建筑材料2石材

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第二章天然石材天然石材：采自地壳的天然岩石，不经机械 加工或经机械加工而得的资料。优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐磨 性、耐久性高、来源广泛。缺陷：加工困难，自艰苦，开采和运输不方 便。运用：重要构造，特别是建筑装饰。2.1岩石的组成与分类2.1.1岩石的组成岩石是由矿物组成的，是由各种不同的地质作用所构成的天然固态矿物的集合。矿物是在地壳中受各种不同地质作用所构成的具有一定化学成分和一定构造特征的单质或化合物。最常见的造岩矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏等。单矿岩：有一种矿物组成的岩石。e.g.白色大理石多矿岩：有多种矿物组成的岩石。e.g.花岗岩2.1.2岩石的分类 天然岩石根据生成条件，按地质分类法，分为三类：(1)火成岩：组成地壳的主要岩石，占地壳总量89%火成岩又称岩浆岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。根据岩浆岩的构成过程分类： ①侵入岩：深成岩、浅成岩 ②喷出岩 ③火山岩根据岩浆岩中SiO2含量的高低，可将岩浆岩分为酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩等。 ①侵入岩：深成岩、浅成岩1〕深成岩：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。 构造致密具有粗大的晶粒和块状构造〔矿物陈列无序，宏观呈块状构造〕。如花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等。2〕浅成岩：岩浆在地表浅处冷却结晶成岩。 构造致密，由于冷却较快，故晶粒较小。侵入岩为全晶质构造〔岩石全部由结晶的矿物颗粒组成〕，且没有解理。侵入岩的堆积密度大、抗压强度高、吸水率低、抗冻性好。②喷出岩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构成的岩石。由于岩浆喷出地表时，压力和温度急剧降低，冷却较快且不均匀，因此大部分岩浆来不及结晶，多呈隐晶质〔细小的结晶〕或玻璃质〔非晶质〕构造。③火山岩火山岩是火山迸发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后构成的岩石。由于冷却速度过快未能结晶，排除大量水蒸气及其他气体，因此构成玻璃质构造及多孔状构造。(2)堆积岩 堆积岩又称水成岩，它是由地表的各类岩石(母岩)经自然风化、风力搬迁、流水冲移等地质作用后再沉淀堆积，经过压固、脱水、胶结及重结晶等成岩作用，在地表及离地表不太深处构成的巩固岩石。根据堆积岩的生成条件，可将堆积岩分为： ①机械堆积岩：如页岩、砂岩 ②化学堆积岩：如菱镁矿、石膏 ③生物堆积岩：如石灰岩〔占地壳总量5%，地外表积75%〕与岩浆岩相比，堆积岩的表观密度较小，密实度较差，吸水率较大，强度较低，耐久性较差。察看下面两幅堆积岩图片，能总结一下堆积岩的构造特征吗？特点：具有明显的层状构造，各层的成分、构造、颜色厚度都有差别。(3)蜕变岩在地壳演化过程中，原有的岩浆岩、堆积岩遭到高温、高压以及化学成分参与的影响，在固体形状下，发生一系列猛烈变化，产生熔融再结晶作用而构成新的岩石，称为蜕变岩。根据蜕变作用的成因与类型，可将蜕变岩分为： ①区域蜕变岩：如石英岩、大理岩 ②接触蜕变岩：如部分大理岩 ③动力蜕变岩：如构造角砾岩根据蜕变作用的对象，可将蜕变岩分为： ①正蜕变岩：蜕变作用作用于岩浆岩所构成的蜕变岩。 如片麻岩。 ②副蜕变岩：蜕变作用作用于堆积岩所构成的蜕变岩。 如石英岩，大理岩，板岩等。岩石岩浆岩花岗岩玄武岩堆积岩砾岩砂岩页岩石灰岩蜕变岩大理岩板岩用箭头来表示类别关系2.2石材的技术性质2.2.1物理性质(1)表观密度天然石材按表观密度大小分为轻质石材和重质石材的〔以表观密度1800kg/m3为界限〕。石材表观密度与其矿物组成和孔隙率有关，它能间接反映石材的致密程度和孔隙多少，通常同种石材的表观密度愈大，其抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈好。