土木工程材料：02天然石材

1、Department of Civil Engineering第第2 2章天然石材章天然石材一、造岩矿物一、造岩矿物组成岩石的矿物组成岩石的矿物1.1.石英石英（SiOSiO2 2）无色或乳白色，硬度高（无色或乳白色，硬度高（7 7），密度），密度2650kg/m2650kg/m3 3强度强度高，化学稳定性好，受热晶型转变。高，化学稳定性好，受热晶型转变。2.2.长石长石(K(K2 2O,NaO,Na2 2O,CaO )AlO,CaO )Al2 2O O3 3 SiOSiO2 2多种颜色，硬度多种颜色，硬度6,6,火成岩最多的成岩矿物。火成岩最多的成岩矿物。2.1 2.1 岩石学基本知识岩石学

2、基本知识Department of Civil Engineering3.3. 橄榄石、角闪石、辉石橄榄石、角闪石、辉石(Mg,Fe)O(Mg,Fe)O SiO SiO2 2多种颜色，暗色为主，强度高，韧性好，硬度多种颜色，暗色为主，强度高，韧性好，硬度7 74.4. 方解石方解石(CaCO(CaCO3 3) )： 白色晶体，半透明，硬度白色晶体，半透明，硬度3 3，不耐酸，不耐酸5.5.白云石白云石: : (CaCO (CaCO3 3 MgCO MgCO3 3),), 硬度硬度4 4，强度及耐久性略高于方解石，强度及耐久性略高于方解石6.6. 黄铁矿黄铁矿（FeSFeS2 2） 金黄色，遇水

3、、氧膨胀并产生铁锈，有害矿物。金黄色，遇水、氧膨胀并产生铁锈，有害矿物。7.7. 云母云母（复杂硅铝酸盐晶体）（复杂硅铝酸盐晶体）片层结构，硬度片层结构，硬度2 23 3Department of Civil Engineering二、岩石的分类二、岩石的分类天天然然岩岩石石岩浆岩岩浆岩（火成岩）（火成岩）沉积岩沉积岩变质岩变质岩( (水成岩水成岩) )侵入岩侵入岩喷出岩喷出岩深成岩深成岩浅成岩浅成岩粘土：粘土：0.001mm 0.001mm 正变质岩：火成岩变质而成正变质岩：火成岩变质而成副变质岩粘土：水成岩变质而成副变质岩粘土：水成岩变质而成碎屑岩：砂、卵石碎屑岩：砂、卵石化学沉积岩：石膏

4、化学沉积岩：石膏生物沉积岩：石灰岩、白垩生物沉积岩：石灰岩、白垩Department of Civil Engineering1.1.火成岩（岩浆岩）火成岩（岩浆岩）1 1）侵入岩）侵入岩深成岩、浅成岩深成岩、浅成岩特点：晶态结构，致密，强度高，吸水率小特点：晶态结构，致密，强度高，吸水率小如：花岗岩，正长岩，辉长岩、辉绿岩如：花岗岩，正长岩，辉长岩、辉绿岩2 2）喷出岩）喷出岩成岩较厚时：接近侵入岩如：玄武岩、安山岩成岩较厚时：接近侵入岩如：玄武岩、安山岩成岩较薄时：浮石、火山渣成岩较薄时：浮石、火山渣2.2.水成岩（沉积岩）水成岩（沉积岩）特点：密度较小，强度低特点：密度较小，强度低如：砂

5、岩，卵石，石膏，石灰岩，粘土如：砂岩，卵石，石膏，石灰岩，粘土Department of Civil Engineering3.3.变质岩变质岩岩石在高温、高压、高湿等条件下，发生再结晶，岩石在高温、高压、高湿等条件下，发生再结晶，结构发生变化后形成的结构发生变化后形成的由火成岩变质而成：片麻岩由火成岩变质而成：片麻岩由水成岩变质而成：大理岩，石英岩由水成岩变质而成：大理岩，石英岩三、岩石的酸碱性三、岩石的酸碱性依据岩石中依据岩石中SiOSiO2 2的含量将石料划分为三类的含量将石料划分为三类碱性石料（钙质）：碱性石料（钙质）：SiOSiO2 252%65% 65%注：注：沥青是酸盐的，与碱性

