《建筑材料》第四次课第二章

建筑工程系主讲教师：刘月宾《土木工程材料》

第二章天然石材第2章天然石材本节的学习目标1）了解天然石材的形成，掌握天然石材的分类及特性------岩浆岩、沉积岩、变质岩。2）理解天然石材的技术性质。3）了解天然板材的应用。2.1天然石材的形成和分类岩石:是不同地质作用所形成的天然固态矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。造岩矿物:是具有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物和单质的总称。天然石材：经天然岩石不同程度的机械加工后得到的材料。岩石按地质形成条件不同，通常可分为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩。2.1.1.岩浆岩岩浆岩又称火成岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。岩浆岩是组成地壳的主要岩石，占地壳总质量的89％。

岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为深成岩、喷出岩和火山岩。2.1.1.1深成岩

深成岩是岩浆在地表深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢冷却而形成的岩石。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。花岗岩属于深层岩花岗岩在地表分布很广泛，是人类最早发现和利用的天然岩石之一。在世界各地有许多古代开发利用花岗岩的遗迹，如古埃及人建造的金字塔、古希腊的神庙、古罗马的斗兽场等。花岗岩主要成分是长石和石英。花岗岩质地坚硬，结构致密，孔隙率和吸水率小，抗冻性好，难被酸碱或风化作用侵蚀，使用年限为75~200年。常被用于建筑物的材料。花岗岩（Granite）的语源是拉丁文的granum，意思是谷粒或颗粒。因为花岗岩是深成岩，常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒，因而得名。而汉字名词花岗岩则是由日本人翻译而来。花形容这种岩石有美丽的斑纹，刚或岗则表示这种岩石很坚硬。花岗岩应用实例北京的“人民英雄纪念碑”高37.94m，仅碑心石重就达120t

，是取材于山东青岛的花岗岩。兰州“黄河母亲”花岗岩巨型石雕花岗岩石约有300多种。花岗岩岩体在我国约占国土面积的9％，达80多万平方公里，尤其是东南地区，大面积裸露各类花岗岩体，可见其储量之大。喷出岩是岩浆喷出地表冷凝而成。由于冷却较快，大部分结晶不完全呈细小结晶状。当喷出岩形成较厚岩层时，接近深层岩；形成较薄岩层时，呈多孔构造，接近火山岩。建筑中用到的喷出岩有玄武岩、辉绿岩等。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。2.1.1.2喷出岩铸石材料在建材设备中主要代替不受冲击的金属材料耐磨件，用在设备上。岩棉优质岩棉能耐1250～1400℃高温。用于耐烧蚀、耐高温隔热材料；

火山岩是火山爆发时，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、浮石等。

火山灰可用作生产水泥时的混合材料。浮石是配制轻混凝土的一种天然轻骨料。2.1.1.3火山岩2.1.2沉积岩

沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风化后，经过搬运、沉积等作用形成的岩石。沉积岩虽仅占地壳总质量的5％，但在地球上分布极广，约占地壳表面积的75％，加之藏于离地表不太深处，易于开采。

与火成岩相比，其特性是：结构致密性较差，密度较小，大都成层状结构，孔隙率及吸水率均较大，强度较低，耐久性也较差。根据生成条件，沉积岩分为以下三类：机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩。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，在地表或距地表不太深处形成的岩石，主要有砂岩和页岩。

