第二章天然石材.ppt

1、第二章天然石材,内容： 岩石的基本性质 常用建筑石材,建筑材料天然石材,学习目的和要求,1.了解岩石的基本知识。 2.掌握常用石材性质、品种及应用，熟悉常用石材的技术要求。,建筑材料天然石材,2.1 岩石的基本性质,天然石材:采自地壳的天然岩石，不经机械加工或 经机械加工而得的材料。 天然石材的优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐 磨性、耐久性高、来源广泛。 天然石材的缺点：加工困难，自重大，开采和运输 不方便。 天然石材的应用：重要结构，特别是建筑装饰。,建筑材料天然石材,一.造岩矿物 1.造岩矿物：组成岩石的矿物称为造岩矿物。（矿物是具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质） 大多数岩石

2、是由多种造岩矿物组成的，由于其各种矿物的含量、颗粒结构均有差异，因而颜色、强度、耐久性等也有差异。 造岩矿物的性质及其含量决定岩石的性质。 2.主要造岩矿物及其性质 主要造岩矿物有以下几种：石英 、长石、角闪石、辉石、方解石、白云石、黄铁矿 、云母 。 （1）石英：二氧化硅(Si02)晶体的总称。莫氏硬度为7，非常坚硬，强度高，化学稳定性及耐久性高。但受热时(573C以上)，因晶型转变会产生裂缝甚至松散。 （2）长石：钾、钠、钙等的铝硅酸盐晶体。莫氏硬度为6，坚硬、强度高、耐久性高，但低于石英，具有白、灰、红、青多种颜色。长石是火成岩中最多的造岩矿物，约占总量的23。,建筑材料天然石材,（3）

3、 角闪石、辉石、橄榄石 ：莫氏硬度为57，强度高、韧性好、耐久性好。具有多种颜色，但均为暗色，故也称暗色矿物。 （4）方解石：莫氏硬度为3，强度较高、耐久性次于上述矿物，遇酸后分解。 （5）白云石：莫氏硬度为4,强度、耐酸腐蚀性及耐久性略高于方解石，遇酸时分解。 （6）黄铁矿： 莫氏硬度为67,耐久性差，遇水和氧生成游离硫酸，且体积膨胀，并产生锈迹。黄铁矿为岩石中的有害矿物。 （7）云母 ： 莫氏硬度为23，具有权完全解理(矿物在外力等作用下，沿一定的结晶方向易裂成光滑平面的性质称为解理，裂成的平面称为解理面)，易裂成薄片，玻璃光泽，耐久性差，具有多种颜色。云母的主要种类为白云母和黑云母，后者

4、易风化为岩石中的有害矿物。,建筑材料天然石材,二、岩石的结构、构造与性质 （一）岩石的结构及构造 （1）岩石的结构 岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及组合方式 按结晶程度：全晶质、半晶质、玻璃质 按矿物颗粒大小：显晶质(晶体颗粒较粗，肉眼或放大镜可识别)、隐晶质(晶体颗粒较细，肉眼不可识别) 按矿物颗粒相对大小：等粒、不等粒、斑状、似斑状,建筑材料天然石材,（2）岩石的构造 岩石的构造是指岩石中不同矿物间的 排列 方式及充填方式。 块状构造：整体均匀性耐久性高（花岗岩、大 理岩） 层片状构造：易沿层片连接处崩裂而风化（砂 岩、页岩、片麻岩） 斑状构造、杏仁状构造、结核状构造：

5、整体均 匀性差，易开裂和风化，不易制取 规整的块材（安山岩、斑岩） 气孔状构造（火山碎屑岩、喷出岩）,建筑材料天然石材,（二）性质 1. 岩石大多数属于结晶晶体，少数属于玻璃质结构，两者相比结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性、韧性及耐久性好。 2.细小晶粒较粗大晶粒的强度高、韧性及耐久性好。 3.含有极完全解理的矿物组成的岩石，强度低、韧 性差、易于开采。 4.岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性，耐 水性及耐久性等会显著下降。,建筑材料天然石材,三、岩石的形成、分类与性质 (一) 分类：岩石按地质形成条件分为： 正变质岩 副变质岩,建筑材料天然石材,侵入岩,喷出岩,1.火成岩,2.沉积岩

