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1、建筑材料与构造,第二章 天然石材 第三章 胶凝材料,第二章 天然石材 第三章 胶凝材料,第二章 天然石材 石材是指从天然岩石体中开采未经加工或经加工制成块状、板状或特定形状的石材的总称。 石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。由于具有相当高的强度、良好的耐磨性和耐久性、较强的装饰性，并且资源丰富，易于就地取材 ，所以在现代建筑中应用仍十分广泛。,第二章 天然石材 第一节 岩石的形成及分类 第二节 建筑石材的技术性能 第三节 建筑上常用岩石 第四节 石材的加工类型及选用,岩石是构成地壳的主要物质。 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。,2
2、.1 岩石的形成及分类,按地质形成条件不同，通常可分为三大类，即岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。,2.1 岩石的形成及分类,2.1 岩石的形成及分类,1.火成岩 （岩浆岩 ） 火成岩又称岩浆岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。 根据岩浆冷却条件的不同，又分为：深成岩、喷出岩和火山岩。,玄武岩：喷出岩，即喷出地表迅速冷却而成，大部分结晶不完全。,火山灰：火山岩，即火山爆发，岩浆在空气中急速冷却。形成的玻璃质结构，表观密度小。,火山渣,浮石,常用的岩浆岩： 花岗岩 深成岩的一种，分布较广； 花岗岩构造致密，较小的孔隙率和吸水率； 较大的密度和抗压强度，耐酸； 耐火性能差； 优
3、良的装饰性能。,常用的岩浆岩： 玄武岩 喷出岩的一种； 由斜长石，橄榄石和辉石组成； 硬度高脆性大，抗风化能力强； 常用于高强混凝土的骨料，道路路面和水利工程。,2.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。,常用的沉积岩： 石灰石 石灰石：主要成分为CaCO3，主要矿物为方解石。 使用如下： 石灰岩是生产水泥和石灰的主要原料； 石灰岩块石可用于基础，墙身，台阶和路面，水利工程中可用于堤岸，护坡等； 石灰岩碎石是混凝土常用的骨料。,常用的沉积岩： 砂岩 由石英
4、砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成的岩石。主要矿物为石英。 其性质决定于胶结物的种类和胶结的致密程度。,砂岩浮雕,3.变质岩 变质岩是地壳中原有的各类岩石，在高温高压下，发生再结晶作用，矿物组成，结构发生部分或全部改变所形成新的岩石。 大理岩由石灰岩和白云岩变质而成：建筑饰面材料。 石英由砂岩变质而成：陶瓷和玻璃的主要原料。 深成岩变质后，性能变差。,常用的变质岩 (1)大理岩 (2)石英岩 (3)片麻岩,物理性能：表观密度；吸水性；导热性 力学性能：抗压强度；冲击韧性；硬度；耐磨性 装饰性能,2.2 建筑石材的技术性能,1、花岗岩 在建筑工程中，花岗岩是用得最多的一种岩石。 花岗岩可用
5、于基础、勒脚、柱子、踏步、地面和室内外墙面等。 经磨光后，色泽美观，装饰效果极好，是室内外主要的高级装修、装饰材料。,2.3 建筑中常用岩石,2、砂岩 硅质砂岩、钙质砂岩、铁质砂岩、泥质砂岩四类。 性能以硅质砂岩最佳，依次递减。 前三类应用于室内、外墙面和地面装饰。,2.3 建筑中常用岩石,3、大理岩 大理岩由石灰岩或白云岩变质而成。属等粒变晶结构，块状构造。 质地致密但硬度不大，加工容易，加工后的色彩美观，纹理自然，是优良的室内装饰材料。 大理岩不宜用作城市内建筑物的外部装饰。 大理岩主要用于室内墙地面、柱面、踏步等。,2.3 建筑中常用岩石,土木工程中用到的石材常加工为： 毛石 料石 板材
6、 颗粒,2.4 石材的加工类型及选用,2.3 石材的加工类型及选用,石材的加工类型 1、毛石 定义：是在采石场由爆破直接获得的石块。 应用：毛石可用于砌筑基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，乱毛石也可用作毛石混凝土的骨料。,石材的加工类型 2、料石 一般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩加工而成。 用于砌筑墙身、踏步、地坪、拱和纪念碑等；形状复杂的料石制品可用作柱头、柱基、窗台板、栏杆和其他装饰等。,石材的加工类型 3、板材 多为饰面材料，主要有花岗石和大理石。一般打磨成20mm厚。,其他：地坪和路面用石材，要求紧密耐磨，抗冻，抗冲击。 青石板 特点：来源广，硬度低，易劈，便于开采，具有一定的强度
7、和耐久性；颜色多为豆青色和深豆青色带灰白结晶颗粒等多种。 应用：可用于建筑物墙裙、地坪铺贴以及庭园栏杆、台阶等，具有很好的立体感、怀旧感、古建筑风格。,2.3 石材的加工类型及选用,2.3 石材的加工类型及选用,石材的选用原则 在建筑施工和设计中，石材的选用主要根据适用性、经济性、安全性这三个原则。 适用性：承重构件（抗压强度）；围护结构（绝热性能）；用作地面、台阶、踏步等（坚韧耐磨） 经济性：运输方便（就地取材） 安全性：天然石材中含镭、钍、铀三种放射性元素，在衰变过程中会产生放射性物质氡气。按放射指标限量标准分为A、B、C类。B类不可用于民用建筑工程内部装饰，工业可用（因其空间较大），C类
