天然石材课件

3天然石材教学目的

1、了解常用建筑石材的品种、性能和应用范围。2、认识岩石的形成条件对其结构、构造和性质的影响，理解材料的组成、结构与技术性能之间的关系。3、学会正确、经济地选用石材。

3.1

建筑中常用的天然岩石3.2

天然石材的技术性质、加工类型及选用原则3.3人造石材教学内容岩石是由各种不同的地质作用所形成的天然固态矿物组成的集合体，具有一定的化学成分、矿物成分、结构和构造。由单一矿物组成的岩石叫单矿岩。如石灰岩主要是由方解石(结晶CaCO3)组成的单矿岩。由两种或多种矿物组成的岩石叫多矿岩。如花岗岩是由长石、石英、云母等矿物组成的多矿岩。3.1建筑中常用的岩石3.1.1.1岩浆岩的形成和种类岩浆岩也称火成岩，是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。具有结晶结构而没有层理。根据不同的形成条件，岩浆岩可分为以下三类。

（1）深成岩是地壳深处的岩浆，在受上部覆盖层的压力的作用下，经缓慢冷凝而形成的岩石。

其特点是结晶完全、晶粒明显可辨、构造致密、表观密度大、抗压强度高、吸水率小、抗冻及耐久性好。3.1.1岩浆岩（2）喷出岩是岩浆冲破覆盖层喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下而形成的岩石。由于冷却较快，大部分结晶不完全呈细小结晶状。岩浆中所含气体在压力骤减时会在岩石中形成多孔构造。建筑中用到的喷出岩有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。玄武岩和辉绿岩可作为耐酸和耐热材料，还是生产铸石和岩棉的原料。（3）火山碎屑岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中急速冷却而形成的多孔散粒状岩石，多呈玻璃质结构，有较高的化学活性。如火山灰、火山沙、浮石等。

火山凝灰岩是由散粒状岩石层受到覆盖层压力作用胶结成的岩石。3.1.2沉积岩3.1.2.1沉积岩的形成和种类

沉积岩也称水成岩，是各种岩石经风化、搬运、沉积和再造岩作用而形成的岩石。沉积岩呈层状构造，孔隙率和吸水率大，强度和耐久性较火成岩低。但因沉积岩分布广容易加工，在建筑上应用广泛。沉积岩按照生成条件分为三种：

（1）机械沉积岩是岩石风化破碎以后又经风、雨、河流及冰川等搬运、沉积、重新压实或胶结作用而形成的岩石，主要有砂岩、砾岩、角砾岩和页岩等。

砂岩是由砂粒经胶结而成。由于胶结结构和致密程度的不同，性能差别很大。

砾岩和角砾岩的构成和性能与砂岩相似。

页岩由粘土沉积而成，呈页片状，强度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料。（2）化学沉积岩是岩石中的矿物溶于水后，经聚积、反应、重结晶等并沉积而形成的岩石，如石膏、白云岩、菱镁矿等。

石膏的化学成分为CaSO4·2H2O，是烧制建筑石膏和生产水泥的原料。白云岩的主要成分是白云石CaCO3·MgCO3，其性能接近于石灰岩。菱镁矿的化学成分为MgCO3，是生产耐火材料的原料。（1）石灰岩具有一定的强度和耐久性，其块石可作基础、墙身、阶石及路面等，其碎石是常用的混凝土骨料，它也是生产水泥和石灰的主要原料。（2）砂岩致密的硅质砂岩性能接近于花岗岩，可用于纪念性建筑及耐酸工程等；钙质砂岩的性质类似于石灰岩，可作基础、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蚀；铁质砂岩的性能比钙质砂岩差，其中密实者可用于一般建筑工程；粘土质砂岩浸水易软化，建筑中一般不用。3.1.2.2建筑中常用的沉积岩3.1.3

变质岩3.1.3.1变质岩的形成和种类

变质岩是地壳中原有的岩石在地质运动过程中受到高温、高压的作用，在固态下发生矿物成分、结构构造和化学成分变化形成的新岩石。建筑中常用的变质岩有大理岩、蛇纹岩、石英岩、片麻岩、板岩等。3.1.3.2建筑中常用的变质岩

(1)大理岩也称大理石，是由石灰岩、白云岩经变质而成的具有细晶结构的致密岩石。大理岩在我国分布广泛，而以云南大理最负盛名。大理岩表观密度为2600~2700kg/m3，抗压强度较高，达100~300MPa。大理岩质地密实但硬度不高，易于加工，可用于石雕或磨光成镜面。（3）石英岩是由硅质砂岩变质而成，质地均匀致密，硬度大，抗压强度高达250~400MPa，加工困难，但耐久性好。石英岩板材可用作重要建筑的饰面材料或地面、踏步、耐酸衬板等。（4）片麻岩是由花岗岩等火成岩变质而成。其矿物成分与花岗石相近，具有片麻状构造。垂直于片理方向抗压强度为120~200MPa，沿片理方向易于开采加工。吸水性高，抗冻性差，通常加工成毛石或碎石，用于不重要的工程。3.2天然石材的技术性质、加工类型及选用原则

