建筑材料 第二章 天然石材

建筑材料

浙江树人大学第二章天然石材第一节岩石的形成及分类第二节建筑石材的技术性能第三节建筑上常用岩石第四节石材的加工类型及选用浙江树人大学定义：石材是指从天然岩石体中开采未经加工或经加工制成块状、板状或特定形状的石材的总称。§2天然石材石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。由于其具有相当高的强度、良好的耐磨性和耐久性、较强的装饰性，并且资源丰富，易于就地取材，所以在现代建筑中应用仍十分广泛赵州桥广州圣心大教堂现在是远东地区惟一最大的石结构天主教建筑，也是全球四大全石结构哥特式教堂建筑之一，1996年才被国家文物局公布为全国重点文物保护单位。1990年国家建设部、国家文物局、中国建筑学会核定为全国近代优秀建筑单位。由于教堂的全部墙壁和柱子都是用花岗岩石砌筑，所以称之为“石室”或“石室耶稣圣心堂”。

§2天然石材埃及金字塔§2天然石材古罗马斗兽场古罗马斗兽场各种天然石材岩石是构成地壳的主要物质，是由各种不同的地质作用所形成的天然固态矿物的集合体，具有一定的化学成分、矿物成分、结构和构造。§2.1岩石的形成及分类一、造岩矿物

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。

岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。由单矿物组成的岩石叫单矿岩。如白色大理石，它是由方解石或白云石组成。

§2.1岩石的形成及分类由两种或两种以上的矿物组成的岩石叫多矿岩（又称复矿岩）。如花岗岩，它是由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成。自然界中的岩石大多以多矿岩形式存在。

岩石的性质由组成岩石各矿物的特性、结构、构造等因素决定。

建筑工程中常用岩石的主要造岩矿物见表2-1所示。§2.1岩石的形成及分类

表2-1建筑中常用岩石的主要造岩矿物§2.1岩石的形成及分类§2.1岩石的形成及分类石英§2.1岩石的形成及分类长石白云母黑云母云母角闪石辉石橄榄石§2.1岩石的形成及分类方解石白云石二、岩石按地质形成条件不同，通常可分为三大类，即岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。§2.1岩石的形成及分类岩石的分类§2.1岩石的形成及分类1.火成岩（岩浆岩）

火成岩又称岩浆岩，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岩石的形成及分类(1)深成岩：地壳深处(形成深度在地表以下5km)，岩浆缓慢均匀的冷却而形成。矿物全部是晶体。如花岗岩，正长岩，闪长岩§2.1岩石的形成及分类花岗岩正长岩闪长岩辉长岩(2)喷出岩：喷出地表迅速冷却而成，大部分结晶不完全。有玄武岩，安山岩等。§2.1岩石的形成及分类玄武岩玄武岩辉绿岩安山岩(3)火山岩：火山爆发，岩浆在空气中急速冷却。形成的玻璃质结构，表观密度小。有火山灰，火山砂等。§2.1岩石的形成及分类火山灰火山渣浮石凝灰岩常用的岩浆岩：(1)花岗岩·深成岩的一种，分布较广·花岗岩构造致密，较小的孔隙率和吸水率·较大的密度和抗压强度，耐酸·耐火性能差·优良的装饰性能§2.1岩石的形成及分类(2)玄武岩·喷出岩的一种·由斜长石，橄榄石和辉石组成。·硬度高脆性大，抗风化能力强·常用于高强混凝土的骨料，道路路面和水利工程§2.1岩石的形成及分类(3)浮石，火山灰·火山岩的一种·浮石是颗粒状的火山岩。可作为轻混凝土的骨料。·火山灰是粉状火山岩。能与石灰反应生成水硬性胶凝材料。可作为水泥的混合材和混凝土的外掺料。§2.1岩石的形成及分类2.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。§2.1岩石的形成及分类(1)机械沉积岩是岩石经自然风化而松散破碎后，经风力，水流，冰川等的搬运，沉积，重新压实而成的岩石，砂岩和页岩等属于这一类。(2)化学沉积岩是岩石中易溶于水的矿物，经聚集沉积而成的岩石，有石膏，白云岩和菱镁石等。(3)生物沉积岩是各种生物死亡后的残骸沉积而成的岩石，有白垩，硅藻土等。§2.1岩石的形成及分类沉积岩按照生成条件分为三类：常用的沉积岩：·石灰石：主要成分为CaCO3，主要矿物为方解石。使用如下：石灰岩是生产水泥和石灰的主要原料；(2)石灰岩块石可用于基础，墙身，台阶和路面，水利工程中可用于堤岸，护坡等；(3)石灰岩碎石是混凝土常用的骨料。§2.1岩石的形成及分类常用的沉积岩：·砂岩：由石英砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成的岩石。主要矿物为石英。其性质决定于胶结物的种类和胶结的致密程度。1.硅质砂岩2.钙质砂岩3.铁质砂岩§2.1岩石的形成及分类砂岩砂岩浮雕页岩3.变质岩1.变质岩的形成变质岩是地壳中原有的各类岩石，在高温高压下，发生再结晶作用，矿物组成，结构发生部分或全部改变所形成新的岩石。

