第二章 天然石材

1、内容： 常用天然岩石 天然石材的技术性质、加工、选用 第二章 石 材2.1 天然石材 天然石材是最古老的建筑材料之一。世界 上许许多著名的古建筑多由天然石材建造而 成。具有强度高、装饰饰性好、耐久性高、 来源广等特点。 随着现现代石材开采和加工技术术的进进步，使 得石材在现现代建筑中，特别别是在建筑装饰饰 中得到了广泛的应应用。 Construction Materials古罗马罗马 斗兽场兽场Construction Materials斗兽场兽场Construction Materials开罗罗法老胡夫金字塔Construction Materials圣彼得大教堂Construction Materials石 砌 的 山 道凡由天然岩石开采的，经加工或未加工的石材，统称为天然石材。 人类对天然石材的使用有着悠久的历史，古埃及的金字塔、太阳神神庙，中国 隋唐时代的石窟、石塔，赵州永济桥，明、清故宫宫殿的汉白玉、大理石基座 、栏杆，都是具有历史代表性的石材建筑。在现代建筑中，北京人民英雄纪念 碑、毛主席纪念堂、人民大会堂、北京火车站等，都是使用石材的典范，石材 被公认为是一种优良的土木工

2、程材料，被广泛应用于土木工程中。天然石材具有以下的优点。(1) 蕴藏量丰富、分布广，便于就地取材。(2) 石材结构致密，抗压强度高，大部分石材的抗压强度可达到100MPa以上 。(3) 耐久性好，使用年限一般可达到百年以上。(4) 装饰性好。石材具有纹理自然、质感稳重、肃穆和雄伟的艺术效果。(5) 耐水性好。(6) 耐磨性好。但石材也有自身不易克服的缺点，主要缺点是自重大，质地坚硬，加工困难 ，开采和运输不方便。石材的应用范围 1. 装饰材料 2. 结构材料 3. 混凝土中的集料 4. 其它材料，如陶瓷、玻璃、石灰、水 泥等烧结材料的原料Construction Materials天然石材的分类类按用途，天然石材可分下列几类类： 1. 结结构用石材用作建筑物的墙墙、柱、 拱、过过梁，以及基础础、勒脚等； 2. 构造用石材用作栏栏杆、护护坡、渠道 、屋面等； 3. 装饰饰用石材用作建筑物立面及室内的 饰饰面材料，包括墙墙面、柱面、地面、 雕刻、花饰饰等；Construction Materials天然石材的分类类4. 耐磨用石材主要用作室外地坪、台阶阶 踏步、路边边石、路面以及工业业建筑

3、的 车间车间 地面、某些工业设备业设备 的耐磨衬衬板 等； 5. 混凝土、砂浆浆及其它人造石材的骨料 砂、卵石、碎石、各种石渣等； 6. 建筑材料用原料用于生产砖产砖 瓦、陶瓷 、玻璃、铸铸石、石灰、石膏、水泥、无 机绝热绝热 材料等的原材料。天然石材 天然石材：指从天然岩石中采得的毛石，或经加工制成的石块、石板及其定型制品等。优点：抗压强度高、耐久性好、生产成本低等。是古今土木建筑工程的主要建筑材料。工程砌筑石材 1.工程对砌筑石材的要求（）石材尺寸规格常用的砌筑石材有毛石和料石。毛石为不规则形，但毛石的中间厚度不小于15，至少有一个方向的长度不小于30，平毛石应有两个大致平行的面。料石宽度和厚度均不宜小于20，长度不宜大于厚度的倍，形状应大致呈六面体。 （）石材抗压强度根据边长70立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为：10、15、20、30、40、50、60、80、100共九个等级。 （）石材耐水性石材的耐水性用软化系数K表示。高耐水性石材，其软化系数为k0.90,中耐水性石材，其软化系数为0.70.9, 低耐水性石材, 其软化系数为k0.60.7。石材抗冻性n 试件在规定

