石材相關(guān)知識(shí)

1、石材是指從天然巖石體中開(kāi)采未經(jīng)加工或經(jīng)加工制成塊狀、板狀或特定形狀的石材的總稱。石材是使用歷史最悠久的建筑材料之一。由于其具有相當(dāng)高的強(qiáng)度、良好的耐磨性和耐久性、較強(qiáng)的裝飾性，并且資源豐富，易于就地取材 ，所以在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用仍十分廣泛:（1）未加工的毛石可以用來(lái)砌筑基礎(chǔ)、橋涵、擋土墻、堤岸、護(hù)坡及隧道襯砌等 ；（2）粗略加工后的石材，樸實(shí)自然，堅(jiān)固而穩(wěn)定，可以用作襯面材料、臺(tái)階、欄桿和紀(jì)念碑等 ；（3）經(jīng)精細(xì)加工后的石材制品色澤潤(rùn)滑，美觀而豪華 ，是良好的建筑裝飾材料；（4）散粒狀石材可以用作混凝土和砂漿的骨料以及筑路材料 特定種類的巖石是生產(chǎn)石膏、石灰和水泥的原材料。第一節(jié) 巖石的組成和分

2、類一、巖石中的主要造巖礦物二、巖石的分類（按成因）巖石是構(gòu)成地殼的主要物質(zhì)，是由各種不同的地質(zhì)作用所形成的天然固態(tài)礦物的集合體，具有一定的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。巖石是由一種或數(shù)種主要礦物所組成的集合體。構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物。 由單一礦物組成的巖石叫單礦巖。如石灰?guī)r主要是由方解石(結(jié)晶CaCO3)組成的單礦巖。 由兩種或多種礦物組成的巖石叫多礦巖。如花崗巖是由長(zhǎng)石、石英、云母等礦物組成的多礦巖。1. 石英2. 長(zhǎng)石3. 云母4. 角閃石、輝石、橄欖石 5. 方解石6. 白云石7. 有害造巖礦物第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物1.石英石英為結(jié)晶狀的SiO2，兩端為

3、尖形的六方柱狀晶形，是最堅(jiān)硬穩(wěn)定的礦物。密度約為2.65 g/cm3，莫氏硬度為7，非常堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性及耐久性高。石英熔化溫度為1710，但受熱溫度達(dá)573以上時(shí)，因晶型轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生裂縫，甚至松散。石英常見(jiàn)的有白色、乳白色和淺灰色。純凈的SiO2無(wú)色透明，稱為“水晶”。第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物2.長(zhǎng)石 長(zhǎng)石為鉀、鈉、鈣等的鋁硅酸鹽晶體。長(zhǎng)石有正長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石之分。第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物正長(zhǎng)石的化學(xué)成分是KAlSi3O8晶體呈短柱狀和厚板狀常見(jiàn)的為粒狀或塊狀，密度為2.502.60 g/cm3，莫氏硬度為6，顏色呈肉紅色、褐黃色。斜長(zhǎng)石有鈉

4、長(zhǎng)石NaAlSi3O8和鈣長(zhǎng)石CaAlSi3O8兩種，晶體呈柱狀，常見(jiàn)的為粒狀或柱狀，密度為2.612.76 g/cm3，莫氏硬度為6，顏色為灰白色和淺紅色。長(zhǎng)石強(qiáng)度比石英低，穩(wěn)定性不及石英，易風(fēng)化成高嶺土。3.云母 云母為片狀含水鋁硅酸鹽。云母有白云母KAl2AlSi3O10 (OH)2、黑云母K(MgFe)AlSi3O10 (OH)2、金云母KMg3AlSi3O10 (OH)2等。云母密度為 2.703.10 g/cm3，莫氏硬度為23，易分解成薄片。當(dāng)巖石中含有大量云母時(shí)，石材具有層理，降低了巖石的耐久性和強(qiáng)度，且表面難以磨光。相比之下，白云母耐久性好，黑云母易風(fēng)化。 第一節(jié) 巖石的組成