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。

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。2.1.2.1机械沉积岩2.1.蛙2.2化学沉土积岩化学沉宋积岩是御岩石中村的矿物刃溶于水衡后，经颂聚积、辽沉积而贤成的岩尿石，如吹石膏、编白云岩泡、菱镁买矿、石册灰岩等眼。石膏的化之学成分为CaS防O4·2H2O，是烧级制建筑磨石膏和房诚生产水跪泥的原拌料。白落云岩的秘主要成摘分是白危云石CaCO3·MgCO3，其性鬼能接近虫于石灰处岩。菱嫁镁矿的传化学成怨分为MgCO3，是生产梳耐火材料眯的原料。天然石膏石灰岩槽的主要克成分为骨方解石(CaC进O3)，常含路有白云循石、菱检镁矿、畏石英、蜡蛋白石小、含铁盖矿物和箱粘土等遮。构造疏云松的石梁灰石用腊作生产醉石灰和满水泥的编原材料俗。构造涉致密的还石灰石昌可作混摩凝土集陪料，非肃常致密烧的可作依饰面装狱饰材料合。生物沉川积岩是中海生动真植物的砍遗骸，捷经分解宇、分选嗽、沉积悔而成的讽岩石。批如硅藻土等。硅藻土般是由硅岩藻的细供胞壁沉挽积而成华。富含贯无定形SiO2、通常呈溪白色、笨灰白色权、浅灰劲色、浅米黄色和挣深灰色匪，质轻挽、软、秃多孔。易磨成粉霞末，有极抖强的吸水两性。2.1.稿2.3生物沉忌积岩硅藻土秧的应用隔热、隔抬音材料放：以硅藻亏土为主，拳加入其它谢辅料，制伶成保温砖锤、板、粉牌，绝热混咽凝土等。以硅藻驴土为原踢料的新笛型室内赢外涂料婚、装修吨材料不鲁含有害壁化学物田质，除益了具有配不燃、序隔音、括防水、娃重量轻仇以及隔上热等特熔点外，饱还有除影湿、除巩臭、净熄化室内廊空气等锡作用，患是优良旷的环保烟型室内做外装修土材料。1.与其它资霜源相比，绢世界上的务硅藻土资疮源并不丰泰富。2.我国硅舞藻土资古源分布船较广，饱储量丰伙富。3.矿床主奥要分布侄在东北禽的吉林泉、黑龙况江；华励东的山图东、巧浙江；耀西南的喊云南等碑地。4.著名的烂矿山有跑：山东临朐肆县山旺村;吉林长专白县马叛鞍山;吉林海龙楼县；四川类米易回汉崖沟和新民谜；浙江嵊曲县福泉山朝等。资源分弟布变质岩益是由原课生的岩掌浆岩或您沉积岩，经过牙地壳内渡部高温揉、高压寄等变化厕作用后戚而形成的造岩石。沉积岩变复质后，性仰能变好，生结构变得惑致密，坚抚实耐久:例如大理岩——石灰岩哀、白云级岩；石英岩：砂岩变形质而成。岩浆岩只变质后您，性质牺反而变绩差:例如片麻岩——花岗岩。2.1.滤3.变质岩大理岩也绿称大理石灾。大理岩梨在我国杰分布广球泛，而像以云南钞大理最盲负盛名姨。大理岩质地密实今但硬度不管高，易于加阿工，可用烂于石雕或椒磨光成镜芦面。纯大理岩腊为白色，床如汉白玉耗。若含有不员同杂质呈守灰色、黄宽色、玫瑰贤色、粉红途色、红色芬、绿色、昆黑色等多踏种色彩和德花纹，是护高级装饰快材料。变质岩——大理岩历时22年之久建吐造的世界协上堪称奇承迹的白色院大理石陵澡墓——泰姬陵，全部苦用纯白摊色大理石建筑，忍用玻璃、玛瑙镶嵌，绚童丽夺目、差美丽无比凤。大理石--啡钻大理石--枫叶红大理石--蓝珍珠大理石--天山红石英岩晋是由硅暑质砂岩附变质而丹成，质胶地均匀袭致密，侄硬度大途，抗压页强度高瓶达250~擦400M恼Pa，加工困再难，但耐国久性强。石英岩板火材可用作唇重要建筑施的饰面材议料或地面寇、踏步等波。变质岩——石英岩片麻岩是届由花岗岩京等火成岩也变质而成骆。其矿物辨成分与花所岗石相近符，具有片雨麻状构造何。垂直于佣片理方向求抗压强度动为120~翻200M捞Pa，沿片理本方向易于滔开采加工豪。吸水性回高，抗模冻性差除，通常卵加工成旨毛石或丧碎石，柄用于不希重要的泡工程。2.2天然石乱材的技悟术性质2.2.蜡1.物理性质1.表观密度天然石材减按其表观密碍度大小慈分为重存石和轻突石两类。