大理岩由石灰岩和白云岩变质而成：建筑饰面材料。

石英由砂岩变质而成：陶瓷和玻璃的主要原料。·深成岩变质后，性能变差§2.1岩石的形成及分类常用的变质岩(1)大理岩(2)石英岩(3)片麻岩§2.1岩石的形成及分类一、物理性能（1）表观密度 体积密度的大小常常间接的反映了石材的致密程度和孔隙的多少。一般情况下：同种石材表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性、导热性越好。

§2.2建筑石材的技术性能分类：按其表观密度大小可分：重质石材：表观密度≥1800kg/m3，主要用于建筑物的基础、墙体、地面、路面、桥梁以及水上建筑物等轻质石材：表观密度≤1800kg/m3，常用于墙体材料石材表观密度越大，结构越致密，抗压强度越高，吸水率越小，耐久性越好，导热性也越好。§2.2建筑石材的技术性能一、物理性能（1）表观密度 1）意义——吸水性对其强度与耐水性有很大影响。石材吸水后，会降低颗粒之间的黏结力，从而使强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性、耐久性下降。2）分类：低吸水性、中吸水性、高吸水性岩石§2.2建筑石材的技术性能一、物理性能（1）吸水性（3）导热性

用其导热率表示。主要与其致密程度有关。岩石的比热大于钢材、混凝土、砖；岩石的导热系数小于钢材，大于混凝土和烧结砖。二、力学性能抗压强度、冲击韧性、硬度、及耐磨性等。

抗压强度：石材的强度等级是按抗压强度划分的。

（1）试验方法：用于砌体等的石材的抗压强度采用边长为50mm的标准立方体试块进行测试，并以三个试件抗压破坏强度的平均值表示。石材共分九个强度等级：从MU10、15、20、30、40、50、60、80、MU100§2.2建筑石材的技术性能（2）石材强度的物理意义 石材的抗压强度与其矿物组成、结构、构造特征有密切的关系。如：组成花岗岩的主要矿物成分中石英是很坚强的矿物，其含量多，则花岗岩的强度也越高，而云母为片状矿物，它含量多，则这种石材强度低。

