第2章天然石材

第2章天然石材建筑工程材料

布达拉宫：石材、石灰砂浆万里长城：条石、大砖、石灰砂浆胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成人民英雄纪念碑人民大会堂中国历史博物馆天然石材：从天然岩体中开采出来的，并经加工成块状或板状材料的总称。建筑装饰用的天然石材主要有花岗岩和大理石两大种。

天然石材优点：抗压强度高、耐久性和耐磨性好、资源分布广、便于就地取材。天然石材缺点：性质较脆、抗拉强度低、表观密度大、硬度高，难于开采与加工。

本章主要内容与要求主要内容

岩石的形成及分类建筑石材的技术性能建筑上常用岩石建筑石材选用规则要求：1、掌握岩石的技术性能2、正确选用建筑石材规则3、合理确定建筑石材在建筑物中的使用部位及选择和使用天然石材的方法概述(introduction)1、建筑石材的概念：是指具有一定的物理、化学性能，可用作建筑材料的岩石。

2、分类：有天然石材和人工石材两大类。3、石材的特点：重量大，抗拉和抗弯强度小，连接困难。4、石材的作用：古代对天然石材的使用多，有了钢筋混凝土以后，石材不作为结构材料。做装饰材料和混凝土骨料及胶凝材料的原料和水泥混合料。

一、岩石的形成及分类岩石的形成：各种不同地质作用天然固态矿物的集合体矿物：具有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质，如石英的化学成分是二氧化硅，结构呈六方柱状晶体。组成岩石的矿物则称为造岩矿物，目前发现的约30多种。分类按矿物组成单矿岩—单一矿物组成多矿岩—两种或以上矿物组成按形成原因岩浆岩（火成岩）沉积岩（水成岩）变质岩（一）、岩浆岩定义：由地地壳内部的熔融岩浆上升到地表附近或喷出地表，结晶而成的岩石称为岩浆岩，又称火成岩。1、深成岩

定义：岩浆在地表深处受上部岩层的压力作用，缓慢

冷却结晶成岩。

特点：呈块状结构，构造致密，可琢磨抛光，抗压强度高、吸水率小、表观密度大、抗冻性好。

花岗岩、正长石、橄榄岩、闪长岩岩浆岩按岩浆冷却条件分类：

深成岩、喷出岩、火山岩橄榄岩

2、喷出岩

定义：喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下形成的岩石。特点：呈隐晶质或玻璃质结构。岩层较厚时结构性质类似深成岩，较薄则类似火山岩。

玄武岩、辉绿岩、安山岩玄武岩辉绿岩安山岩3、火山岩定义：火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。特点：呈多孔玻璃质结构，表观密度小

火山灰、浮石、火山凝灰岩等火山灰、火山砂可作水泥混合材料；火山灰、火山砂经覆盖的压力作用胶结而成的岩石称为火山凝灰岩。它特点多孔、质轻，易于加工，可作保温建筑的墙体材料。雕像以坚固的火山凝灰岩为材料

（二）、沉积岩定义：是由露出地表的岩石（母岩）风化后，经过搬运、沉积和再造岩作用而形成的岩石。特点是层状结构，外观多层理，表观密度小，孔隙率和吸水率大，强度较低，耐久性较差。但是其分布广，易加工所以在建筑上应用广泛。沉积岩按生成条件分类

化学沉积岩、机械沉积岩、生物沉积岩化学沉积岩由岩石风化而得的溶液或含水胶体经沉淀而形成的。

石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩等。机械沉积岩岩石碎屑经流水、冰川或风力作用搬运，逐渐沉积而成。散粒状的有粘土、砂、乱石等，砂岩、页岩等。生物沉积岩由海水或淡水中的生物残骸经分级沉积而成。

