天然石材講解課件

1:01:46PMPage:1第2章天然石材4:58:02PMPage:1第2章天然石材1:01:46PMPage:2天然石材從天然巖石中采得的毛石經(jīng)過鋸、鑿、磨等機(jī)械加工所得的材料。一般性質(zhì)

很高的抗壓強(qiáng)度，良好的耐久性與耐磨性，資源分布廣，便于就地取材；但質(zhì)地較脆，抗拉強(qiáng)度較低，表觀密度大，硬度較高，開采加工比較困難。常用石材1、重質(zhì)致密的塊體石材，砌筑基礎(chǔ)、擋土墻、護(hù)坡等。

2、散粒石材，碎石、砂，用作混凝土骨料。

3、建筑原料，磚、瓦的黏土礦，石膏膠凝材料等。

4、用于生產(chǎn)裝飾材料，護(hù)面材料，絕熱材料等。4:58:02PMPage:2天然石材1:01:46PMPage:3地殼物質(zhì)的組成與循環(huán)4:58:02PMPage:3地殼物質(zhì)的組成與循環(huán)1:01:46PMPage:4巖漿巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖4:58:02PMPage:4巖漿巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖1:01:46PMPage:5巖石

由礦物組成，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。礦物

在地殼中受各種不同地質(zhì)作用所形成的具有一定化學(xué)成分和一定結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物。組成巖石的礦物叫做造巖礦物。

不同的巖石具有不同的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，同種巖石產(chǎn)地不同，其礦物組成和內(nèi)部構(gòu)造也不盡相同，其物理性質(zhì)也有差異。分類根據(jù)生成條件，按地質(zhì)分類法分為：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三類。4:58:02PMPage:5巖石1:01:46PMPage:6一、巖漿巖A

巖漿巖又稱火成巖，是由地殼內(nèi)的巖漿冷凝而成，具有結(jié)晶構(gòu)造而沒有層理。根據(jù)冷卻條件分為深成巖、噴出巖和火山巖。其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)略有不同。4:58:02PMPage:6一、巖漿巖A巖漿巖又1:01:46PMPage:7

由地表的各類巖石經(jīng)自然界的風(fēng)化作用破壞后被水流、冰川或風(fēng)力搬運(yùn)至不同的地方，再經(jīng)逐層沉積并在覆蓋層的壓力作用或天然礦物膠結(jié)劑的膠結(jié)作用下重新壓實(shí)膠結(jié)而成的巖石。

二、沉積巖一、巖漿巖三、變質(zhì)巖

由地殼中原有的各類巖石，在地層的壓力或溫度作用下，原巖石在固體狀態(tài)下發(fā)生變質(zhì)作用而形成的新巖石。

強(qiáng)度、耐久性有提升有下降。

4:58:02PMPage:7由地表的各1:01:46PMPage:8巖石巖漿巖花崗巖玄武巖沉積巖礫巖砂巖頁巖石灰?guī)r變質(zhì)巖大理巖片麻巖用箭頭來表示類別關(guān)系增強(qiáng)減弱4:58:02PMPage:8巖石巖漿巖花崗巖玄武巖沉積巖1:01:46PMPage:92.2土木工程中常用的巖石及其加工類型2.2.1土木工程中常用的巖石(1)花崗巖(granite)

花崗石建材

所含礦物雜質(zhì)不同(2)玄武巖(basalt)玄武巖屬于巖漿巖，由斜長石、輝石和橄欖石組成。其硬度高，脆性大，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，表觀密度為2900至3500kg/m3，抗壓強(qiáng)度為100至500MPa。

常用作高強(qiáng)度混凝土骨料，及鋪筑道路的路面。

4:58:02PMPage:92.2土木工程中常用的巖1:01:46PMPage:102.2土木工程中常用的巖石及其加工類型2.2.1土木工程中常用的巖石(3)石灰?guī)r(limestone)俗稱灰石，是分布極廣的沉積巖。主要化學(xué)成分為CaCO3，主要礦物成分為方解石。表觀密度為2600至2800kg/m3，抗壓強(qiáng)度為20至160MPa，吸水率為2％至10％，黏土含量不超過3％至4％時(shí)，也具有較好的耐水性和抗凍性。作為構(gòu)筑物基礎(chǔ)、墻身及路面等，其碎石常用作混凝土骨料，也是生產(chǎn)水泥和石灰的原料。4:58:02PMPage:102.2土木工程中常用的1:01:46PMPage:112.2土木工程中常用的巖石及其加工類型2.2.1土木工程中常用的巖石(4)砂巖(sandstone)主要由石英砂或石灰?guī)r等細(xì)小碎屑經(jīng)沉積并重新膠結(jié)而成。1、硅質(zhì)砂巖（以氧化硅膠結(jié)而成），密度大、強(qiáng)度高、硬度大、加工困難。2、鐵質(zhì)砂巖3、鈣質(zhì)砂巖4、黏土質(zhì)砂巖4:58:02PMPage:112.2土木工程中常用的1:01:46PMPage:122.2土木工程中常用的巖石及其加工類型2.2.1土木工程中常用的巖石(5)大理巖