6、石材料粘结性能好。沥青是酸盐的，与碱性石材料粘结性能好。Department of Civil Engineering三、石材的性质三、石材的性质1. 1. 体积密度体积密度常用石材：常用石材：24002850kg/m24002850kg/m3 3； 1800kg/m1800kg/m3 3轻石（浮石、火山岩）可做轻石（浮石、火山岩）可做轻骨料轻骨料2. 2. 吸水性吸水性深成岩及变质岩的吸水率深成岩及变质岩的吸水率1%1%，粘土多时，吸水率高粘土多时，吸水率高 注：注：影响吸水率的因素：孔结构、矿物成分影响吸水率的因素：孔结构、矿物成分Department of Civil Engineeri

7、ng3.3.力学性质：力学性质：1) 1) 抗压强度抗压强度砌筑石材：饱水状态下，三个边长为砌筑石材：饱水状态下，三个边长为70mm70mm立方体试件强度立方体试件强度的平均值，的平均值，注：注：试块为非标准尺寸时，按一定进行换算（表试块为非标准尺寸时，按一定进行换算（表2-22-2）装饰工程：自然状态下边长为装饰工程：自然状态下边长为50mm50mm立方体试件；立方体试件； 路面工程：用边长为路面工程：用边长为50mm50mm立方体或直径和高均立方体或直径和高均50mm50mm的圆柱的圆柱型试件；型试件；路基工程：长径比路基工程：长径比2 2：1 1的试件。的试件。2)2)强度等级强度等级

8、MUl00MUl00、MU80MU80、MU 60MU 60、MU50MU50、MU40MU40、MU30MU30、 MU20MU20、MUl5MUl5、MUl0MUl0九个等级。九个等级。Department of Civil Engineering影响强度的因素影响强度的因素1 1）矿物组成：花岗岩中石英含量高，强度高，云母）矿物组成：花岗岩中石英含量高，强度高，云母则相反。则相反。2 2）结构：）结构：结晶质结构玻璃质结构；等粒状结构斑状结构；结晶质结构玻璃质结构；等粒状结构斑状结构；致密结构疏松结构致密结构疏松结构3 3）胶结物：硅质石灰质泥质）胶结物：硅质石灰质泥质 4.4.耐久性质

9、（抗冻性、抗风化、耐火性、耐酸性）耐久性质（抗冻性、抗风化、耐火性、耐酸性） 影响因素：影响因素： 孔隙率，组成（黄铁矿、云母加速风化）孔隙率，组成（黄铁矿、云母加速风化）措施：磨光表面，不易积水措施：磨光表面，不易积水 采用有机硅处理表面。采用有机硅处理表面。Department of Civil Engineering四、四、 建筑石材的加工成品及选用建筑石材的加工成品及选用1. 1. 毛石毛石 形状不规则的块石形状不规则的块石 用于基础、墙身、挡土墙等用于基础、墙身、挡土墙等乱毛石：各个面的形状不规则乱毛石：各个面的形状不规则平毛石：至少有一个平面，可铺设园林的小径平毛石：至少有一个平面

10、，可铺设园林的小径2 2、料石、料石 经人工斩凿或机械加工成规则六面体的块石经人工斩凿或机械加工成规则六面体的块石毛料石：表面不经加工或稍加修整毛料石：表面不经加工或稍加修整粗料石：表面加工凹凸深度粗料石：表面加工凹凸深度20mm20mm半细料石：半细料石： 15mm15mm细料石：细料石： 10mm10mmDepartment of Civil Engineering3 3 、板材、板材长宽一般为长宽一般为3003001200mm1200mm，厚度，厚度101030mm30mm按表面加工程度按表面加工程度粗面：表面粗糙平整，具有规则的加工条纹粗面：表面粗糙平整，具有规则的加工条纹细面：表面平