6、,3.变质岩,深成岩,浅成岩,碎屑岩化学、沉积岩,生物沉积岩粘土岩,1.火成岩 ：侵入岩（深成岩和浅成岩）和喷出岩 (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。 结构致密具有粗大的晶粒和块状构造(矿物排列无序，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。 结构致密，由于冷却较快，故晶粒较小，如辉绿岩。 侵入岩为全晶质结构(岩石全部由结晶的矿物颗粒组成)，且没有解理。侵入岩的体积密度大、抗压强度高、吸水率低、抗冻性好。 (3)喷出岩由于形成条件不同，结构有的致密(形成较厚的岩层)或多孔构造(形成较薄的岩层)或内部含

7、有大量的气孔(当岩浆被喷到空气中，急速冷却而形成的岩石) 并多呈玻璃质,建筑材料天然石材,2.沉积岩：岩石在地质、外力作用下经风化、搬运、沉积成岩作用(压固、胶结等)，在地表或地表不 太深处形成的岩石，又称水成岩。分为以下四种 ： 碎屑岩、化学沉积岩、生物沉积岩、粘土岩 主要待征:呈层状构造，各层岩石的成分、构造、 颜色、性能均不同，且为各向异性。与深成岩相比，沉积岩的体积密度小、孔隙率大、吸水率较大、强度和耐久性较低。 3.变质岩： （1）正变质岩：由火成岩变质而成，性能一般较原 火成岩差。如片麻岩 （2）副变质岩：由沉积岩变质而成，性能一般较原 沉积岩好。如大理岩、石英岩等。,建筑材料天然

8、石材,一、天然石材的性质与技术要求 (一)物理性质与要求（工程上一般主要对石材的体积密度、吸水率和耐水性等有要求）。 1.体积密度： 重石：体积密度1800kg/m3，建筑物的基础，桥梁及水 工构筑物，装饰材料。（如花岗岩、大理石） 轻石：体积密度1800kg/m3，主要用来生产砌块，做墙 体材料。（如浮石、火山岩） 一般为24003200kgm3，常用致密岩石的体 积密 度为 2400 2850kgm3。同种岩石，体积密度越大，则 孔隙率越低，强度、吸水率、耐久性等越高，但保温隔热 性差。,建筑材料天然石材,2.2 常用建筑石材,一、天然石材的性质与技术要求 2.吸水率：与岩石的致密程度和岩

9、石的矿物组成有关。侵入岩和多数变质岩的吸水率较小，一般不超过1。二氧化硅的亲水性较好，因而二氧化硅含量高则吸水率较高，即酸性岩石(Si0263)的吸水率相对较高。岩石的吸水率越小，则岩石的强度与耐久性越高。 为保证岩石的性能,有时限制岩石的吸水率，如饰面用大理岩和花岗岩的吸水率须分别小于0.75、1.0。 3.耐水性：大多数较高。当岩石中含有较多的粘土时，其耐水性较低，如粘土质砂岩等。,建筑材料天然石材,2.2 常用建筑石材,（二）力学性质与要求 1.抗压强度 (1)砌筑用石材 试件尺寸：70mm 70mm 70mm的立方体试件 当试件为非标准尺寸时，须进行系数换算。 强度等级：划分有MU10

10、0、MU80、MU 60、 MU50、MU40、MU30、MU20、MUl5、MUl0九个等级。 (2)装饰用石材 试件尺寸：50mm 50mm 50mm的立方体试件,建筑材料天然石材,2其它力学性质与要求 根据石材的用途，对石材的技术要求还有抗折强度(一般为抗压强度的l20)、硬度、耐磨性、抗冲击性等。 (三)耐久性 石材的耐久性主要包括有抗冻性、抗风化性、耐火性、耐酸性等。 1.岩石的风化：水、冰、化学因素等造成岩石开裂或剥落。 2.防风化措施：磨光石材的表面，防止表面积水；采用有机硅喷涂表面，对碳酸盐类石材可采用氟硅酸镁溶液处理石材的表面。 吸水率较小时岩石的抗冻性和抗风化能力较强。一般