5、和分類一、巖石中的主要造巖礦物白云母黑云母4.角閃石、輝石、橄欖石 角閃石、輝石、橄欖石均為結(jié)晶的鐵鎂硅酸鹽。晶體為粒狀、柱狀，密度為3.004.00 g/cm3，莫氏硬度為57，顏色為暗綠或黑色，常稱為暗色礦物。這些造巖礦物強(qiáng)度高，韌性好，耐久性好。巖石中暗色礦物含量增多，其強(qiáng)度和耐久性也隨之提高，但也給加工造成了困難。 第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物角閃石輝石橄欖石5.方解石方解石是結(jié)晶狀的碳酸鈣CaCO3，密度為2.70 g/cm3，莫氏硬度為3，呈白色，強(qiáng)度中等，易被酸類分解，微溶于水，易溶于含有CO2的水中。第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物6.白云石

6、白云石為結(jié)晶的碳酸鈣鎂復(fù)鹽MgCO3CaCO3，密度為2.90 g/cm3，莫氏硬度為4，呈白色或灰色，強(qiáng)度高于方解石，物理性質(zhì)與方解石接近。第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物7.有害造巖礦物如：石膏礦、菱鎂礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦等。 石膏易溶于水，巖石中含有石膏會(huì)降低其使用性能 黃鐵礦為結(jié)晶的二硫化鐵，巖石中含有黃鐵礦，遇水及氧化作用后生成游離的硫酸，污染并破壞巖石。 第一節(jié) 巖石的組成和分類一、巖石中的主要造巖礦物天然巖石第一節(jié) 巖石的組成和分類二、巖石的分類（按成因）（一）巖漿巖（火成巖）（二）沉積巖（水成巖）（三）變質(zhì)巖（一）巖漿巖 第一節(jié) 巖石的組成和分類二、巖石的

7、分類（按成因）也稱火成巖，由地殼深處熔融巖漿上升冷卻而成，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)而沒(méi)有層理。根據(jù)生成條件的不同，巖漿巖可分為以下三類。深成巖巖漿在地表深處受上部覆蓋層的壓力作用，緩慢冷卻而形成的巖石。其特點(diǎn)是結(jié)晶完全、晶粒明顯可辨、構(gòu)造致密、表觀密度大、抗壓強(qiáng)度高、吸水率小、抗凍及耐久性好。噴出巖是巖漿噴出地表冷凝而成。由于冷卻較快，大部分結(jié)晶不完全呈細(xì)小結(jié)晶狀。巖漿中所含氣體在壓力驟減時(shí)會(huì)在巖石中形成多孔構(gòu)造?；鹕綆r是火山爆發(fā)時(shí)，巖漿被噴到空中急速冷卻而形成的多孔散粒狀巖石，多呈玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，有較高的化學(xué)活性。如火山灰、火山渣、浮石等?；鹕侥?guī)r是由散粒狀巖石層受到覆蓋層壓力作用膠結(jié)成的巖石。巖漿巖（火

8、成巖）（二）沉積巖 第一節(jié) 巖石的組成和分類二、巖石的分類（按成因）也稱水成巖，是各種巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和再造巖作用而形成的巖石。沉積巖呈層狀構(gòu)造，孔隙率和吸水率大，強(qiáng)度和耐久性較火成巖低。但因沉積巖分布廣容易加工，在建筑上應(yīng)用廣泛。沉積巖按照生成條件分為三類。機(jī)械沉積巖化學(xué)沉積巖生物沉積巖巖漿巖（火成巖）機(jī)械沉積巖是巖石風(fēng)化破碎以后又經(jīng)風(fēng)、雨、河流及冰川等搬運(yùn)、沉積、重新壓實(shí)或膠結(jié)作用，在地表或距地表不太深處形成的巖石，主要有砂巖、礫巖、角礫巖和頁(yè)巖等。砂巖是由砂粒經(jīng)膠結(jié)而成。由于膠結(jié)結(jié)構(gòu)和致密程度的不同，性能差別很大。礫巖和角礫巖的構(gòu)成和性能與砂巖相似。頁(yè)巖由粘土沉積而成，呈頁(yè)片狀，強(qiáng)

9、度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料?；瘜W(xué)沉積巖是巖石中的礦物溶于水后，經(jīng)富集、沉積而成的巖石，如石膏、白云巖、菱鎂礦等。石膏的化學(xué)成分為CaSO42H2O，是燒制建筑石膏和生產(chǎn)水泥的原料。白云巖的主要成分是白云石CaCO3MgCO3，其性能接近于石灰?guī)r。菱鎂礦的化學(xué)成分為MgCO3，是生產(chǎn)耐火材料的原料。生物沉積巖是海生動(dòng)植物的遺骸，經(jīng)分解、分選、沉積而成的巖石。如石灰?guī)r、硅藻土等。石灰?guī)r的主要成分為方解石(CaCO3)，常含有白云石、菱鎂礦、石英、蛋白石、含鐵礦物和粘土等。硅藻土是由硅藻的細(xì)胞壁沉積而成。富含無(wú)定形SiO2、淺黃色或淺灰色、質(zhì)軟而輕，多孔，易磨成粉末，有極強(qiáng)的吸水性。（三）

