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1、1,第 2 章 天然石材,何富强 E-mail: 电话：13235929023 厦门理工学院土木工程与建筑系,建筑材料学,2 天然石材,掌握建筑工程中常用石材的品种和应用范围。了解常用岩石的形成及其结构、构造、性质和主要用途。,本章提要,本 章 内 容,2.1 建筑中常用的岩石 2.2 石材,2.1 建筑中常用的岩石,岩石是由各种不同的地质作用所形成的天然固态矿物的集合体，具有一定的化学成分、矿物成分、结构和构造。 由单一矿物组成的岩石叫单矿岩。如石灰岩主要是由方解石(结晶CaCO3)组成的单矿岩。 由两种或多种矿物组成的岩石叫多矿岩。如花岗岩是由长石、石英、云母等矿物组成的多矿岩。,岩石的
2、性质是由矿物的特性、结构、构造等因素决定的。 所谓岩石的结构，是指矿物的结晶程度、结晶大小、形态及相互排列关系，如玻璃状、细晶状、粗晶状、斑状、纤维状等。 岩石的构造是指矿物在岩石中的排列及相互配置关系，如致密状、层状、片状、流纹状等。 天然岩石按地质成因可分为火成岩、沉积岩、变质岩三大类。,2.1.1 火成岩,火成岩也称岩浆岩，由地壳深处熔融岩浆上升冷却而成，具有结晶结构而没有层理。根据生成条件的不同，岩浆岩可分为以下三类。,2.1.1.1 深成岩,深成岩是岩浆在地表深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢冷却而形成的岩石。 其特点是结晶完全、晶粒明显可辨、构造致密、表观密度大、抗压强度高、吸水率小
3、、抗冻及耐久性好。,喷出岩是岩浆喷出地表冷凝而成。 由于冷却较快，大部分结晶不完全呈细小结晶状。岩浆中所含气体在压力骤减时会在岩石中形成多孔构造。 建筑中用到的喷出岩有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。玄武岩和辉绿岩可作为耐酸和耐热材料，还是生产铸石和岩棉的原料。,2.1.1.2 喷出岩,火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中急速冷却而形成的多孔散粒状岩石，多呈玻璃质结构，有较高的化学活性。如火山灰、火山渣、浮石等。 火山凝灰岩是由散粒状岩石层受到覆盖层压力作用胶结成的岩石。 火山灰可用作生产水泥时的混合材料。浮石是配制轻混凝土的一种天然轻骨料。火山凝灰岩容易分割，可用于砌筑基础、墙体等。,2.1.1.3
4、 火山岩,沉积岩也称水成岩，是各种岩石经风化、搬运、沉积和再造岩作用而形成的岩石。 沉积岩呈层状构造，孔隙率和吸水率大，强度和耐久性较火成岩低。但因沉积岩分布广容易加工，在建筑上应用广泛。 沉积岩按照生成条件分为三类。,2.1.2 沉积岩,机械沉积岩是岩石风化破碎以后又经风、雨、河流及冰川等搬运、沉积、重新压实或胶结作用，在地表或距地表不太深处形成的岩石，主要有砂岩、砾岩、角砾岩和页岩等。 砂岩是由砂粒经胶结而成。由于胶结结构和致密程度的不同，性能差别很大。 砾岩和角砾岩的构成和性能与砂岩相似。 页岩由粘土沉积而成，呈页片状，强度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料。,2.1.2.1 机械沉积岩
5、,化学沉积岩是岩石中的矿物溶于水后，经富集、沉积而成的岩石，如石膏、白云岩、菱镁矿j及某些石灰岩等。 石膏的化学成分为CaSO42H2O，是烧制建筑石膏和生产水泥的原料。白云岩的主要成分是白云石CaCO3MgCO3，其性能接近于石灰岩。菱镁矿的化学成分为MgCO3，是生产耐火材料的原料。,2.1.2.2 化学沉积岩,生物沉积岩是海生动植物的遗骸，经分解、分选、沉积而成的岩石。如石灰岩、硅藻土等。 石灰岩的主要成分为方解石(CaCO3)，常含有白云石、菱镁矿、石英、蛋白石、含铁矿物和粘土等。 硅藻土是由硅藻的细胞壁沉积而成。富含无定形SiO2、浅黄色或浅灰色、质软而轻，多孔，易磨成粉末，有极强的
6、吸水性。,2.1.2.3 生物沉积岩,变质岩是地壳中原有的岩石在地质运动过程中受到高温、高压的作用，在固态下发生矿物成分、结构构造和化学成分变化形成的新岩石。 建筑中常用的变质岩有大理岩、蛇纹岩、石英岩、片麻岩、板岩等。,2.1.3 变质岩,大理岩也称大理石，是由石灰岩、白云岩经变质而成的具有细晶结构的致密岩石。 大理岩在我国分布广泛，而以云南大理最负盛名。大理岩表观密度为26002700kg/m3，抗压强度较高，达100300MPa。大理岩质地密实但硬度不高，易于加工，可用于石雕或磨光成镜面。纯大理岩为白色，若含有不同杂质呈灰色、黄色、玫瑰色、粉红色、红色、绿色、黑色等多种色彩和花纹，是高级
