第二章天然石材

1、本章內(nèi)容l 第一節(jié)第一節(jié) 天然巖石的組成及分類天然巖石的組成及分類l 第二節(jié)第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì)天然石材的技術(shù)性質(zhì)l 第三節(jié)第三節(jié) 石材的加工類型與選用石材的加工類型與選用 天然石材 建筑用石材 人工石材天然石材天然石材是由天然巖石開采的，經(jīng)過或不經(jīng)過加工而制得的石材。天然石材資源豐富，使用歷史悠久，是古老的建筑材料之一。世界上有許多著名的古建筑是由天然石材建造而成，如意大利的比薩斜塔，我國的趙洲橋等。 趙州橋趙州橋 羅馬斗獸場(chǎng)羅馬斗獸場(chǎng) 目前，石材作為結(jié)構(gòu)材料已很大程度上被鋼筋混凝土、鋼材所取代。由于天然石材具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性、耐磨性及裝飾性好等優(yōu)點(diǎn)，因此，在建筑工程中的使用目前仍

2、然相當(dāng)普遍，較多的用作建筑裝飾材料、基礎(chǔ)和墻身等砌筑材料以及混凝土的骨料。 隨著合成高分子材料的興起，人造石材（人造大理石、人造花崗巖等）作為裝飾材料也得到極大的發(fā)展和應(yīng)用。第一節(jié)第一節(jié) 天然巖石的組成及分類天然巖石的組成及分類 天然巖石，通?？煞譃閹r漿巖、沉積巖漿巖、沉積巖巖和變質(zhì)巖變質(zhì)巖三大類。一、巖漿巖 巖漿巖又稱火成巖，它因地殼變動(dòng)，熔融巖漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。根據(jù)形成條件的不同，巖漿巖又分為以下三類。 1、深成巖 深成巖是巖漿在地殼深處受上部覆蓋層的壓力作用，緩慢且較均勻冷卻而形成的巖石。 其礦物全部結(jié)晶且晶粒較粗，構(gòu)造致密，具有抗壓強(qiáng)度高、吸水率小、表觀 密度大及抗凍性、耐磨

3、性好等特點(diǎn)。 建筑上常用的深成巖有花崗巖、正長巖、輝長巖、橄欖巖、閃長巖等。 2、噴出巖 噴出巖噴出巖是巖漿巖噴出地表時(shí)，在壓力驟減和冷卻較快的條件下而形成的巖石。 由于結(jié)晶條件差，多呈隱晶質(zhì)或玻璃體結(jié)構(gòu)。當(dāng)噴出的巖漿形成的巖層很厚時(shí)，其結(jié)構(gòu)接近深成巖。當(dāng)噴出巖凝固成比較薄的巖層時(shí)，常呈多孔構(gòu)造，近于火山巖。 工程上常用的噴出巖有玄武巖、安山巖和輝綠巖等。 3、火山巖 火山巖火山巖是火山爆發(fā)時(shí)巖漿被噴到空中，急速冷卻后形成的巖石。 火山巖為玻璃體結(jié)構(gòu)且呈多孔構(gòu)造。如火山灰、火山渣、浮石和凝灰?guī)r等?；鹕交?、火山渣可作為水泥的混合材料。浮石可作輕混凝土的骨料。花崗巖花崗巖輝綠巖輝綠巖閃長巖閃長巖玄

4、武巖玄武巖二、沉積巖 沉積巖沉積巖是地表的各類巖石經(jīng)長期風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和再造作用而形成的巖石，呈層狀構(gòu)造，表觀密度小，空隙率和吸水率較大，強(qiáng)度低，耐久性也較差。根據(jù)生成條件，可分成三種： 1、機(jī)械沉積巖機(jī)械沉積巖 ：由自然風(fēng)化而逐漸破碎松散的巖石，經(jīng)風(fēng)、雨、冰川、沉積等機(jī)械力的作用而重新壓實(shí)或膠結(jié)而成的巖石，如砂巖、頁巖等。 2、化學(xué)沉積巖化學(xué)沉積巖 ：由溶解于水中的礦物質(zhì)經(jīng)聚積、沉積、重結(jié)晶、化學(xué)反應(yīng)等過程而形成的巖石。如石膏、白云石等。 3、有機(jī)沉積巖有機(jī)沉積巖 ：由各種有機(jī)體的殘骸沉積而成的巖石。如石灰?guī)r、硅藻土等。三、變質(zhì)巖 變質(zhì)巖是地殼中原有的各類巖石，在地層的壓力或溫度作用下，原

5、巖石在固體狀態(tài)下發(fā)生再結(jié)晶作用，而使其礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以至化學(xué)成分發(fā)生部分或全部改變而形成的新巖石。 沉積巖形成變質(zhì)巖后，其建筑性能有所提高，如石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)后得到的大理巖，比原來的巖石堅(jiān)固耐久。 而深成巖經(jīng)變質(zhì)后產(chǎn)生片狀構(gòu)造，性能反而下降，如花崗巖變質(zhì)后成為片麻巖則易于分層剝落，耐久性差。第二節(jié)第二節(jié) 天然石材的技術(shù)性質(zhì)天然石材的技術(shù)性質(zhì)一、表觀密度 巖石的表觀密度由巖石的礦物組成及致密程度所決定。 根據(jù)表觀密度可分為： 輕質(zhì)石材（表觀密度小于1800kg/m3） 重質(zhì)石材（表觀密度大于或等于1800kg/m3）。表觀密度的大小，常間接地反映出石材的一些物理力學(xué)性能。一般情況下，同種石