岩石受力后的变形：属非弹性变形。§2.2建筑石材的技术性能二、力学性能三、装饰性能大理石面板花岗岩面板§2.2建筑石材的技术性能青石板§2.2建筑石材的技术性能三、装饰性能锈条石§2.2建筑石材的技术性能三、装饰性能§2.2建筑石材的技术性能三、装饰性能花岗岩是岩浆岩中分布最广的一种岩石，其主要造岩矿物有石英、长石、云母和少量暗色矿物，属晶质结构，块状构造。花岗岩的颜色有深青、紫红、浅灰和纯黑等，色彩主要由长石的颜色所决定，因为花岗岩中长石的含量较多。花岗岩坚硬致密，抗压强度高，在120～250MPa之间，表观密度在2600～2700kg／m3之间，孔隙率小（0.19%～0.36%），吸水率低（0.1%～0.3%），耐磨性好，耐久性高，使用年限可达数十年至数百年。在建筑工程中，花岗岩是用得最多的一种岩石。花岗岩可用于基础、勒脚、柱子、踏步、地面和室内外墙面等。花岗岩经磨光后，色泽美观，装饰效果极好，是室内外主要的高级装修、装饰材料。§2.3建筑上常用岩石一、花岗岩二、砂岩砂岩：硅质砂岩、钙质砂岩、铁质砂岩、泥质砂岩四类。性能以硅质砂岩最佳，依次递减。前三类应用于室内、外墙面和地面装饰。应用：都用于室内、外的墙面、地面。§2.3建筑上常用岩石三、石灰岩

石灰岩是沉积岩中的一种，属晶质结构，层状构造，主要造岩矿物是方解石。

质地致密的石灰岩，抗压强度为20～120MPa表观密度为2000～2600kg／m3。当石灰岩中粘土杂质超过3%～4%时，则抗冻性、耐水性显著降低。硅质石灰岩强度高，硬度大，耐久性好。大部分石灰岩质地细密、坚硬，抗风化能力较强。

石灰岩分布甚广，各地均有，采掘方便，加工容易。在建筑工程上，用于基础、外墙、桥墩、台阶和路面，还可用作混凝土集料。石灰岩也是生产石灰、水泥和玻璃的主要原料。§2.3建筑上常用岩石四、大理岩大理岩抗压强度高(100～300MPa)，表观密度较大(2600～2700kg／m3)，纯大理岩为白色，俗称汉白玉，产量较少。。大理岩彩色花纹取决于杂质分布的均匀程度。大理岩质地致密但硬度不大（3～4），加工容易，经加工后的大理岩色彩美观，纹理自然，是优良的室内装饰材料。

大理岩由石灰岩或白云岩变质而成。属等粒变晶结构，块状构造。§2.3建筑上常用岩石，因为城市的空气中常含有二氧化硫，遇水后生成亚硫酸，然后变成硫酸，与大理岩中的碳酸钙起反应，生成易溶于水的石膏，使其表面失去光泽，变为粗糙而多孔，失去了装饰效果和降低了建筑性能大理岩不宜用作城市内建筑物的外部装饰。大理岩主要用于室内墙面、柱面、地面、栏杆、踏步及花饰等。黄洞石五、其他岩石岩性：大理石产地：湖北§2.3建筑上常用岩石樱花红石材

黑白根黑金沙

济南青

山东白麻

金镶玉

广西白

米白洞石

英国棕美国白麻

岩性：花岗岩产地：印度岩性：花岗岩产地：美国黄金钻非钻

岩性：花岗岩产地：沙特阿拉伯岩性：花岗岩产地：非洲西班牙米黄岩性：大理石产地：西班牙金花米黄岩性：大理石产地：土耳其灰木纹大理石

岩性：砂岩产地：山东玛瑙黄虎皮红啡网纹橙皮红

土木工程中用到的石材常加工为毛石，料石，板材和颗粒等。§2.4石材的加工类型及选用§2.4石材的加工类型及选用一石材的加工类型

(一)毛石

定义：是在采石场由爆破直接获得的石块。

分类：按平整程度不同可分为

乱毛石和平毛石

应用：毛石可用于砌筑基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，乱毛石也可用作毛石混凝土的骨料。

定义：指由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，再略经凿琢而成。

分类：根据表面加工的平整程度分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。一石材的加工类型

(一)料石

应用：料石一般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩加工而成。用于砌筑墙身、踏步、地坪、拱和纪念碑等；形状复杂的料石制品可用作柱头、柱基、窗台板、栏杆和其他装饰等。一石材的加工类型

(一)料石 多为饰面材料，主要有花岗石和大理石。一般打磨成20mm厚。§2.4石材的加工类型及选用一