大理石特性(6)石英巖石英砂由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而成。巖體均勻致密，抗壓強(qiáng)度大，耐久性好，但硬度高，加工困難。

常用作重要建筑物的貼面石，耐磨耐酸的貼面材料。思考：砂輪鋸什么成分？(7)片麻巖由花崗巖變質(zhì)而成。呈片狀構(gòu)造，各個(gè)方向的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大。此外，抗凍性差，易于風(fēng)化。4:58:02PMPage:122.2土木工程中常用的1:01:46PMPage:13玄武巖4:58:02PMPage:13玄武巖1:01:46PMPage:14大理巖4:58:02PMPage:14大理巖1:01:46PMPage:15

石英巖4:58:02PMPage:15石英巖1:01:46PMPage:164:58:02PMPage:161:01:46PMPage:172.2土木工程中常用的巖石及其加工類型2.2.2石材的加工類型

土木工程中使用的石材常加工為散粒狀、塊狀，形狀規(guī)則的石塊、石板，形狀特殊的石制品。(1)砌筑用石材砌筑用的石材分為毛石、料石兩類。毛石是由爆破直接得到的石塊；料石是由人工或機(jī)械開采出的較規(guī)則的并略加鑿琢而成的六面體石塊。(2)板材厚度一般為20mm的石材，稱為板材。(2)顆粒狀石料根據(jù)大小形狀分為碎石、卵石、石渣三類。4:58:02PMPage:172.2土木工程中常用的1:01:46PMPage:182.2.3石材的選用

在建筑設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)根據(jù)適用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的原則選用石材。

一、適用性主要考慮石材的技術(shù)性能是否能滿足使用要求。1、承重用的石材考慮強(qiáng)度等級、耐久性、抗凍性等2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)石材良好的絕熱性能3、地面、臺(tái)階石材堅(jiān)硬耐磨4、裝飾用石材與環(huán)境的協(xié)調(diào)及可加工性5、特殊用途石材高溫、高濕、嚴(yán)寒條件的下耐久性、耐水性、抗凍性及耐化學(xué)腐蝕性。

4:58:02PMPage:182.2.3石材的選用1:01:46PMPage:19

二、經(jīng)濟(jì)性主要考慮是否需要長途運(yùn)輸還是就地取材利用當(dāng)?shù)刭Y源。三、安全性主要考慮是否存在影響人體健康的成分，如放射性元素鐳-266等。

國標(biāo)GB/T6566-2001《建筑材料放射性核素限量》分三類材料。4:58:02PMPage:19二、經(jīng)濟(jì)性主要考慮是1:01:46PMPage:202.3石材的技術(shù)性質(zhì)2.3.1物理性質(zhì)(1)表觀密度

表觀密度與礦物組成、孔隙率及含水率有關(guān)。表觀密度的大小常間接反映石材的致密程度與孔隙多少。同種石材的表觀密度越大，則抗壓強(qiáng)度越高，吸水率越小，耐久性越強(qiáng)，導(dǎo)熱性越好。1、輕質(zhì)石材表觀密度＜1800kg/m3用作墻體材料2、重質(zhì)石材表觀密度＞1800kg/m3用作基礎(chǔ)材料4:58:02PMPage:202.3石材的技術(shù)性質(zhì)1:01:46PMPage:212.3.1物理性質(zhì)(2)吸水性

石材的吸水性與其孔隙率及孔隙特征有關(guān)。

1、開口孔隙易被水浸入，閉口孔隙，水不易浸入。

2、孔隙特征相同的石材，孔隙率越大，則吸水率越高。3、石材的吸水性與其中礦物的親水性有關(guān)。

4、石材的吸水性與飽和系數(shù)大小有關(guān)。

5、低吸水性巖石和高吸水性巖石劃分標(biāo)準(zhǔn)。

6、吸水性對石材的強(qiáng)度和耐水性有很大的影響。4:58:02PMPage:212.3.1物理性質(zhì)1:01:46PMPage:22(3)耐水性