11、整光滑适于室外墙、地面细面：表面平整光滑适于室外墙、地面镜面：表面平整，具有镜面光泽适于室内及镜面：表面平整，具有镜面光泽适于室内及室外室外Department of Civil Engineering1. 1. 花岗岩花岗岩矿物组成：长石、石英及少量云母矿物组成：长石、石英及少量云母结构：全晶质，有细粒、中粒、粗粒、斑状多种构造结构：全晶质，有细粒、中粒、粗粒、斑状多种构造物理力学性质物理力学性质密度大（密度大（ 2500 2500 2800 2800 ），硬度高（），硬度高（6 6、7 7） ；抗压强度高（抗压强度高（120120300MPa300MPa）；）；孔隙率小；耐久性好（孔隙率小

12、；耐久性好（500-1000500-1000年）年）不耐火不耐火(SiO(SiO2 2晶态转变）晶态转变）颜色：灰、灰白、浅黄、浅红、红灰、肉红色较多；另颜色：灰、灰白、浅黄、浅红、红灰、肉红色较多；另有黑、青、玫瑰红色。有黑、青、玫瑰红色。应用：大型建筑基础、踏步、堤坝、桥梁、地面、内外应用：大型建筑基础、踏步、堤坝、桥梁、地面、内外饰面。饰面。五、五、 常用建筑石材常用建筑石材Department of Civil EngineeringDepartment of Civil Engineering2 2 石灰岩石灰岩矿物：方解石，少量白云石、菱镁矿、石英、粘土矿物：方解石，少量白云石、菱

13、镁矿、石英、粘土结构：密实、多孔和散粒结构：密实、多孔和散粒物理力学性质：体积密度小于大理岩，抗压强度物理力学性质：体积密度小于大理岩，抗压强度2020120MPa120MPa；物理性能：硬度物理性能：硬度3 34 4，粘土超过，粘土超过3%-4%3%-4%时抗冻等耐久性时抗冻等耐久性下降；与酸性水或碳酸水反应下降；与酸性水或碳酸水反应应用：大多数基础，墙体、挡土墙等石砌体，破碎后应用：大多数基础，墙体、挡土墙等石砌体，破碎后用于水泥、混凝土、石灰的生产。用于水泥、混凝土、石灰的生产。颜色：灰、灰白、白、黄、浅红、黑、褐红颜色：灰、灰白、白、黄、浅红、黑、褐红Department of Civ

14、il EngineeringDepartment of Civil Engineering3 3大理岩大理岩矿物组成：方解石、白云石矿物组成：方解石、白云石结构：等粒、不等粒、斑状结构结构：等粒、不等粒、斑状结构物理力学性质：物理力学性质：密度大（密度大（ 2500 2500 2800 2800 ），结构致密、质地细腻），结构致密、质地细腻 抗压强度（抗压强度（5050190MPa190MPa）；）；硬度（硬度（3 3、4 4），耐磨性较差；），耐磨性较差；孔隙率小；不耐酸（孔隙率小；不耐酸（CaCO3CaCO3）颜色：白色颜色：白色( (汉白玉）、浅红、浅绿、黑、灰色汉白玉）、浅红、浅绿、黑

15、、灰色应用：室内墙面、柱面、磨损较小的地面、踏步等应用：室内墙面、柱面、磨损较小的地面、踏步等Department of Civil EngineeringDepartment of Civil Engineering4 4 玄武岩玄武岩矿物：辉石，长石等矿物：辉石，长石等结构：细粒或斑块状结构，结构密实结构：细粒或斑块状结构，结构密实物理力学性质：物理力学性质：体积密度：体积密度：2900330029003300抗压强度：抗压强度：100100280MPa280MPa； 颜色：灰色、灰黄色颜色：灰色、灰黄色应用：基础和混凝土骨料应用：基础和混凝土骨料其它品种：略其它品种：略Department of Civil Engineering六、六、 天然石材选用原则天然石材选用原则1.1.适用性适用性应针对建筑物的不同部位选用应针对建筑物的不同部位选用 如：结构用：应考虑强度、耐水性