8、只可用于室外饰面工程。,第二章 天然石材 第三章 胶凝材料,第三章 胶凝材料 胶凝材料：在土木过程中，能将各种散粒矿质材料或块状材料粘结成为一个整体的材料。 分类： 有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶 无机胶凝材料：气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料,第三章 胶凝材料 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化、保持或持续发展强度的无机胶凝材料。 常用：石灰、石膏、水玻璃等。 特点：在水中不凝结，也基本没有强度。即使在潮湿环境中强度也很低，通常不宜使用。 水硬性胶凝材料：不仅在空气中而且在水中能更好地硬化，并保持和发展其强度(各种水泥)。,3.1 石灰,主要原料：石灰石、白云石、白垩、贝壳等。 石灰熟化（消化）
9、：工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为熟(消)石灰氢氧化钙的过程。 特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热。,3.1 石灰,石灰硬化：石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程来完成的：结晶作用（干燥硬化）和碳化作用（碳化硬化）。 特点： 结晶自里向表，碳化自表向里 速度慢（通常需要几周的时间） 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）,3.1 石灰,技术特性 保水性和可塑性：水泥砂浆 硬化过程缓慢：二氧化碳稀薄，表面外壳 硬化时体积收缩大：掺入砂、纸筋等以减少收缩、提高抗裂能力 硬化后强度低 易受潮不宜存放 耐水性差,3.1 石灰,工程应用 石灰乳：廉价涂料 石灰砂浆 石灰土（灰土）
10、：低档基础及面层材料 三合土：常用于建筑物基础、路面的垫层 硅酸盐制品：灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等,3.2 石膏,以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。 硬石膏：生产硬石膏水泥 天然石膏：生产建筑石膏,3.2 石膏,凝结硬化 建筑石膏的水化反应 建筑石膏的凝结：浆体的稠度逐渐增大，可塑性逐渐减小。 建筑石膏的硬化：终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也不断增大，直至水分完全蒸发。,3.2 石膏,技术性能 强度 细度 凝结时间（初凝、终凝）,3.2 石膏,性能特点 凝结硬化速度快 硬化时体积膨胀 轻
11、质多孔，但强度低 保温、隔热、吸声、吸湿能力强：硬化过程中 防火性好 耐水性差 装饰性及可加工性好,3.2 石膏,主要用途 配制石膏砂浆及粉刷石膏； 制作各种保温、吸声、防火制品：石膏板、石膏砌块等。如：吊顶、隔板 制作各种装饰制品 制作建筑雕塑和模型等 生石膏可作为水泥生产原料,3.3 水泥,世界上水泥的品种已达200多种。解放后，我国水泥产量快速上升，1985年我国水泥产量已跃居世界第一位，品种亦达70多种。现在已有100余种。 我国常用的五大品种 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥,水泥凝结硬化过程的各个阶段是交错进行的。,3.3 水泥,影响
12、水泥凝结硬化的主要因素 水泥的熟料矿物组成：水化速度快，早强高 石膏的掺量：调节水泥凝结硬化速度 水泥浆的水灰比：大，初期水化反应充分 龄期 （养护时间）：28天 环境温度和湿度 ：提高温度加速硅酸盐水泥早期水化，早强快 水泥养护：保持水泥浆温度和湿度的措施。,3.3 水泥,凝结时间：包括初凝时间和终凝时间 初凝时间：开始失去可塑性 终凝时间：完全失去可塑性 初凝的时间不宜过快：不得早于45分钟 终凝时间又不宜过迟：不得迟于6.5小时 凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。,3.3 水泥,体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 硬化过程不均匀体积变化，导致水
13、泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。 水泥安定性不良的原因： 熟料中游离氧化钙过多。 熟料中游离氧化镁过多。 石膏掺量过多。,3.3 水泥,水泥强度 将水泥、标准砂及水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4416cm的试件，在标准温度（201）的水中养护，测定其抗折及抗压强度。,3.3 水泥,硅酸盐水泥的特性 强度等级高、强度发展：重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程；早期强度要求高和冬季施工。 抗冻性好：孔隙率小，密实；早强高；适用于反复冻融工程。 耐腐蚀性差：不宜用于海水、矿物水等腐蚀性作用的工程。 耐热性较差：高温下脱水和分解，结构遭受破坏。 水化热高：不宜用于大体积混凝土工程中。,3.3 水泥,五种通用水泥的性能特点及应用,天然岩石的组成与分类 石材的加工类型及选用 石灰的主要用途 建筑石膏的主要用途 硅酸盐水泥的主要特性,思考题,