表示。石材耐磨性与其组成矿物 的硬度、结构、构造特征及石材的抗压强度和 冲击韧性等有关。组成矿物愈坚硬、构造愈致 密及石材的抗压强度和冲击韧性愈高，则石材 的耐磨性愈好。 第二节 天然石材的技术性质 三、工艺性质 1.加工性 加工性是指对岩石进行锯解、切割、凿琢、磨光等加工工艺的 难易程度。影响石材加工性的主要因素有：强度和硬度、矿物组成 及岩石的结构造。强度、硬度、韧性较高的石材，不易加工；石英 和长石含量越高，越难加工；性脆

9、而粗糙、有颗粒交错结构、含有 层状或片状构造以及已经风化的岩石，都难以满足加工要求。 2.磨光性 磨光性是指石材能否磨成光滑表面的性质。致密、均匀、细粒 的岩石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑整洁的表面；疏松 多孔、有鳞片状构造的岩石，磨光性均不好。 第二节 天然石材的技术性质 3.抗钻性抗钻性 抗钻性是指石材钻孔时的难易程度。石材的抗钻性与岩 石的强度、硬度等性质有关。石材的强度越高，硬度越 大，抗钻性越大。 四四. . 放射性放射性 天然岩石和地球上其它含有放射性的物质一样存在放 射性元素，主要是铀、钍、镭、钾等长寿命放射性同位 素。这些长寿命的放射性核素放射产生的射线和氡气， 对室内

10、的人体造成外照射危害和内照射危害。研究表明， 一般红色品种的花岗岩放射性指标都偏高，颜色愈红紫， 放射性指标愈高。而大理石放射性水平较低， 第二节 天然石材的技术性质 因此，在选用天然石材用作室内装修时，应有放射性检 验合格证明或检测鉴定。根据建筑材料放射性核素限 量（GB6566-2001）规定，装修材料（包括石材、建 筑陶瓷、石膏制品、吊顶材料及其他新型饰面材料等） 按放射性水平大小划分为A、B、C三类，同时明确了每 个级别石材产品的应用范围。 第二节 天然石材的技术性质 A类：装修材料中天然放射性核素的放射性比活度同时满足 IRa （内照指数）1.0和Ir（外照指数）1.3，其产销与使用

11、范围不受 限制。 B类：满足IRa1.3和 Ir1.9要求的为 B类装修材料。B类装修材料 不可用于类民用建筑的内饰面，但可用于类民用建筑的外饰面 及其他一切建筑物的内、外饰面。其中类民用建筑规定为住宅、 医院、幼儿园、老年公寓和学校。其他民用建筑为类民用建筑。 C类：不满足A、B类装修材料要求但满足Ir2.8要求的为C类装修 材料。C类装修材料只可用于建筑物的外饰面及室外其他用途。 Ir2.8的天然石材只可用于碑石、海堤、桥墩等。 第三节 建筑中常用石材 砌筑用石材 拌合混凝土用石材 装饰用石材 第三节 建筑中常用石材 一、块状石材 1. 毛石：山体爆破直接得到的石块。 1.乱毛石：形状布规

12、则，主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤 坝、挡土墙等； 2.平毛石：乱毛石经粗略加工而成，主要用于砌筑基础、墙身、 勒角、桥墩、涵洞等。 2. 料石（条石）：具有较规则六面体形的石块。 1.毛料石：外观大致方正 2.粗料石： 3.细料石：经过细加工，外观规则 二、板材 （一）天然大理石 1.概况 天然大理石是石灰岩或白云岩在地 壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层 状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之 分，是一种富有装饰性的天然石材。 成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或 白云石。 第三节 建筑中常用石材 颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与 优美花纹。从

13、色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。 纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。 优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。 工程装饰中得以广泛应用。 缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原 貌和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。 天然大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工而成的 石板。 2. 技术要求：书 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 第三节 建筑中常用石材 （二）花岗石 建筑用天然花岗石是由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程

14、中。花岗岩 是典型的火成岩，是全晶质岩石。 主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。 结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。 颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（ ），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛 光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。 优点：比大理石密度大，密度为23002800/3，抗压强度高达120250 MPa。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能 均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、 勒脚等处首选装饰材料。 技术要求：书 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然

15、花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然花岗石 天然石材的应用举例 天然花岗石、大理石装饰板（室内） 天然花岗石装饰板 第三节 建筑中常用石材 天然大理石板材 耐化学腐蚀和抗 风化性能较差 主要应用于室 内装饰 天然花岗石板材 强度高、耐磨、 抗风化、耐腐蚀 性能好 用于室内、室 外装饰 细面板材 镜面板材 粗面板材 青石装饰板材属于砂岩 具有古建筑的 独特风格 常用装饰用石材的品种、性能及应用 本章小结 本章内容以建筑中常用的天然石材为重点， 掌握建筑工程中常用天然石材的种类及其 应用。 在建筑工程中，天然石材因其可以就地取 材应用较广。 为减轻建筑物的自重和

16、保护环境，天然石 材正逐渐更多的被人造石材所取代。 第二节 天然石材的技术性质 4、抗冻性 岩石在饱水状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融 循环）而不破坏，同时也不显著降低强度的性质称为抗 冻性。通常采用-15以下的温度冻结4h后，再在 205的水中融化4h，称为一次冻融循环。岩石经 多次冻融交替作用后，表面将出现剥落、裂缝、分层及 质量损失、强度降低。因岩石孔隙内的水结冰时体积膨 胀引起材料破坏。石材的抗冻性还与其矿物组成、晶粒 大小及分布均匀性、天然胶结物的胶结性质、孔隙构造 及吸水性有关，吸水率0.5%的石材抗冻性较好。般 要求室外工程表面石材的抗冻融次数25次，大、中桥 梁，水利工程

17、的结构物表面石材要求抗冻融次数50次。 第二节 天然石材的技术性质 二、力学性质 1. 抗压强度 根据砌体结构设计规范（500032001）规定，砌筑用石材的抗 压强度是以边长为70 mm的立方体抗压强度值表示，根据抗压强度值大小， 石材的强度等级分为 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20共7 个强度等级。根据天然饰面石材试验方法规定，饰面石材干燥、水饱 和的抗压强度是以边长为50mm的立方体或5050mm的圆柱体抗压强度值 表示。根据公路工程岩石试验规程（JTG E412005 T0221）规定， 岩石强度（包括卵石和碎石的原始岩石强度）用规则形状的岩石（立方体 或圆柱体）试件在饱水状态下的单轴抗压强度表示，建筑地基的岩石试验， 采用圆柱体作为标准试件，直径为502 mm，高径比为2：1；桥梁工程用 的石料试验，采用立方体试件，边长为702 mm；路面工程用的石料试验， 采用圆柱体或立方体试件，直径或边长和高均为502 mm，均按标准方法 对试件进行饱水处理后施