第二章天然石材

1、本章内容l 第一节第一节 天然岩石的组成及分类天然岩石的组成及分类l 第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质l 第三节第三节 石材的加工类型与选用石材的加工类型与选用 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岩石开采的，经过或不经过加工而制得的石材。天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古老的建筑材料之一。世界上有许多著名的古建筑是由天然石材建造而成，如意大利的比萨斜塔，我国的赵洲桥等。 赵州桥赵州桥 罗马斗兽场罗马斗兽场 目前，石材作为结构材料已很大程度上被钢筋混凝土、钢材所取代。由于天然石材具有抗压强度高、耐久性、耐磨性及装饰性好等优点，因此，在建筑工程中的使用目前仍

2、然相当普遍，较多的用作建筑装饰材料、基础和墙身等砌筑材料以及混凝土的骨料。 随着合成高分子材料的兴起，人造石材（人造大理石、人造花岗岩等）作为装饰材料也得到极大的发展和应用。第一节第一节 天然岩石的组成及分类天然岩石的组成及分类 天然岩石，通常可分为岩浆岩、沉积岩浆岩、沉积岩岩和变质岩变质岩三大类。一、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，它因地壳变动，熔融岩浆由地壳内部上升后冷却而成。根据形成条件的不同，岩浆岩又分为以下三类。 1、深成岩 深成岩是岩浆在地壳深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢且较均匀冷却而形成的岩石。 其矿物全部结晶且晶粒较粗，构造致密，具有抗压强度高、吸水率小、表观 密度大及抗冻性、耐磨

3、性好等特点。 建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、辉长岩、橄榄岩、闪长岩等。 2、喷出岩 喷出岩喷出岩是岩浆岩喷出地表时，在压力骤减和冷却较快的条件下而形成的岩石。 由于结晶条件差，多呈隐晶质或玻璃体结构。当喷出的岩浆形成的岩层很厚时，其结构接近深成岩。当喷出岩凝固成比较薄的岩层时，常呈多孔构造，近于火山岩。 工程上常用的喷出岩有玄武岩、安山岩和辉绿岩等。 3、火山岩 火山岩火山岩是火山爆发时岩浆被喷到空中，急速冷却后形成的岩石。 火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造。如火山灰、火山渣、浮石和凝灰岩等。火山灰、火山渣可作为水泥的混合材料。浮石可作轻混凝土的骨料。花岗岩花岗岩辉绿岩辉绿岩闪长岩闪长岩玄

4、武岩玄武岩二、沉积岩 沉积岩沉积岩是地表的各类岩石经长期风化、搬运、沉积和再造作用而形成的岩石，呈层状构造，表观密度小，空隙率和吸水率较大，强度低，耐久性也较差。根据生成条件，可分成三种： 1、机械沉积岩机械沉积岩 ：由自然风化而逐渐破碎松散的岩石，经风、雨、冰川、沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，如砂岩、页岩等。 2、化学沉积岩化学沉积岩 ：由溶解于水中的矿物质经聚积、沉积、重结晶、化学反应等过程而形成的岩石。如石膏、白云石等。 3、有机沉积岩有机沉积岩 ：由各种有机体的残骸沉积而成的岩石。如石灰岩、硅藻土等。三、变质岩 变质岩是地壳中原有的各类岩石，在地层的压力或温度作用下，原

5、岩石在固体状态下发生再结晶作用，而使其矿物成分、结构构造以至化学成分发生部分或全部改变而形成的新岩石。 沉积岩形成变质岩后，其建筑性能有所提高，如石灰岩和白云岩变质后得到的大理岩，比原来的岩石坚固耐久。 而深成岩经变质后产生片状构造，性能反而下降，如花岗岩变质后成为片麻岩则易于分层剥落，耐久性差。第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质一、表观密度 岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。 根据表观密度可分为： 轻质石材（表观密度小于1800kg/m3） 重质石材（表观密度大于或等于1800kg/m3）。表观密度的大小，常间接地反映出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石

6、材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性、导热性越好。二、吸水性 天然石材的吸水率一般较小，但由于形成条件、密实程度等情况的不同，石材的吸水率波动也较大，如花岗岩吸水率通常小于0.5%。，而多孔的贝类石灰岩吸水率可达15%。 石岩石吸水后强度降低，抗冻性、耐久性能下降。根据吸水率的大小，将岩石分为低吸水性（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%）的岩石。三、耐水性 当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和情况下，强度会明显下降。石材的耐水性以软化系数表示。软化系数大于或等于0.9的为高耐水性石材、软化系数为0.7-0.9属中耐水性石材、软化系

7、数0.6-0.7为低耐用水性石材，一般软化系数小于0.8的石材不允许用于重要建筑。四、抗冻性 抗冻性是石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标，用石材在水饱和状态下所能经受的冻融循环次数来表示 。在规定的冻融循环次数内,无贯穿裂纹,重量损失不超过5%,强度降低不大于25%,则为抗冻性合格。一般室外工程饰面石材抗冻次数应大于25次。 五、耐热性 耐热性与石材的矿物组成有关，在高温下造岩矿物会产生分解或变质，而且由于各种造成矿物的热膨胀系数不同，受热后会产生内应力以致崩裂。六、强度 石材的强度取决于造岩矿物岩石的构造。石材的抗压强度是划分石材强度等级的依据，采用边长为70mm的立方体

8、试件用标准方法进行测试。根据砌体结构设计规范（GBJ3-88）的规定，天然石材的强度等级可分为MU100、MU80、MU60、MU50、，U40、MU30、MU20、MU15、MU10等九个等级，七、硬度 石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩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、边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。耐磨性包括耐磨损性（石材受磨擦作用）和耐磨耗性（石材同时受磨擦与冲击作用）两个方面。耐磨损性是以单位磨擦面积所产生的质量损失的大小来表示；耐磨耗性是以单位质量所产生的质量损失的大小来表示。一般而言，石材的强度高，则耐磨性也较

9、好。九、抗风化性 由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程，称为风化。对石材表面进行磨光、喷涂等处理，可有效地防止风化的产生。十、放射性 少数天然石材中含有某些放射性元素，若超过标准（见天然石材产品放射防护分类控制标准）对人体的健康不利。建筑中常用岩石的特性与应用建筑中常用岩石的特性与应用一、花岗岩 它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性好。 花岗岩主要用于基础，挡土墙，踏步地面，外墙饰面雕塑。二、大理岩 它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。 大理岩主要用于室内的装修，如墙

10、面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。三、石灰岩 它属于沉积岩，主要矿物成分为方解石，呈层状构造。 石灰岩常用于砌筑建筑工程的基础、桥墩、台阶等，或作为骨料大量用于混凝土中。四、砂岩 它属沉积岩，其主要造岩矿物有石英及少量的长石、方解石和白云石等，呈层状结构。 砂岩常用于基础、墙身、人行道等。第三节第三节 石材的加工类型与选用原则石材的加工类型与选用原则一、石材的加工类型 1、块状石材 块状石材多为砌筑石材。分为毛石和料石两类（1）毛石（又称片石或块石） 毛石是由爆破直接获得的石块。毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝和配制毛石混凝土等。（2）料石 料石是经人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略加凿制而成，至少应有一个面的边角整齐，以便互相合缝。2、板材 板材是用致密岩石经凿平、锯断、磨光等各种加工方法制作而成的厚度一般为20mm的板状石材，如花岗石板材、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；卵石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料。二、石材的选用原则 建筑工程中应根据建筑物的类型、环境条件等慎重选用石材，使其既符合工程使用条件，又经济合理。一般应考虑以下几点：力学指标耐久