3.2.1技术性质

天然石材的技术性质，可分为物理性质、力学性质和工艺性质。3.2.1.1物理性质

(1)表观密度石材的表观密度与其矿物组成、孔隙率等因素有关。表观密度大的石材孔隙率小、抗压强度高、耐久性好。按照表观密度的大小可将石材分为：

重质石材表观密度＞1800kg/m3；

轻质石材表观密度＜1800kg/m3。（4）抗冻性石材抗冻性与吸水性有密切的关系，吸水率大的的石材其抗冻性也差。根据经验，吸水率小于0.50%的石材，则认为是抗冻的。（5）耐热性石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关，石材经高温后，因热胀冷缩、体积变化而产生内应力或因组成矿物发生分解和变异等导致结构破坏。3.2.1.2力学性质天然石材的力学性质主要包括：抗压强度、冲击韧性、硬度及耐磨性等。

（1）抗压强度石材的抗压强度，是以3个边长为70mm的立方体试块的抗压破坏强度平均值确定划分的。它分为9个等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15和MU10。矿物组成对石材抗压强度有一定影响。例如，组成花岗岩的主要矿物成分中石英是很坚强的矿物，其含量越多，则花岗岩的强度也越高。结构与构造特征对石材的抗压强度也有很大影响。结晶质石材的强度较玻璃质的高；等粒状结构的强度较斑状结构的高；构造致密的强度较疏松多孔的高。具有层状、带状或片状构造的石材，其垂直于层理方向的抗压强度较平行于层理方向的高。

（2）冲击韧性石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石，具有较高的韧性。

（3）硬度它取决于石材的矿物组成的硬度与构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度就高。

（4）耐磨性耐磨性是指石材在使用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及冲击等复杂作用的能力。石材的组成矿物越坚硬，构造越致密以及其抗压强度和冲击韧性越高，则石材的耐磨性越好。凡是用于可能遭受磨损作用的场所，例如台阶、人行道等应采用具有高耐磨性的石材。

3.2.1.3工艺性质石材的工艺性质，主要指其开采和加工过程的难易程度及可能性，包括加工性、磨光性与抗钻性等。

（1）加工性石材的加工性，主要是指对岩石开采、锯解、切割、凿琢、磨光和抛光等加工工艺的难易程度。（2）磨光性指石材能否磨成平整光滑表面的性质。致密、均匀、细粒的岩石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮洁的表面。（3）抗钻性指石材钻孔时，其难易程度的性质。一般石材的强度越高、硬度越大，越不易钻孔。

粗料石高度和厚度都不小于200mm，且不小于长度的1/4，叠砌面凹凸深度不大于20mm。

半细料石规格尺寸同上，叠砌面凹凸深度不大于15mm。

细料石规格尺寸同上，叠砌面凹凸深度不大于10mm。3.2.2.2板材板材是指结构致密的岩石经凿平或锯解而成的，厚度一般为20mm的石材。根据表面加工粗细程度，分为三种：粗面板材、细面板材、镜面板材。常用的饰面板材，从岩石种类分，主要有大理石板材和花岗石板材两大类。

大理石饰面材料因主要成分碳酸钙不耐大气中酸雨的腐蚀，所以除了少数几个含杂质少、质地较纯的品种，如汉白玉、艾叶青等外，不宜用于室外装修工程，否则面层会很快失去光泽，并且耐久性会变差。而花岗石饰面石材抗压强度高，耐磨性、耐久性均高，不论用于室内或室外使用年限都很长。(1)碎石天然岩石经人工或机械破碎而成的粒径大于5mm的颗粒状石料。主要用于配制混凝土或作道路、基础等的垫层。（2）卵石母岩经自然条件风化、磨蚀、冲刷等作用而形成的表面较光滑的颗粒状石料。用途同碎石，还可作为装饰混凝土的骨料。（3）石渣用天然大理石或花岗石的残碎料加工而成，具有多种颜色和装饰效果。可作人造大理石、水磨石等的骨料，还可用于制作干粘石制品。3.2.2.3颗粒状石料表3.2常用色石渣的规格、品种及质量要求

规格俗称平均粒径(mm)常用品种质量要求大二分一分半大八厘中八厘小八厘米粒石20158640.3~1.2白石渣、房山白、奶油白、湖北黄、易县黄、松香石、东北红、盖平红、桃红、东北绿、丹东绿、玉泉灰、墨王、苏州黑等颗粒坚固，无杂色，有棱角，洁净，不含有风化颗粒，使用时须冲洗干净3.2.3石材的选用原则在建筑设计和施工中，应根据适用性和经济性等的原则选用石材。（1）适用性主要考虑石材的技术性能是否能满足使用要求。（2）经济性应综合考虑地方资源，尽可能做到就地取材。（3）安全性天然石可能存在含有放射性的物质。根据JC518—93《天然石材产品放射性防护分类控制标准》，天然石材按放射性水平分为A、B、C三类。A类最安全，可在任何场合下使用；B类的放射性高于A类，不可用于居室的内饰面，C类放射性较高，只可用于建筑物的外饰面；放射性超过C类标准控制的石材，只可用于海堤、桥墩及碑石等远离人群密集的地方。3.2.4天然石材的破坏及其防护

天然石材在使用过程中受周围环境的影响，如水分的浸渍与渗透，空气中有害气体的侵蚀及光、热、生物或外力的作用等，会发生风化而逐渐破坏。为了减轻与防止石材的风化与破坏，可以采取以下防护措施。