6、材表觀密度越大，則抗壓強(qiáng)度越高，吸水率越小，耐久性、導(dǎo)熱性越好。二、吸水性 天然石材的吸水率一般較小，但由于形成條件、密實(shí)程度等情況的不同，石材的吸水率波動(dòng)也較大，如花崗巖吸水率通常小于0.5%。，而多孔的貝類石灰?guī)r吸水率可達(dá)15%。 石巖石吸水后強(qiáng)度降低，抗凍性、耐久性能下降。根據(jù)吸水率的大小，將巖石分為低吸水性（吸水率1.5 %）、中吸水性（吸水率介于1.5-3%）和高吸水性（吸水率3%）的巖石。三、耐水性 當(dāng)石材中含有粘土或易溶于水的物質(zhì)時(shí)，在水飽和情況下，強(qiáng)度會(huì)明顯下降。石材的耐水性以軟化系數(shù)表示。軟化系數(shù)大于或等于0.9的為高耐水性石材、軟化系數(shù)為0.7-0.9屬中耐水性石材、軟化系

7、數(shù)0.6-0.7為低耐用水性石材，一般軟化系數(shù)小于0.8的石材不允許用于重要建筑。四、抗凍性 抗凍性是石材抵抗凍融破壞的能力，是衡量石材耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)，用石材在水飽和狀態(tài)下所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示 。在規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi),無貫穿裂紋,重量損失不超過5%,強(qiáng)度降低不大于25%,則為抗凍性合格。一般室外工程飾面石材抗凍次數(shù)應(yīng)大于25次。 五、耐熱性 耐熱性與石材的礦物組成有關(guān)，在高溫下造巖礦物會(huì)產(chǎn)生分解或變質(zhì)，而且由于各種造成礦物的熱膨脹系數(shù)不同，受熱后會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力以致崩裂。六、強(qiáng)度 石材的強(qiáng)度取決于造巖礦物巖石的構(gòu)造。石材的抗壓強(qiáng)度是劃分石材強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)，采用邊長為70mm的立方體

8、試件用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ3-88）的規(guī)定，天然石材的強(qiáng)度等級(jí)可分為MU100、MU80、MU60、MU50、，U40、MU30、MU20、MU15、MU10等九個(gè)等級(jí)，七、硬度 石材的硬度取決于礦物組成的硬度與構(gòu)造，由致密堅(jiān)硬礦物組成的石材，其硬度就高，巖石的硬度以莫氏硬度表示。八、耐磨性 耐磨性是石材抵抗磨擦、邊緣剪切以及撞擊等復(fù)雜作用的性質(zhì)。耐磨性包括耐磨損性（石材受磨擦作用）和耐磨耗性（石材同時(shí)受磨擦與沖擊作用）兩個(gè)方面。耐磨損性是以單位磨擦面積所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大小來表示；耐磨耗性是以單位質(zhì)量所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大小來表示。一般而言，石材的強(qiáng)度高，則耐磨性也較

9、好。九、抗風(fēng)化性 由化學(xué)水、冰等因素造成巖石開裂或剝落的過程，稱為風(fēng)化。對(duì)石材表面進(jìn)行磨光、噴涂等處理，可有效地防止風(fēng)化的產(chǎn)生。十、放射性 少數(shù)天然石材中含有某些放射性元素，若超過標(biāo)準(zhǔn)（見天然石材產(chǎn)品放射防護(hù)分類控制標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)人體的健康不利。建筑中常用巖石的特性與應(yīng)用建筑中常用巖石的特性與應(yīng)用一、花崗巖 它屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石，其主要的礦物組成為長石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗風(fēng)化性好及耐久性高，耐酸性好。 花崗巖主要用于基礎(chǔ)，擋土墻，踏步地面，外墻飾面雕塑。二、大理巖 它屬于副變質(zhì)巖，由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成，主要礦物組成為方解石和白云石。 大理巖主要用于室內(nèi)的裝修，如墻

10、面，柱面及磨塤較小的地面，踏步。三、石灰?guī)r 它屬于沉積巖，主要礦物成分為方解石，呈層狀構(gòu)造。 石灰?guī)r常用于砌筑建筑工程的基礎(chǔ)、橋墩、臺(tái)階等，或作為骨料大量用于混凝土中。四、砂巖 它屬沉積巖，其主要造巖礦物有石英及少量的長石、方解石和白云石等，呈層狀結(jié)構(gòu)。 砂巖常用于基礎(chǔ)、墻身、人行道等。第三節(jié)第三節(jié) 石材的加工類型與選用原則石材的加工類型與選用原則一、石材的加工類型 1、塊狀石材 塊狀石材多為砌筑石材。分為毛石和料石兩類（1）毛石（又稱片石或塊石） 毛石是由爆破直接獲得的石塊。毛石常用于砌筑毛石基礎(chǔ)、勒腳、墻身、堤壩和配制毛石混凝土等。（2）料石 料石是經(jīng)人工或機(jī)械開采出的較規(guī)則的六面體石塊，略加鑿制而成，至少應(yīng)有一個(gè)面的邊角整齊，以便互相合縫。2、板材 板材是用致密巖石經(jīng)鑿平、鋸斷、磨光等各種加工方法制作而成的厚度一般為20mm的板狀石材，如花崗石板材、大理石板材等。3、散粒石料 建筑工程中的散粒石料，主要指碎石、卵石。 碎石和卵石常用作混凝土骨料；卵石還可作為園林、庭院等地面的鋪砌材料。二、石材的選用原則 建筑工程中應(yīng)根據(jù)建筑物的類型、環(huán)境條件等慎重選用石材，使其既符合工程使用條件，又經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：力學(xué)指標(biāo)耐久