石材的耐水性以軟化系數(shù)表示。根據(jù)軟化系數(shù)大小，可將石材分為高、中、低三個(gè)等級。參考1.2.3區(qū)別和材料耐水性劃分的差異。(4)抗凍性

石材在飽水狀態(tài)下能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)(強(qiáng)度降低值不超過25％，質(zhì)量損失不超過5％，無貫穿裂縫)表示。吸水率＜0.5％的石材認(rèn)為是抗凍型材料。(5)耐熱性

耐高溫破壞的特性，與其化學(xué)成分及礦物組成有關(guān)。(4)導(dǎo)熱性與其致密程度有關(guān)，注意其單位。4:58:02PMPage:22(3)耐水性1:01:46PMPage:232.3.2力學(xué)性質(zhì)(1)抗壓強(qiáng)度

以三個(gè)邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強(qiáng)度平均指表示。共分為九個(gè)等級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。

1、礦物組成對石材抗壓強(qiáng)度有一定的影響。

2、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對抗壓強(qiáng)度也有很大的影響。(2)沖擊韌性

天然石材是典型的脆性材料，其沖擊韌性一般較弱?；仡檹椥耘c塑形，脆性與韌性的區(qū)別。立方體邊長(mm)2001501007050換算系數(shù)1.431.281.141.000.864:58:02PMPage:232.3.2力學(xué)性質(zhì)立方1:01:46PMPage:242.3.2力學(xué)性質(zhì)(3)硬度

取決于礦物組成的硬度和構(gòu)造。凡是由致密、堅(jiān)硬礦物組成的石材，其強(qiáng)度就高。以莫氏硬度表示。莫氏硬度是用金剛鉆針刻畫痕跡的深度表示?；癁?，金剛石為10，是相對硬度。常用于野外地質(zhì)考察，指甲硬度為2.5，鋼刀硬度為5.5。(4)耐磨性

石材在使用條件下抵抗摩擦、邊緣剪切及沖擊等復(fù)雜作用的性質(zhì)。

組成礦物越堅(jiān)硬，構(gòu)造越致密，抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性越高，則石材的耐磨性越好。4:58:02PMPage:242.3.2力學(xué)性質(zhì)1:01:46PMPage:252.3.3工藝性質(zhì)

指開采和加工過程的難易程度及可能性。(1)加工性

指對巖石劈解、破碎與鑿琢等加工工藝的難易程度。強(qiáng)度、硬度、韌性較高的石材不易加工；質(zhì)脆粗糙，顆粒交錯(cuò)，層狀或片狀構(gòu)造以及風(fēng)化巖石，難以滿足加工要求。(2)磨光性

巖石能否磨成光滑表面的性質(zhì)。致密均勻細(xì)粒的巖石磨光性較好。(3)抗鉆性

巖石鉆孔時(shí)其難易程度的性質(zhì)。4:58:02PMPage:252.3.3工藝性質(zhì)1:01:46PMPage:262.4天然石材的破壞及防護(hù)

(1)影響因素

首先回憶影響材料耐久性的因素有哪些？(2)水的作用水是石材破壞的主要原因，它能軟化并加劇其凍害，且能與有害氣體合成酸，使石料發(fā)生分解與溶蝕。(3)防護(hù)措施合理選材防止破壞的關(guān)鍵表面處理涂刷憎水性涂料(金屬皂、石蠟等)，并隔絕空氣。4:58:02PMPage:262.4天然石材的破壞及1:01:46PMPage:27附錄4:58:02PMPage:27附錄1:01:46PMPage:28花崗巖屬于巖漿巖，指由石英、長石、及少量云母和暗色礦物（橄欖石類、輝石類、角閃石類及黑云母等）組成的全晶質(zhì)的巖石。技術(shù)特性為表觀密度大，達(dá)到2700kg/m3；抗壓強(qiáng)度高，可達(dá)120至250MPa；抗凍性好，可達(dá)100至200次凍融循環(huán)；吸水率??；耐磨性好；耐久性相當(dāng)高，使用年限為75至200年；耐火型較差。用途為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、閘壩、橋墩、勒腳及紀(jì)念性建筑物等。4:58:02PMPage