10、變質(zhì)巖第一節(jié) 巖石的組成和分類二、巖石的分類（按成因）巖石由于強(qiáng)烈的地質(zhì)活動(dòng)，在高溫和高壓下，礦物再結(jié)晶或生成新礦物，使原來(lái)巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造發(fā)生顯著變化而成為一種新的巖石，稱為變質(zhì)巖。變質(zhì)巖大多是結(jié)晶體，構(gòu)造、礦物成分都較巖漿巖、沉積巖更為復(fù)雜而多樣。根據(jù)原巖種類，分為正變質(zhì)巖和副變質(zhì)巖。正變質(zhì)巖由巖漿巖類原巖經(jīng)變質(zhì)作用而成的巖石。一般巖漿巖經(jīng)變質(zhì)后產(chǎn)生片狀構(gòu)造，建筑性能較原巖有所下降。如花崗巖變質(zhì)后成為片麻巖，片麻巖易于分層剝落，耐久性差。副變質(zhì)巖由沉積巖類原巖經(jīng)變質(zhì)作用而成的巖石。一般沉積巖形成變質(zhì)巖后，其建筑性能有所提高。如石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)后成為大理巖，砂巖變質(zhì)后成為石英巖，

11、都比原來(lái)的巖石堅(jiān)固耐久。 變質(zhì)巖第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造二、技術(shù)性質(zhì)第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造不同的成巖條件和造巖礦物使各類巖石具有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，性能也有差異。巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)及結(jié)合方式的特征。巖石的構(gòu)造是指巖石中礦物集合體之間的排列或組合方式，或礦物集合體與其他組成物質(zhì)之間結(jié)合的情況。1.塊狀結(jié)構(gòu)2.層片狀構(gòu)造3.流紋、斑狀、杏仁狀和結(jié)核狀構(gòu)造4.氣孔狀構(gòu)造1.塊狀結(jié)構(gòu)第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征:塊狀構(gòu)造的巖石是由無(wú)序排列、分布均勻的造巖礦物所組成的一種構(gòu)造。成因:巖漿巖中的深成巖和部分變質(zhì)巖具有塊狀構(gòu)造,因

12、在地表以下深處,壓力大,溫度高(降低慢)，有充足的時(shí)間使晶粒成長(zhǎng)。(但變質(zhì)巖的結(jié)晶在再造過(guò)程中經(jīng)重結(jié)晶作用，其塊狀構(gòu)造顆粒呈變晶，故晶體結(jié)構(gòu)與巖漿巖有區(qū)別。)特點(diǎn)：晶粒粗大、成分均勻、構(gòu)造致密、整體性，強(qiáng)度高、表觀密度大、吸水率小、抗凍性和耐久性好。典型代表：花崗巖、正長(zhǎng)巖、大理巖和石英巖。是良好的承重和裝飾材料。2.層片狀構(gòu)造第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征：組成巖石的物質(zhì)其礦物成分、結(jié)構(gòu)和顏色等特征沿垂直方向一層一層變化而形成層片狀構(gòu)造。層理是沉積巖所具有的一種重要的構(gòu)造特征，片理是部分變質(zhì)巖由于受變質(zhì)作用而形成的構(gòu)造特征。特點(diǎn)：層片狀構(gòu)造的巖石，由于層理、片理變化，整體性差。各

13、層的物理、力學(xué)性能不同，垂直于層理方向的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于平行方向的抗壓強(qiáng)度。各層連接處易被水或有害液體侵蝕,而導(dǎo)致風(fēng)化和破壞。但具有層理、片理的巖石易于開(kāi)采和加工。典型代表：砂巖、板巖和片麻巖等,建筑上多用于人行道、踏步和屋面板等。3.流紋、斑狀、杏仁狀和結(jié)核狀構(gòu)造第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造巖漿噴出地表后，沿地表流動(dòng)時(shí)冷卻而形成的構(gòu)造稱為流紋狀構(gòu)造。巖石成分中較粗大的晶粒分布在微晶礦物或玻璃體中的構(gòu)造稱為斑狀構(gòu)造。巖石的氣孔中被次生礦物填充，形成杏仁狀構(gòu)造。部分沉積巖呈結(jié)核狀，結(jié)核組成物與包裹其周圍巖石的礦物成分不同，結(jié)核組成有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)和鐵錳質(zhì)。特點(diǎn)：這幾種構(gòu)造所組成的巖石整