(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。(3)耐水性用软化系数表示。根据软化系数大小可分为3个等级：高耐水性〔软化系数大于0.90〕；中耐水性〔软化系数为0.75～9.0〕；低耐水性〔软化系数为0.6～0.75〕。软化系数低于0.6的石材，不允许用于重要建筑。(4)抗冻性石材在饱水形状下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。通常采用-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，此为一次冻融循环。抗冻性常用冻融循环的次数〔强度降低值不超越25%，质量损失不超越5%，无贯穿裂痕〕来表示。石材的抗冻标号分为D5、D10、D15、D25、D50、D100、D200等。石材的抗冻性与其矿物组成、晶粒大小及分布均匀性、胶结物的胶结性质等有关。(5)耐热性石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏的石材，在100℃以上时开场破坏；含有碳酸镁的石材，当温度高于725℃时会发生破坏；含有碳酸钙的石材，当温度到达827℃时开场破坏。由石英与其他矿物所组成的结晶石材，如花岗岩等，温度高于700℃以上时，由于石英受热晶型转变发生膨胀，强度迅速下降。(6)导热性石材的导热性主要与其表观密度和构造形状有关。重质石材的导热系数可达2.91～3.49W/m·k；轻质石材的导热系数那么在0.23～0.70W/m·k。一样成分的石材，玻璃态比结晶态的导热系数小，封锁孔隙的导热性差。2.2.3力学性质(1)强度石材抵抗外力破坏的才干，称为强度。根据力的作用方式分为抗压、抗拉和抗剪强度。砌筑用石材的抗压强度以边长为70mm的立方体试块的抗压破坏强度的平均值表示。石材的抗压强度大小，取决于矿物组成、构造与构造特征、胶结物种类及均匀性等要素。例如，组成花岗岩的主要矿物中石英是巩固的矿物，其含量愈高那么花岗岩的强度也愈高，而云母为片状矿物，易于分裂成柔软薄片，因此，云母含量越多那么其强度越低。(2)冲击韧性石材抵抗多次延续反复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性，可用石材冲击值来表示。经过石材冲击实验来测定的。天然石材的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度的1/20~1/10，是典型的脆性资料。这是限制其运用范围的重要缘由。石材的冲击韧性决议于岩石原料的矿物成分与构造。e.g.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。(3)硬度石材的硬度以莫氏表示。它取决于矿物的硬度与构造。凡由致密、巩固矿物组成的石材，其硬度较高。石材的硬度与抗压强度具有良好的相关性，普通抗压强度越高，其硬度也越高。硬度越高，其耐磨性和抗刻划性越好，但外表加工越困难。(4)耐磨性耐磨性是指石材在运用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及冲击等复杂作用的性质。石材的耐磨性以单位面积磨耗量表示。石材的耐磨性与其矿物的硬度、构造、构造特征以及石材的抗压强度和冲击韧性等有关。矿物愈巩固、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。e.g.台阶、人行道等应采器具有高耐磨性的石材。2.2.4工艺性质工艺性质指开采及加工的顺应性包括加工性、磨光性和抗钻性。(1)加工性加工性是指对岩石劈解、破碎与凿琢等加工工艺的难易程度。强度、硬度、韧性较高的石材，不易加工；质脆而粗糙，有颗粒交错构造，含有层状或片状构造以及曾经风化的岩石都难以满足加工要求。(2)磨光性磨光性是指石材能否磨成光滑外表的性质。致密、均匀、细粒的岩石，普通都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮洁的外表。疏松多孔、鳞片状构造的岩石，磨光性均较差。(3)抗钻性抗钻性指岩石钻孔时期难易程度的性质。影响抗钻性的要素很复杂，普通与岩石的强度、硬度等性质有关。2.3石材的加工类型、选用原那么与防护2.3.1砌筑石材2.3.1.1砌筑石材的类型 常用砌筑石材的原料主要有花岗岩、石灰岩、白云岩、砂岩等。