7、装饰材料。,2.1.3.1 大理岩,蛇纹岩是由岩浆岩变质而成的岩石，呈绿、暗灰绿、黄等色。 结构致密，硬度不大，易于加工，有树脂或蜡状光泽。岩脉中成纤维状者称蛇纹石棉或温石棉，是常用的绝热材料。,2.1.3.2 蛇纹岩,石英岩是由硅质砂岩变质而成，质地均匀致密，硬度大，抗压强度高达250400MPa，加工困难，但耐久性强。 石英岩板材可用作重要建筑的饰面材料或地面、踏步、耐酸衬板等。,2.1.3.3 石英岩,片麻岩是由花岗岩等火成岩变质而成。其矿物成分与花岗石相近，具有片麻状构造。垂直于片理方向抗压强度为120200MPa，沿片理方向易于开采加工。 吸水性高，抗冻性差，通常加工成毛石或碎石，用
8、于不重要的工程。,2.1.3.4 片麻岩,板岩是由页岩或凝灰岩变质而成。板岩构造细密呈片状，易于剥裂成坚硬的薄片状。 其强度、耐水性、抗冻性均高，是一种天然的屋面材料，可用于园林建筑。,2.1.3.5 板岩,2.2 石材,石材的表观密度与其矿物组成、孔隙率等因素有关。表观密度大的石材孔隙率小、抗压强度高、耐久性好。 密度极其相似，介于2500-2700。按照表观密度的大小可将石材分为： 重质石材 表观密度1800kg/m3； 轻质石材 表观密度1800kg/m3。,2.2.1 石材的主要技术性质,2.2.1.1 表观密度,石材的强度等级分为9个：MU100、MU80、MU60、MU50、MU4
9、0、MU30、MU20、MU15和MU10。 它是以3个边长为70mm的立方体试块的抗压强度平均值确定划分的。,2.2.1.2 强度等级,石材的硬度取决于组成矿物的硬度和构造，硬度影响石材的易加工性和耐磨性。石材的硬度常用莫氏硬度表示，它是一种刻划硬度。 各莫氏硬度级的标准矿物如表2.1所列。,2.2.1.3 硬度,表2.1 矿物的莫氏硬度表,毛石也称片石，是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。根据平整程度又将其分为乱毛石和平毛石两类。 (1)乱毛石 形状不规则，一般高度不小于150mm，一个方向长度达300400mm，重为2030kg。 (2)平毛石 是由乱毛石略经加工而成。基本上有6个
10、面，但表面粗糙。,2.2.2 石材的品种与应用,2.2.2.1 毛石,料石是由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，再略经凿琢而成。 根据表面加工的平整程度分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。 (1)毛料石 外形大致方正，一般不加工或稍加修整，高度不小于200mm，长度为高度的1.53倍。叠砌面凹凸深度不大于25mm。,2.2.2.2 料石,(2)粗料石 高度和厚度都不小于200mm，且不小于长度的1/4，叠砌面凹凸深度不大于20mm。 (3)半细料石 规格尺寸同上，叠砌面凹凸深度不大于15mm。 (4)细料石 规格尺寸同上，叠砌面凹凸深度不大于10mm。,用于建筑物内外墙面、柱面、地面
11、、栏杆、台阶等处装修用的石材称为饰面石材。 饰面石材从岩石种类分主要有大理石和花岗石两大类。 所谓大理石是指变质或沉积的碳酸盐类岩石，有大理岩、白云岩、石英岩、蛇纹岩等。 所谓花岗石是指可开采为石材的各类火成岩，有花岗岩、安山岩、辉绿岩、辉长岩、玄武岩等。,2.2.2.3 饰面石材,饰面石材的外形有加工成平面的板材，或者加工成曲面的各种定型件。 大理石饰面材料因主要成分碳酸钙不耐大气中酸雨的腐蚀，所以除了少数几个含杂质少、质地较纯的品种，如汉白玉、艾叶青等外，不宜用于室外装修工程，否则面层会很快失去光泽，并且耐久性会变差。而花岗石饰面石材抗压强度高，耐磨性、耐久性均高，不论用于室内或室外使用年限都很长。,色石渣也称色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花岗岩等石材经破碎筛选加工而成，作为骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石、斩假石等建筑物面层的装饰工程。 其规格品种和质量要求见表2.2。,2.2.2.4 色石渣,表2.2 色石渣的规格、品种及质量要求,