14、體均勻性差，斑晶、杏仁及結(jié)核的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造與四周物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造差異較大，一旦受到溫度變化和外力作用時(shí)，易導(dǎo)致開(kāi)裂和破壞。但在磨光后，紋理美觀奪目，具有良好的裝飾性。4.氣孔狀構(gòu)造第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能一、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造成因：巖漿中含有一些易揮發(fā)的成分，當(dāng)巖漿上升至地面或噴出地表時(shí)，由于溫度和壓力劇減，便形成氣體逸出，待巖漿凝固后，便留下了氣孔。氣孔構(gòu)造是火山噴出巖的典型構(gòu)造。特點(diǎn)：氣孔構(gòu)造的巖石孔隙率大，強(qiáng)度低，吸水率大；表觀密度低，由于輕質(zhì)、多孔而導(dǎo)熱差，宜作墻體材料或輕質(zhì)集料。常見(jiàn)種類：浮石、玄武巖、火山凝灰?guī)r等。第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能二、技術(shù)性質(zhì)1.毛體積密度2.強(qiáng)度等級(jí)3.硬度1. 毛

15、體積密度第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能二、技術(shù)性質(zhì)石材的毛體積密度由巖石的礦物組成及致密程度所決定。在一般情況下，同種石材的毛體積密度越大，強(qiáng)度越大，吸水率越小，抗凍性和耐久性越好，導(dǎo)熱性也好。石材根據(jù)毛體積密度可分為：輕質(zhì)石材，毛體積密度小于1800kgm3，如：火山凝灰?guī)r、浮石等，一般用于墻體材料。重質(zhì)石材，毛體積密度大于1800 kgm3，如：花崗巖和大理巖等，可作為承重、裝修和裝飾用材料。2.強(qiáng)度等級(jí)第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能二、技術(shù)性質(zhì)石材的強(qiáng)度等級(jí)分為9個(gè)：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15和MU10。它是以3個(gè)邊長(zhǎng)為70mm的立方體試塊的抗壓

16、強(qiáng)度平均值確定劃分的。石材的強(qiáng)度取決于造巖礦物及巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。3.硬度第二節(jié) 巖石的構(gòu)造與性能二、技術(shù)性質(zhì)石材的硬度取決于組成礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，硬度影響石材的易加工性和耐磨性。石材的硬度常用莫氏硬度表示。幾種礦物的莫氏硬度對(duì)比表 第三節(jié) 常用石材一、花崗巖二、輝長(zhǎng)巖三、玄武巖四、石灰?guī)r五、大理巖第三節(jié) 常用石材一、花崗巖花崗巖是巖漿巖中分布最廣的一種巖石，其主要造巖礦物有石英、長(zhǎng)石、云母和少量暗色礦物，屬晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造?；◢弾r的顏色有深青、紫紅、淺灰和純黑等，色彩主要由長(zhǎng)石的顏色所決定，因?yàn)榛◢弾r中長(zhǎng)石的含量較多?；◢弾r堅(jiān)硬致密，抗壓強(qiáng)度高，在120250MPa之間，表觀密度在26

17、002700kgm3之間，孔隙率?。?.19%0.36%），吸水率低（0.1%0.3%），耐磨性好，耐久性高，使用年限可達(dá)數(shù)十年至數(shù)百年。在建筑工程中，花崗巖是用得最多的一種巖石?；◢弾r可用于基礎(chǔ)、勒腳、柱子、踏步、地面和室內(nèi)外墻面等?；◢弾r經(jīng)磨光后，色澤美觀，裝飾效果極好，是室內(nèi)外主要的高級(jí)裝修、裝飾材料。第三節(jié) 常用石材二、輝長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖是深成巖中的一種，主要造巖礦物是暗色礦物，屬全晶質(zhì)等粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。暗色礦物的含量增大，則強(qiáng)度高、韌性大、密度大，顏色也相應(yīng)地由淺色轉(zhuǎn)變?yōu)樯畎瞪?。輝長(zhǎng)巖一般為綠色，抗壓強(qiáng)度在200350MPa之間，表觀密度為29003300kgm3，韌性好、耐磨性強(qiáng)、耐

