天然石材課件

3天然石材教學(xué)目的

1、了解常用建筑石材的品種、性能和應(yīng)用范圍。2、認(rèn)識巖石的形成條件對其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和性質(zhì)的影響，理解材料的組成、結(jié)構(gòu)與技術(shù)性能之間的關(guān)系。3、學(xué)會正確、經(jīng)濟(jì)地選用石材。

3.1

建筑中常用的天然巖石3.2

天然石材的技術(shù)性質(zhì)、加工類型及選用原則3.3人造石材教學(xué)內(nèi)容巖石是由各種不同的地質(zhì)作用所形成的天然固態(tài)礦物組成的集合體，具有一定的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。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。如花崗巖是由長石、石英、云母等礦物組成的多礦巖。3.1建筑中常用的巖石3.1.1.1巖漿巖的形成和種類巖漿巖也稱火成巖，是地殼內(nèi)的熔融巖漿在地下或噴出地面后冷凝而成的巖石。具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)而沒有層理。根據(jù)不同的形成條件，巖漿巖可分為以下三類。

（1）深成巖是地殼深處的巖漿，在受上部覆蓋層的壓力的作用下，經(jīng)緩慢冷凝而形成的巖石。

其特點是結(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。3.1.1巖漿巖（2）噴出巖是巖漿沖破覆蓋層噴出地表時，在壓力降低和冷卻較快的條件下而形成的巖石。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會在巖石中形成多孔構(gòu)造。建筑中用到的噴出巖有玄武巖、輝綠巖、安山巖等。玄武巖和輝綠巖可作為耐酸和耐熱材料，還是生產(chǎn)鑄石和巖棉的原料。（3）火山碎屑巖是火山爆發(fā)時，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、火山沙、浮石等。

火山凝灰?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。3.1.2沉積巖3.1.2.1沉積巖的形成和種類

沉積巖也稱水成巖，是各種巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運、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種：

（1）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、沉積、重新壓實或膠結(jié)作用而形成的巖石，主要有砂巖、礫巖、角礫巖和頁巖等。

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。

頁巖由粘土沉積而成，呈頁片狀，強(qiáng)度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料。（2）化學(xué)沉積巖是巖石中的礦物溶于水后，經(jīng)聚積、反應(yīng)、重結(jié)晶等并沉積而形成的巖石，如石膏、白云巖、菱鎂礦等。

石膏的化學(xué)成分為CaSO4·2H2O，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CaCO3·MgCO3，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。（1）石灰?guī)r具有一定的強(qiáng)度和耐久性，其塊石可作基礎(chǔ)、墻身、階石及路面等，其碎石是常用的混凝土骨料，它也是生產(chǎn)水泥和石灰的主要原料。（2）砂巖致密的硅質(zhì)砂巖性能接近于花崗巖，可用于紀(jì)念性建筑及耐酸工程等；鈣質(zhì)砂巖的性質(zhì)類似于石灰?guī)r，可作基礎(chǔ)、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蝕；鐵質(zhì)砂巖的性能比鈣質(zhì)砂巖差，其中密實者可用于一般建筑工程；粘土質(zhì)砂巖浸水易軟化，建筑中一般不用。3.1.2.2建筑中常用的沉積巖3.1.3

變質(zhì)巖3.1.3.1變質(zhì)巖的形成和種類

變質(zhì)巖是地殼中原有的巖石在地質(zhì)運動過程中受到高溫、高壓的作用，在固態(tài)下發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和化學(xué)成分變化形成的新巖石。建筑中常用的變質(zhì)巖有大理巖、蛇紋巖、石英巖、片麻巖、板巖等。3.1.3.2建筑中常用的變質(zhì)巖

(1)大理巖也稱大理石，是由石灰?guī)r、白云巖經(jīng)變質(zhì)而成的具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的致密巖石。大理巖在我國分布廣泛，而以云南大理最負(fù)盛名。大理巖表觀密度為2600~2700kg/m3，抗壓強(qiáng)度較高，達(dá)100~300MPa。大理巖質(zhì)地密實但硬度不高，易于加工，可用于石雕或磨光成鏡面。（3）石英巖是由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而成，質(zhì)地均勻致密，硬度大，抗壓強(qiáng)度高達(dá)250~400MPa，加工困難，但耐久性好。石英巖板材可用作重要建筑的飾面材料或地面、踏步、耐酸襯板等。（4）片麻巖是由花崗巖等火成巖變質(zhì)而成。其礦物成分與花崗石相近，具有片麻狀構(gòu)造。垂直于片理方向抗壓強(qiáng)度為120~200MPa，沿片理方向易于開采加工。吸水性高，抗凍性差，通常加工成毛石或碎石，用于不重要的工程。3.2天然石材的技術(shù)性質(zhì)、加工類型及選用原則

3.2.1技術(shù)性質(zhì)

天然石材的技術(shù)性質(zhì)，可分為物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。3.2.1.1物理性質(zhì)

(1)表觀密度石材的表觀密度與其礦物組成、孔隙率等因素有關(guān)。表觀密度大的石材孔隙率小、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好。按照表觀密度的大小可將石材分為：

重質(zhì)石材表觀密度＞1800kg/m3；

輕質(zhì)石材表觀密度＜1800kg/m3。（4）抗凍性石材抗凍性與吸水性有密切的關(guān)系，吸水率大的的石材其抗凍性也差。根據(jù)經(jīng)驗，吸水率小于0.50%的石材，則認(rèn)為是抗凍的。（5）耐熱性石材的耐熱性與其化學(xué)成分及礦物組成有關(guān)，石材經(jīng)高溫后，因熱脹冷縮、體積變化而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或因組成礦物發(fā)生分解和變異等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。3.2.1.2力學(xué)性質(zhì)天然石材的力學(xué)性質(zhì)主要包括：抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度及耐磨性等。