表观密窄度大于1800雁kg/m3的为重石外，主要用革于建筑的众基础、贴逗面、地面峡、路面、爸房屋外墙艘、挡土墙恭、桥梁以塌及水工构拦筑物等；没表观密度捏小于1800危kg/m3的为轻石型，主要用亲作墙体材坛料，如采渡暖房屋外歪墙等。2.吸水性石材吸烈水性的盆大小用轧吸水率穷表示，既其大小寸主要与虾石材的投化学成铺分、孔港隙率大蹦小、孔过隙特征肥等因素栗有关。诸按吸吸依水率大灾小分为低吸水菊性岩石菠、中吸搞水性岩凡石和高物吸水性云岩石。石材吸兽水后，蜂降低了卸矿物的露粘结力洲，破坏饮了岩石英的结构扣，从而鞭降低石膏材的强个度和耐汗水性。3.耐水性石材的耐睬水性用软锅化系数表终示。按软化系备数的大小比，石材的殃耐水性可抵分为高、中归、低三等，软冲化系数＞0.90的石材总为高耐层水性石扬材，软耀化系数茧＝0.70姓~0.9涌0的石材携为中耐辨水性石插材，软竟化系数搞＝0.60晨~0.7显0的石材厌为低耐羡水性石践材。一般软化系矩数＜0.80的石材俊，不允帽许用在吊重要建腿筑中。4.抗冻性石材的要抗冻性于用冻融俩循环次捕数表示倍，即石材在住吸水饱和虹状态下能岭经受规定踩条件下若席干次冻融贺循环，而先强度降低前值不超过25%，质量损晋失不超过5%且无贯礼穿裂缝袖时，则禽认为抗挑冻性合厕格致密石王材的吸歼水率小很、抗冻黑性好。吸水率小盆于0.5%的石材，痰认为是抗脑冻的，可核不进行抗蓝冻试验。5.耐热性石材的耐热性填与其化学跌成分及矿庭物组成有附关。石材盾经高温后岗会因热胀拦冷缩使体叹积变化而拉产生内力扫，或由于向高温使岩卖石中矿物盘发生分解众和变异等矛导致结构处破坏。含石膏的纲石材，在100度以上血就开始钥破坏，弃含MgC狮O3的石材仿，当温杨度高于750度时才发详生破坏。6.导热性石材的导肤热性主要躬与致密程闲度有关。具有封垦闭孔隙鉴石材的毁导热性唉差。7.抗风化石材孔隙率纠大小对影风化影虚响很大乱，水、测冰和化命学因素浙等造成糠岩石开简裂或剥并落的过涨程，称租为岩石肺的风化贺。2.2.吹2力学性质1.抗压强度天然岩腹石是以70m溜m×7拳0mm虫×70缸mm的正方居体试件拨，用标窜准试验称方法测企得的抗向压强度帅值作为评定石洽材强度酬等级标策准。根据《砌体结构孙设计》（GBJ3）规定喷，天然犁石材的导强度等芒级为MU1群00、MU80、MU60、MU5鸡0、MU4仪0、MU3犬0、MU20、MU1逝5和MU10九个等级。从岩石厘结构角猜度考虑老，结构疏版松多孔容的天然量石料，体强度远捕逊于构岭造均匀炭致密的膏石料。具有层湖理、片状蹄构造的石呢料，其垂直于层理、片膏理方向的强斜度较平行辞于层理、鲜片理的高。对于织有层理炊、片理箱构造的闷天然石远料，在介测定抗薯压强度良时，其缴受力方床向应与享石料在款砌体中唱的实际疯受力方昼向相同锦。层理构造洪是岩石在脾形状、颜抄色和成分市上发生相轮应变化显倦示出的层壤状现象，盖属于岩石钱间的层状浓。片理构津造则是份变质岩粉中矿物晓定向排担列形成轰的，例艰如：变调质岩中币的矿物革（长石根、方解松石等）若各自排诱列在一承起，则李就有了吊片理构少造，属仓于同一屿种岩石汪中矿物研间的层侵状。<思考>石料的挖砌筑A、B、C三块石提料均具与有层理孔，其层吹理及受捕力方向格如下图泄。请讨袖论这几好种石料逆的砌筑捡有何问宫题？分析：C石料的砌准筑方向不零对，具有色层理构造妇的石块其词垂直层理品的强度高闲于平行于市层理的强毫度，宜转90°放置。2.冲击攀韧性石材是典型分的脆性材瞧料，其抗拉强皂度较抗纵压强度埋小得多，为抗脱压强度烘的1/1经0~1渣/20衣。3.硬度石材的硬催度取决于桐组成矿物昆的硬度和氏构造，硬箱度影响石傲材的易加看工性和耐芬磨性。石感材的硬度径常用莫氏唯硬度表示跨，它是一商种刻划硬拿度。2.2.细3工艺性痒质1.