11、认为当岩石的吸水率小于0.5%时，岩石的抗陈性合格。当岩石内含有较多的黄铁矿、云母时，风化速度快，此外由方解石、白云石组成的岩石在含有酸性气体的环境中也易风化。,建筑材料天然石材,(四)建筑石材的规格 1料石：外形规则(毛料石除外)，截面的宽度、高度不小于200mm，且不小于长度的14。通常用质地均匀的岩石加工而成（如砂岩和花岗岩）。 按加工程度的粗细，又分为： 细料石 ： 叠砌面的凹入深度不大于10mm。 半细料石 ：叠砌面的凹入深度不大于15mm。 粗料石 ： 叠砌面的凹入深度不大于20mm。 毛料石 ： 外形大致方正，一般不加工或稍加修正，高度不小 于200mm，叠砌面凹入深度不大于25

12、mm。 根据加工程度的不同分别用于建筑物的外部装饰、勒胸、台阶、砌体、石拱等。 2毛石：形状不规则，中部厚度不小于200mm的石材。 主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土,建筑材料天然石材,3板材 装饰用石材多为板材，且主要为大理石板材和花岗石板材。 （1）按板材的形状 普通板材(正方形或长方形，代号为N)、 异形板材(代号为S) （2）按板材的表面加工程度 粗面板材 表面平整粗糙，具有较规则的加工条纹 的机刨板、剁斧板、 锤击板、烧毛板 等。 细面板材 表面平整，光滑的板材。 镜面板材 表面平整，具有镜面光泽的板材。大理石 板材一般 均为镜面板材。 （3）根据尺寸偏差、平面度允许极限偏差、角度允

13、许极限偏差、 外观质量、镜面光泽度等分为优等品、一等品、合格品,建筑材料天然石材,粗面板材和细面板材一般只用于室外墙面 地面、台阶、柱面等，镜面板材既可用于室外， 又可用于室内，但大理石板材只适合用于室内。 此外石材还有许多其它应用形式，如拳石、 碎石、蘑菇石、柱头等。,建筑材料天然石材,2.2 常用建筑石材,二.常用建筑石材 （一）花岗岩 1.组成：它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的 矿物组成为长石，石英和少量的云母。 2.性质：体积密度大（25002800kgm3），抗压强度高（120300MPa），孔隙率低，吸水率低 （0.10.7）， 硬度高（莫氏硬度为67）， 耐磨性好

14、，抗风化性好，耐久性高，耐酸性好，但不耐火（晶型转变，体积膨胀），多含放射性元素。 3.应用：主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面；做装饰材料 时，主要应用于室外外墙饰面，雕塑；耐酸工程；配 制混凝土。,建筑材料天然石材,（二）石灰岩 1.组成：它属于沉积岩，主要由方解石组成。 2.性质：较花岗岩体积密度小（20002600kgm3）、抗压强度低（20120MPa）、硬度小（莫氏硬度 34），耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差， 3.应用：可用于基础，墙体，挡土墙等石砌体；配制混凝土、生产石灰 和水泥。,建筑材料天然石材,（三）大理岩 1.组成：它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，

15、 主要矿物组成为方解石和白云石。 2.性质：结构紧密、细腻，抗压强度高（ 100 150 MPa ）， 体积密度大（25002800kgm3），硬度小（莫氏硬度34），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。,建筑材料天然石材,（三）大理岩 3.应用：大理岩主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。一般的大理岩不宜用于室外的原因是：空气中的SO2遇水后形成硫酸，对大理岩有腐蚀作用，使表面变得粗糙多孔，失去光泽。但吸水率小、杂质少、晶粒细小、纹理细密、质地坚硬，特别是白云岩或白云质石灰岩变质而成的某些大理岩也可用于室外，如汉白玉、艾叶青等。,建筑材