石灰石、硅藻岩等它们是生产石灰、水泥的原料。

沉积岩（三）、变质岩定义：原生的火成岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的新岩石。变质作用：是原生的岩石在地壳内部的高温、高压、炽热气体和渗入岩石中的水溶液作用下，矿物再结晶，有时还可能生成新矿物，岩石的结构和性能发生较深刻的变化。性质取决于变质前的岩石成分与变质过程。沉积岩形成变质岩后，建筑性能有所变化，如石灰岩和白云岩变质后到大理石，更坚固耐久；而岩浆岩变质后产生片状构造，性能下降，如花岗岩变质后成为片麻岩则易于分层剥落、耐久性差。变质岩1物理性质（1）表观密度岩石的表观密度由其矿物质组成与致密程度决定。天然岩石按表观密度分两类：＜1800kg/m3为轻质石材；主要用于房屋墙体材料及轻骨料混凝土中的骨料等。≥1800kg/m3为重质石材。主要用于建筑的基础、勒脚、贴面、地面以及修筑路面、桥梁、水坝、挡土墙等。表观密度大小间接反映石材的致密程度与孔隙多少，一般而言，同种石材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水性越小，耐久性、导热性越好。二、建筑石材的技术性能(2)吸水性吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石；介于1.5%～3.0%的称为中吸水性岩石；高于3.0%的称为高吸水性岩石。石材的吸水性主要与其孔隙率及孔隙特征有关。石材的吸水性对其强度与耐水性有很大影响。石材吸水后降低颗粒之间的粘结力，从而使强度降低。吸水性强且易溶蚀的岩石，其耐水性较差。吸水性还影响到其他一些性质，如导热性、抗冻性等。1物理性质（3）耐水性按软化系数大小，天然石材分为3类：＞0.90，高耐水性石材；0.70-0.90，中耐水性石材；0.60-0.70，低耐水性石材。软化系数＜0.80者，不允许用于重要建筑物中。（4）抗冻性抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的重要指标。用石材在吸水饱和状态下按规范要求所能经受的冻融循环次数D表示。D越大，则抗冻性越好。抗冻性与吸水性的关系：吸水性大，抗冻性差，吸水率＜0.5%的石材可看成抗冻的。（5）耐热性石材的耐热性与其化学成分和矿物组成相关。2力学性质（1）抗压强度石材的强度与所含矿物及结构、构造关系较大。石材抗压强度是以边长为50mm的立方体试件‘在水饱和状态下测得的抗压强度平均值来表示。根据抗压强度值的大小，天然石材强度等级分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10等9个等级。（2）冲击韧性石材的冲击韧性取决于矿物组成与构造。石英岩和硅质砂岩脆性很大；含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有相对较大的韧性。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）硬度石材的硬度与矿物的硬度与构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度较高。石材的硬度与抗压强度具有良好的相关性，一般抗压强度越高，其硬度也越高。硬度越高，其耐磨性和抗刻划性越好，但表面加工越困难。（4）耐磨性石材的耐磨性与其矿物的硬度、结构、构造特征以及石材的抗压强度和冲击韧性等有关。矿物愈坚硬、构造愈致密以及石材的抗压强度和冲击韧性愈高，石材的耐磨性愈好。三建筑上常用岩石建筑上常用的岩石有花岗岩、砂岩、石灰石、大理石等1.花岗岩矿物组成：长石、石英及少量云母结构：全晶质（岩石中所有成分为晶体），按结晶粒大小分细粒、中粒、粗粒、斑状多种构造。技术特性：

表观密度大（2500～2800kg/m3），硬度高；抗压强度高（120～300MPa）；孔隙率小；材质坚硬，耐磨性好，不易风化，耐久性好（500-1000年），不耐火(SiO2晶态转变）酸性岩石耐酸性好。颜色：花岗岩的颜色由造岩矿物决定，通常呈灰、灰白、浅黄、浅红、红灰、肉红色较多；另有黑、青、玫瑰红色。应用：由于花岗石板材质感丰富，具有华丽高贵的装饰效果，且质地坚硬、耐久性好，所以是室内外高级装饰材料。主要用于建筑物的墙、柱、地、楼梯、台阶、栏杆等表面装饰及服务台、展示台等。

一般镜面花岗石板材和细面花岗石板材表面光洁光滑，质感细腻，多用于室内墙面和地面、部分建筑的外墙面装饰。粗面花岗石板材表面质感粗糙、粗犷，主要用于室外墙基础、台阶、踏步和墙面装饰，有一种古朴、回归自然的亲切感。花岗岩板材花岗岩台阶2.砂岩砂岩是指母岩碎屑沉积物被天然胶结而成，主要成分为石英（SiO2），粘土含量<25%，具有砂质结构和层状结构，层理分明。性能与胶结物种类及胶结的密实度有关。致密坚硬的砂岩坚硬耐久，耐酸，性能接近于花岗岩，可用作纪念性建筑及耐酸工程。建筑上根据砂岩性能的高低，适用于基础、勒脚、墙体、踏步等处。砂岩浮雕3石灰石矿物：方解石，少量粘土、碳酸镁、石英结构：构造密实、多孔和散粒等松散土状的称为白垩，是制造玻璃、石灰、水泥的原料；多孔的如贝壳石灰岩可作保温建筑的墙体；密实的为普通石灰石。物理