（1）抗壓強(qiáng)度石材的抗壓強(qiáng)度，是以3個邊長為70mm的立方體試塊的抗壓破壞強(qiáng)度平均值確定劃分的。它分為9個等級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15和MU10。礦物組成對石材抗壓強(qiáng)度有一定影響。例如，組成花崗巖的主要礦物成分中石英是很堅強(qiáng)的礦物，其含量越多，則花崗巖的強(qiáng)度也越高。結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征對石材的抗壓強(qiáng)度也有很大影響。結(jié)晶質(zhì)石材的強(qiáng)度較玻璃質(zhì)的高；等粒狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較斑狀結(jié)構(gòu)的高；構(gòu)造致密的強(qiáng)度較疏松多孔的高。具有層狀、帶狀或片狀構(gòu)造的石材，其垂直于層理方向的抗壓強(qiáng)度較平行于層理方向的高。

（2）沖擊韌性石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成與構(gòu)造。通常，晶體結(jié)構(gòu)的巖石較非晶體結(jié)構(gòu)的巖石，具有較高的韌性。

（3）硬度它取決于石材的礦物組成的硬度與構(gòu)造。凡由致密、堅硬礦物組成的石材，其硬度就高。

（4）耐磨性耐磨性是指石材在使用條件下抵抗摩擦、邊緣剪切以及沖擊等復(fù)雜作用的能力。石材的組成礦物越堅硬，構(gòu)造越致密以及其抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性越高，則石材的耐磨性越好。凡是用于可能遭受磨損作用的場所，例如臺階、人行道等應(yīng)采用具有高耐磨性的石材。

3.2.1.3工藝性質(zhì)石材的工藝性質(zhì)，主要指其開采和加工過程的難易程度及可能性，包括加工性、磨光性與抗鉆性等。

（1）加工性石材的加工性，主要是指對巖石開采、鋸解、切割、鑿琢、磨光和拋光等加工工藝的難易程度。（2）磨光性指石材能否磨成平整光滑表面的性質(zhì)。致密、均勻、細(xì)粒的巖石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮潔的表面。（3）抗鉆性指石材鉆孔時，其難易程度的性質(zhì)。一般石材的強(qiáng)度越高、硬度越大，越不易鉆孔。

粗料石高度和厚度都不小于200mm，且不小于長度的1/4，疊砌面凹凸深度不大于20mm。

半細(xì)料石規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于15mm。

細(xì)料石規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于10mm。3.2.2.2板材板材是指結(jié)構(gòu)致密的巖石經(jīng)鑿平或鋸解而成的，厚度一般為20mm的石材。根據(jù)表面加工粗細(xì)程度，分為三種：粗面板材、細(xì)面板材、鏡面板材。常用的飾面板材，從巖石種類分，主要有大理石板材和花崗石板材兩大類。

大理石飾面材料因主要成分碳酸鈣不耐大氣中酸雨的腐蝕，所以除了少數(shù)幾個含雜質(zhì)少、質(zhì)地較純的品種，如漢白玉、艾葉青等外，不宜用于室外裝修工程，否則面層會很快失去光澤，并且耐久性會變差。而花崗石飾面石材抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、耐久性均高，不論用于室內(nèi)或室外使用年限都很長。(1)碎石天然巖石經(jīng)人工或機(jī)械破碎而成的粒徑大于5mm的顆粒狀石料。主要用于配制混凝土或作道路、基礎(chǔ)等的墊層。（2）卵石母巖經(jīng)自然條件風(fēng)化、磨蝕、沖刷等作用而形成的表面較光滑的顆粒狀石料。用途同碎石，還可作為裝飾混凝土的骨料。（3）石渣用天然大理石或花崗石的殘碎料加工而成，具有多種顏色和裝飾效果?？勺魅嗽齑罄硎⑺ナ鹊墓橇?，還可用于制作干粘石制品。3.2.2.3顆粒狀石料表3.2常用色石渣的規(guī)格、品種及質(zhì)量要求

規(guī)格俗稱平均粒徑(mm)常用品種質(zhì)量要求大二分一分半大八厘中八厘小八厘米粒石20158640.3~1.2白石渣、房山白、奶油白、湖北黃、易縣黃、松香石、東北紅、蓋平紅、桃紅、東北綠、丹東綠、玉泉灰、墨王、蘇州黑等顆粒堅固，無雜色，有棱角，潔凈，不含有風(fēng)化顆粒，使用時須沖洗干凈3.2.3石材的選用原則在建筑設(shè)計和施工中，應(yīng)根據(jù)適用性和經(jīng)濟(jì)性等的原則選用石材。（1）適用性主要考慮石材的技術(shù)性能是否能滿足使用要求。（2）經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合考慮地方資源，盡可能做到就地取材。（3）安全性天然石可能存在含有放射性的物質(zhì)。根據(jù)JC518—93《天然石材產(chǎn)品放射性防護(hù)分類控制標(biāo)準(zhǔn)》，天然石材按放射性水平分為A、B、C三類。A類最安全，可在任何場合下使用；B類的放射性高于A類，不可用于居室的內(nèi)飾面，C類放射性較高，只可用于建筑物的外飾面；放射性超過C類標(biāo)準(zhǔn)控制的石材，只可用于海堤、橋墩及碑石等遠(yuǎn)離人群密集的地方。3.2.4天然石材的破壞及其防護(hù)

天然石材在使用過程中受周圍環(huán)境的影響，如水分的浸漬與滲透，空氣中有害氣體的侵蝕及光、熱、生物或外力的作用等，會發(fā)生風(fēng)化而逐漸破壞。為了減輕與防止石材的風(fēng)化與破壞，可以采取以下防護(hù)措施。