根据加工程度的不同，可以分为：(1)毛石〔片石或块石〕：外形不规那么的石块 按其阐明平整程度分为乱毛石和平毛石两种。乱毛石指各个面的外形均不规那么的块石；平毛石指对乱毛石略经加工，外形较整齐，但外表粗糙的块石。毛石主要用于砌筑根底、勒脚、墙身、挡土墙、堤坝等。 (2)料石料石指经人工凿琢或机械加工而成的规那么六面体块石。按外表加工的平整度可分为外表不经加工或稍加修整的毛料石；外表加工成凹凸深度不大于20mm的粗料石；外表加工成凹凸深度不大于10mm的半细料石和外表加工成凹凸深度不大于2mm的细料石。料石常用致密的砂岩、石灰岩、花岗岩等开凿而成。料石常用于砌筑墙身、地坪、踏步、柱、拱和留念碑等；外形复杂的料石制品也可用于柱头，柱基、窗台板、栏杆和其他装饰等。 汉白玉-荒料花岗岩荒料(3)板材天然大理石板材按外形分为普型板〔PX〕和圆弧板〔HM〕。国际和国内板材的通用厚度为20mm，亦称为板厚。随着石材加工工艺的不断改良，厚度较小的板材也开场运用于装饰工程，常见的有10mm、8mm、7mm、5mm等，亦称为薄板。花岗石外表按加工程度不同分为粗面板材、细面板材、哑光板材和镜面板材。粗面板材又有：剁斧板、机刨板、火烧板等。毛板、剁斧板、烧毛板、机刨板花岗石外表根据装饰需求，在平整的外表上加工成粗糙的纹理，具有较规那么加工条纹的板材。2.3.1.2工程对砌筑石材的要求(1)土木工程对砌筑石材尺寸的要求 毛石的中间厚度不应小于15cm，至少一个方向的长度不小于30cm，平毛石应有两个大致平行的面。料石的宽度和厚度均不宜小于20cm，长度不宜大于厚度的4倍，大致呈六面体。(2)石材抗压强度的要求 根据边长70mm立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为MU10、MU15、MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU80、MU100共9个等级。(3)石材耐水性的要求(4)石材抗冻性的要求2.3.2装饰石材装饰石材主要指用于工程中个部位的装饰性板材和块材。用致密岩石凿平或锯解而成的厚度普通为20mm的石材称为板材。最常用的建筑装饰用石材是天然大理石和天然花岗石。2.3.3颗粒状石材〔1〕碎石；〔2〕卵石；〔3〕石渣2.3.4防护石材石材的一个重要用途是作为防护石材用在海防和防波堤建筑中。2.3.5用作填料的石材填料是指用于建筑房屋、道路或公路的具有某种功能的未粘结粒状资料。天然岩石是最重要的填料来源。巩固、结实和耐久是填料非常重要的特性。2.3.6石材的选用原那么〔1〕适用性〔2〕经济性〔3〕平安性〔4〕美观性2.3.7天然岩石的破坏及其防护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：〔1〕合理选材〔2〕外表处置①在石材外表涂刷憎水剂；②涂刷熔化的石蜡；③石灰岩外表可涂刷硅氟酸镁溶液；④其他岩石可用硅酸盐来防护。2.4常用岩石与石材2.4.1花岗岩岩石学中花岗岩指由石英、长石、及少量云母和暗色矿物〔橄榄石类、辉石类、角闪石类及黑云母等〕组成的全晶质的岩石。建筑上所说的花岗石是广义的，指具有装饰功能，可磨光、抛光的岩浆岩及少量其它类岩石。有花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩〔以上均属深成岩〕、辉绿岩、玄武岩、安山岩〔以上均属喷出岩〕、片麻岩〔属蜕变岩〕等。这类岩石的构造非常致密，矿物全部结晶且晶粒粗大，块状构造或粗晶嵌入玻璃质构造中呈斑状构造。花岗岩属于深成岩。堆积密度大，抗压强度高，孔隙率低，吸水率低，硬度高，耐磨性好，抗风化性好，耐久性高，耐酸性好，但不耐火，多含放射性元素。由于花岗石板材质感丰富，具有华美高贵的装饰效果，且质地巩固、耐久性好，所以是室内外高级装饰资料。花岗石石材是没有彩色条纹的，只需彩色斑点状花纹，花纹的特点是晶粒细小、均匀，并分布着繁星般的云母亮点与闪闪发光的石英结晶。主要用于建筑物的墙、柱、地、楼梯、台阶、栏杆等外表装饰及效力台、展现台等。花岗岩板材花岗岩台阶1．红色系列红色系列包括四川红、石棉红、岑溪红、虎皮红、樱桃红、平谷红、杜鹃红、连州大红、玫瑰红、贵妃红、鱼青红：2．黄色系列黄色系列包括虎皮黄、云南的木纹砂岩、山东的金沙黄、陕西的玫瑰黄等。3．青色系列青色系列包括芝麻青、蓝珍珠、贵顺青、草原绿、济南青、蝴蝶蓝等。4．花白系列花白系列包括花白石、四川花白、吉林白、济南花白、黑白花、芝麻白等。