加工性指岩石拘开采、招劈解、温切割、弱凿琢、树研磨、炉抛光等甩加工工援艺的难冤易程度悲。强度、硬真度、韧性浴较高的石陶材，不易额加工；质幅脆而粗糙满，有颗粒珍交替，含会有层状或育片粒结构丙以及已风午化的岩石炒，都难以敢满足加工日要求。2.磨光性指岩石茅能否研慢磨抛光紫成光滑赞表面的词性质。致密、骡均匀、仪细粒的珠岩石，汇磨光性捎一般较川好；疏通松多孔者、鳞片亏状结构幸的岩石铅，磨光杆性都较纪差。3.抗钻性指岩石馒钻孔的纠难易程流度。与识岩石的器强度、般硬度等笑性质。强度越高顾、硬度越挨大时，越福不易钻孔湿。2.3石材的加工类潮型及选膀用2.3.乒1块状石材1、毛石坐：它类是爆破令后直接招得到的帐形状不田规则的温石块。毛石依起其平整差程度又务分为乱园毛石和托平毛石因。乱勺毛石形事状不规弄则（见革图2.3.判1乱毛石示贝意图）。乱田毛石常压用于砌瘦筑毛石腔基础、珍勒脚、伸墙身、裙堤坝、压挡土墙惩等，也稠可用于秘大体积析混凝土乏中（也阶称毛石衡混凝土联）。将乱毛雕石略经篮加工就桑得到了坡平毛石艺，它的抱形状比英乱毛石谁整齐，隶基本上厌有六个阴面，常穗用于砌折筑基础议、勒脚吃、墙身守、桥墩录等。2、料石撇：是由滩人工或法机械开琴采的较途规则的总六面体开石块，使经人加裹工凿磨刊而成的民。制成残长方形姑的称为耻条石、刊长宽大胖致相等垮的称为活方石，锦楔形的至称为拱肚石。料石一袄般由致僚密均匀罗的砂岩瓣、石灰设岩、花注岗岩开路凿而成泊，用于插建筑物饿的基础聋、勒脚兴、墙身项、踏步渡、砌拱译等。用料石仪砌筑的甚门拱2.3姐.2板材1.天然大理蓬石板材技科术性质商业上所授说的大理项石是指以赠大理岩为凉代表的一刘类装饰石悔材，包括测碳酸盐岩寇和与其有丘关的变质身岩，主要泽成分为碳兼酸盐，一省般质地较却软。（1）天然大厦理石板艘的优点仙：①结构致隔密，抗压呆强度高，暂加工性好脾，不变形订。②装饰性场好。③吸水架率小、澡耐久性争好。天然大揪理石板探的缺点拳：①硬度较镰低。②抗风化谋能力差章。(2)天然大理杂石的规格天然大歼理石板宾材按形饺状分为定普型板燃材（N）和异型枣板材（S）。普型板呆材，是琴指正方挪形或长遭方形的趟板材；滚异型板粮材，是凉指其他堵形状的欠板材。天然大理食石板主要叛用于建筑梯物室内饰江面，如地横面、柱面慨、墙面、肌造型面、俩电梯间门忍口等。大理石磨讲光板有美饰丽多姿的薪花纹，常嗽用来镶嵌浅或刻出各领种图案的搂装饰品。天然大影理石板努还被广蓬泛地用姐于高档扫卫生间融的洗漱坏台面及皮各种家坝具的台劝面。（3）天然大抄理石板的求应用大理石饰答面材料因惨主要成分身碳酸钙不爪耐大气中善酸雨的腐仍蚀，所以隐除了少数晌几个含杂抬质少、质浊地较纯的买品种，如屠汉白玉、减艾叶青等嘱外，不宜佣用于室外宾装修工程单，否则面纯层会很快狂失去光泽践，并且耐歌久性会变跑差。花岗石网饰面石束材抗压倘强度高虏，耐磨乱性、耐悲久性均卫高，不港论用于砌室内或按室外使办用年限葡都很长烫。2.天然花端岗岩板窝材商业上浅所说的枪花岗石石是以花创岗岩为销代表的桶一类装税饰石材肢，包括携各种岩栋浆岩和少花岗岩乘的变质委岩，如义辉长岩夕、闪长介岩、辉各绿岩、或玄武岩发、安山环岩、正芝长岩等霉，一般道质地较毫硬。（1）天然花阻岗岩的嫁优点：①结构应致密，结抗压强月度高。碧②材质坚泻硬，耐磨苦性很强。③孔隙率搜小，吸水红率极低，短耐冻性强山。④装饰万性好。⑤化学稳摧定性好，抗风化能森力强。⑥耐腐久蚀性等某耐久性邪很强。天然花丢岗岩的记缺点：车①自重大鬼，用于房牙屋建筑与促装饰会增贺加建筑物括的质量。洒②硬度大湖，给开采尽和加工造顿成困难。勿③质脆，耐火性差。④某些花曾岗岩含有验微量放射备性元素，个应根据花州岗石石材物的放射性耻强度水平扁确定其应少用范围。天然花洗岗石属坡于高级把建筑装遗饰材料颂，主要坡应用于领大型公伍共建筑幕或装饰动等级要面求较高珠的室内宣