16、料天然石材,(四)玄武岩 1.组成：它属于喷出岩，主要由辉石和长石组成 2.性质：体积密度为29003300kgm3、抗压强度为100300MPa，脆性大、抗风化性较强 3.应用：可用于基础，桥梁等石砌体，破碎后可作为高强混凝土的骨料。,建筑材料天然石材,(五) 辉长岩、闪长岩、辉绿岩 1.组成：辉长岩和闪长岩属于深成岩，辉绿岩属于浅成岩，由长石、辉石和角闪石等组成。 2.性质：三者的体积密度均较大，为28003000 kgm3，抗压强度为100一280MPa，耐 久性及磨光性好。 3.应用：可用于基础、墙体、挡土墙等石砌体；还可用作名贵的装饰材，破碎后可用于配制混凝土。,建筑材料天然石材,(

17、六)砂岩 1.组成：属于碎屑沉积岩，主要由石英组成。 2.性质及应用：根据胶结物的不同分为： （1）硅质砂岩：由氧化硅胶结而成。强度可达300MPa，耐磨性、耐久性、耐酸性高，性能接近于花岩石。可用于各种装饰及浮雕、踏步、地而及耐酸工程。 （2）钙质砂岩：由碳酸钙胶结而成。为砂岩中最常见和最常用的。呈白、灰白色，强度较大，但不耐酸。可用于大多数工程。,建筑材料天然石材,(六)砂岩 （3）铁质砂岩：由氧化铁胶结而成。常呈褐色，性能较差，密实的可用于一般工程。 （4）粘土质砂岩：由粘土胶结而成。易风化、耐水性差，甚至会因水作用而溃散。 一般不用于建筑工程。 由于砂岩的性能相差较大，使用时需加以区别

18、。,建筑材料天然石材,(七)片麻岩 1.组成：属于正变质岩，由花岗岩变质而成。 2.性质及应用： 呈片状构造，各向异性。在冰冻作用下易成层剥落。抗压强度为120250MPa(垂直解理方向)。可用于一般建筑工程的基础、勒角等石砌体，也可用作混凝土骨料。 (八)石英岩 1.组成： 属副变质岩，由硅质砂岩变质而成。 2.性质及应用：结构致密均匀、坚硬、加工困难、 非常耐久、耐酸性好、抗压强度为250400MPa。主要用于纪念性建筑等的饰面以及耐酸工程。使用寿命可达干年以上。,建筑材料天然石材,小结 1.岩石的性质不仅取决于造岩矿物的特性，还受到矿物 含量、颗粒结构等因素的影响。同种岩石，由于生成条件

19、不 同，其性质也有所不同。 2.岩石按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。 变质岩又分为正变质岩和副变质岩。 3.岩石的结构和构造对岩石的物理力学性能有重要影响。 结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性、韧性及耐久性好。 细小晶粒较粗大晶粒的强度高、韧性及耐久性好。含有极完 全解理的矿物组成的岩石，强度低、韧性差、易于开采。岩 石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性，耐水性及耐久性 等会显著下降。,建筑材料天然石材,4.花岗岩属于深成岩。体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。应用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面，室内

20、外墙面，是高级装饰、装修材料。 5.大理岩属于副变质岩。结构紧密、细腻，抗压强度高， 体积密度大，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。大理岩一般的不宜用于室外，主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。但汉白玉、艾叶青可用于室外。 6.石灰岩属于沉积岩。较花岗岩体积密度小,抗压强度低、硬度小，耐磨性、抗风化性、耐久性、耐酸性差，可用于基础，墙体，挡土墙等石砌体；配制混凝土、生产石灰 和水泥。,建筑材料天然石材,1.按地质形成条件，岩石分为（ ）。 A火成岩、沉积岩和变质岩 B火成岩、沉积岩和砂岩 C火成岩、沉积岩和大理岩 D火成岩、沉积岩和石灰岩 2.花岗岩属于（ ）。 A