18、久性好。在建筑工程中既可作承重結(jié)構(gòu)材料，又可作裝飾、裝修材料。 第三節(jié) 常用石材三、玄武巖玄武巖屬于噴出巖，造巖礦物與輝長(zhǎng)巖相似。屬玻璃質(zhì)或隱晶質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔狀或杏仁狀構(gòu)造。 玄武巖的抗壓強(qiáng)度隨其結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的不同而變化較大(100500MPa)，表觀密度為29003500kgm3。此外，其硬度高，脆性大，耐久性好，但加工困難。 玄武巖分布較廣，常用作筑路材料或混凝土集料。玄武巖高溫熔化后可澆鑄成耐酸、耐磨的鑄石，還可以作為制造微晶玻璃的原料。第三節(jié) 常用石材四、石灰?guī)r石灰?guī)r是沉積巖中的一種，屬晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要造巖礦物是方解石。（此外，還可能含有粘土、白云石、碳酸鎂、氧化鐵、氧化硅及一

19、些有機(jī)雜質(zhì)。） 質(zhì)地致密的石灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度為20120MPa表觀密度為20002600kgm3。 當(dāng)石灰?guī)r中粘土雜質(zhì)超過(guò)3%4%時(shí)，則抗凍性、耐水性顯著降低。硅質(zhì)石灰?guī)r強(qiáng)度高，硬度大，耐久性好。大部分石灰?guī)r質(zhì)地細(xì)密、堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。石灰?guī)r分布甚廣，各地均有，采掘方便，加工容易。在建筑工程上，用于基礎(chǔ)、外墻、橋墩、臺(tái)階和路面，還可用作混凝土集料。石灰?guī)r也是生產(chǎn)石灰、水泥和玻璃的主要原料。第三節(jié) 常用石材五、大理巖大理巖抗壓強(qiáng)度高(100300MPa)，表觀密度較大(26002700kgm3)，純大理巖為白色，俗稱漢白玉，產(chǎn)量較少。多數(shù)大理巖因含雜質(zhì)（氧化鐵、二氧化硅、云母及石墨等）而呈現(xiàn)不

20、同的色彩，常見(jiàn)的有紅、黃、棕、黑和綠等顏色。大理巖彩色花紋取決于雜質(zhì)分布的均勻程度。大理巖質(zhì)地致密但硬度不大（34），加工容易，經(jīng)加工后的大理巖色彩美觀，紋理自然，是優(yōu)良的室內(nèi)裝飾材料。大理巖不宜用作城市內(nèi)建筑物的外部裝飾，因?yàn)槌鞘械目諝庵谐：卸趸?，遇水后生成亞硫酸，然后變成硫酸，與大理巖中的碳酸鈣起反應(yīng)，生成易溶于水的石膏，使其表面失去光澤，變?yōu)榇植诙嗫祝チ搜b飾效果和降低了建筑性能。 大理巖主要用于室內(nèi)墻面、柱面、地面、欄桿、踏步及花飾等。 大理巖由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成。由白云巖變質(zhì)而成的大理巖性能優(yōu)于由石灰?guī)r變質(zhì)而成的大理巖。屬等粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。第四節(jié) 石材的應(yīng)用及防護(hù)一、石材的應(yīng)用二、石材的防護(hù)第四節(jié) 石材的應(yīng)用及防護(hù)一、石材的應(yīng)用1.毛石2.料石3.石板1. 毛石第四節(jié) 石材的應(yīng)用及防護(hù)一、石材的應(yīng)用毛石也稱片石，是采石場(chǎng)由爆破直接獲得的形狀不規(guī)則的石塊。根據(jù)平整程度又將其分為亂毛石和平毛石兩類。（1）亂毛石形狀不規(guī)則，一般高度不小于150mm，一個(gè)方向長(zhǎng)度達(dá)300400mm，重為2030kg。（2）平毛石是由亂毛石略經(jīng)加工而成?；旧嫌?個(gè)面，但表面粗糙。 毛石常用來(lái)砌筑基礎(chǔ)、勒腳、墻身、橋墩、涵洞、毛擋土墻、堤岸及護(hù)坡，還可以用來(lái)澆筑