5．黑色系列黑色系列包括芝麻黑、山西金沙黑、中国黑、山西北岳黑等。2.4.2砂岩砂岩是指粒径为0.05~2mm的碎屑颗粒含量超越50%的碎屑岩，主要成分为石英〔SiO2〕，粘土含量<25%，具有砂质构造和层状构造，层理清楚。致密巩固的砂岩可用作装饰石材。砂岩浮雕2.4.3石灰岩石灰岩简称灰岩，属最常用的堆积岩。其主要化学成分为CaCO3，矿物成分以结晶细小的方解石为主。致密石灰岩又称青石，可用作装饰板材。石灰岩属于堆积岩。较花岗岩表观密度小，抗压强度低，硬度小，耐磨性、抗风化性、耐久性、耐酸性差。可用于根底，墙体，挡土墙等石砌体；配置混凝土、消费石灰和水泥。石灰岩2.4.4大理岩岩石学中所指大理石是由石灰岩或白云岩蜕变而成的蜕变岩，主要矿物成分是方解石或白云石，属中硬石材，主要化学成分为CaCO3。建筑上所说的大理石是广义的，指具有装饰功能，并可磨光、抛光的各种堆积岩和蜕变岩。有大理岩、石英岩、蛇纹岩〔以上均属蜕变岩〕、致密石灰石、砂岩、白云岩〔以上均属堆积岩〕等。大理岩属于副蜕变岩。构造严密、细腻，抗压强度高，堆积密度大，硬度小，易于雕琢磨光。与花岗岩比，其耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差。大理石材矿物成分简单，易加工，多数质地细腻，镜面效果较好，所呈现的天然纹理却非常丰富。大理石板材用于装饰等级要求较高的建筑物饰面，主要用于室内饰面，如墙面、地面、柱面、台面、栏杆、踏步等。当用于室外时，因大理石抗风化才干差，易受空气中二氧化硫的腐蚀而使表层失去光泽、变色并逐渐破损，通常只需白色大理石〔汉白玉〕等少数致密、质纯的种类可用于室外。东坡肉-大理岩汉白玉栏杆大理石的种类大理石种类繁多，目前我国各地出产的大理石有几百种。按照大理石的不同颜色，把常用的大理石分类如下：1.云灰大理石云灰大理石为灰底色加上云彩状花纹如云灰、风雪、冰琅、黑白花、艾叶青：2.白色大理石白色大理石包括汉白玉、晶白、雪花白、雪云：3.黑色大理石黑色大理石包括墨玉、莱阳黑、丰镇黑、4.彩色大理石彩色大理石包括桃红、黄花玉、碧玉、彩云等5.绿色大理石绿色大理石包括彩云绿、大花绿、台湾绿、斑绿、莱阳绿、孔雀绿、绿碧玉、青玉等：6.红色大理石红色大理石包括陕西汉新红、湖北映心红、通山红、河北的鸡血红、河南木纹红等。2.4.5石英岩石英岩是由硅质砂岩蜕变而成。抗压强度大，耐久性好，但硬度高，加工困难。2.4.6片麻岩片麻岩是由花岗岩蜕变而成。呈片状构造，各个方向上物理力学性质不同。抗冻性差，易于风化。片麻岩石英岩石英岩手链2.4.7人造石材〔一〕人造石材的分类按消费所用资料及消费方法不同，人造石材普通可以分为以下4类：1．水泥型人造石材水泥型人造石材俗称水磨石，在我国运用已非常广泛。2．树脂型人造石材树脂型人造石材是以天然大理石、花岗石、方解石粉或其他无机填料与不饱和聚酯、催化剂、固化剂、染料或颜料按一定比例混合搅拌，再成型固化，并进展外表处置和抛光等工序制成的。3．复合型人造石材复合型人造石材是指该种石材的胶结料中既有无机胶凝资料〔如水泥〕，又采用了有机高分子资料〔树脂〕。4．烧结型人造石材烧结型人造石材是以长石、石英辉石、方解石粉和赤铁粉及部分高岭土混合，用泥浆法制坯，半干压法成型，在窑炉中高温焙烧而成。〔二〕聚酯型人造石材1．聚酯型人造石材的分类消费聚酯型人造石材时，由于所加颜色不同，采用的天然石料的种类、粒度和档次不同，以及制造的工艺方法不同，人造石的花纹、图案、颜色、质感也就不同。〔1〕人造大理石。人造大理石有类似大理石的花纹和质感。〔2〕人造花岗石。人造花岗石有类似花岗石的花样质感，如粉红底黑点、白底黑点等种类。〔3〕人造玛瑙石。人造玛瑙石有类似玛瑙的花纹和质感。〔4〕人造玉石。人造玉石有类似玉石的光泽，呈半透明状。2．聚酯型人造石材的性能〔1〕花样种类多、色泽艳丽、装饰性好。聚酯型人造石材的颜色花纹多，仿真性好；经过不同色粒和颜色的搭配可消费出不同色泽的人造石材，其外观极像天然石材。〔2〕质量轻、强度高、厚度薄、耐磨性较好。聚酯型人造石材的强度高，可以制成薄板〔多数为12mm厚〕，规格尺寸最大可到达5000ram×5000mm〔如漳平人造大理石厂〕。聚酯型人造大理石的物理性能〔3〕耐腐蚀性、耐污染性好。聚酯型人造石材胶凝资料的原料是不饱和聚酯树脂，因此具有良好的耐酸性、耐碱性和耐污染性，对醋、酱油、食用油、鞋油、口红、红墨水、蓝墨水、红药水、紫药水等不着色或着色非常