4、的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于的石材方为合格。n 对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、吸水性或抗冲击性。 n 决定石材上述技术性质的因素有：矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度等。n 常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。 （）石材抗压强度 根据边长70立方体试件的抗压强度， 砌筑石材的强度等级分为10、15 、20、30、40、50、 60、80、100共九个等级。 （）石材耐水性 石材的耐水性用软化系数K表示。高耐水性石材，其 软化系数为K0.90, 中耐水性石材，其软化系数为0.7 0.9, 低耐水性石材, 其软化系数为0.60.7。 () 石材抗冻性 试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的 ）贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于 的石材方为合格。 对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、 吸水性或抗冲击性。 决定石材上述技术性质的因素有 ：矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度 等。 常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。n装饰石材天然大理石天然大理石是石灰岩或白云岩在

5、地壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。 纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰 中得以广泛应用。缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。 大理石抗压强度较高，但硬度并不太高 ，易于加工雕刻与抛光。由于这些优点 ，使其在工程装饰中得以广泛应用。当 大理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性 雨水冲刷时，可能使大理石表面的某些 物质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影 响装饰效果，因此大理石多用于室内装 饰。建筑用天然花岗石由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩，是全晶质岩石。主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色：呈灰色、黄色、蔷

6、薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质， 抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。优点：比大理石密度大，密度为23002800/3，抗压强度高达120250MPa。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。 例:选用天然石材的原则是什么？为什么一般大理 石板材不宜用于室外？ 解 选用天然石材时应满足以下几方面的要求： 1适用性。是指在选用建筑石材时，应针对建筑 物不同部位，选用满足技术要求的石材。如对于结 构用石材，主要要求指标是石材的强度、耐水性、 抗冻性等；饰面用石材，主要技术要求是尺寸公差 、表面平整度、光泽度和外观缺陷等； 经济性。由于天然石材自重大，开采运输不方 便，故应贯彻就地取材原则，以缩短运距，降低成 本。同时，天然岩石雕琢加工困难，加工费工耗时 ，成本高。一些名贵石材，价格高昂，因此选材时 必须予以慎重考虑。 2.色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调 ，其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选 用天然石材时，必须认真考

7、虑所选石材的颜 色与纹理，力争取得最佳装饰效果。 天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长 期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时， 可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而 失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此一般 大理石板材不宜用于室外装饰。第一节 常用的岩石 岩石 ： 一 、岩石按其成因不同可以分为 三大类 火成岩、沉积岩、变质岩，其种 类、特点、用途见表13-1Construction Materials一、岩浆浆岩岩浆浆岩又称火成岩，是地壳内的 熔融岩浆浆在地下或喷喷出地面后冷凝 而成的岩石。依形成条件，岩浆浆岩 可分为为：深成岩、喷喷出岩、火山岩 。 建筑中常用的岩浆浆岩： 花岗岗岩 玄武岩、辉绿辉绿 岩 火山灰、浮石、凝灰岩 岩石 种类类常用岩 石特 点用 途火成岩花岗岩表观密度2500-2800Kg/m3 、抗压强度120- 250MPa、孔隙率小、 吸水率低、耐磨性好、 耐久性高、呈灰白色建筑物基础、闸坝、台阶、勒 脚、路面、混凝土骨料、设 备衬里辉率岩表观密度2900-3300Kg/m3 、抗压强度200- 350MPa、有较高的耐 酸性、韧性、抗风化性 好、呈绿色饰面材料

8、、混凝土骨料、化工 设备衬 里玄武岩表观密度2900-3300Kg.m3 、抗压强度250- 500MPa、结构细密、 强度高、硬度大、颜色 较深高强混凝土骨料、道路路面沉积积岩石灰岩表观密度2600- 2800Kg.m3、抗压强 度80-160MPa、孔隙率 和吸水率大，耐久性 差、呈灰白色砌筑基础、桥墩、墙身、阶石 及路面、混凝土骨料、生 产石灰和水泥原料砂岩由直径0.1-0.2mm砂粒经 天然胶结而成，性能 波动大、抗压强度5- 200MPa，有灰黄褐色 、白色建筑物基础、勒脚、墙身、衬 面、踏步变质变质 岩大理岩表观密度2600-2700Kg/m3 ，抗压强度100- 310MPa，质地致密而 硬度大，容易加工，有 雪白、灰、绿、黑、玫 瑰、粉红、黄、红色地面、墙面、柱面、柜台、 栏杆、踏步石英岩由硅质砂岩变质而成，结 构均匀致密，抗压强度 250-400MPa,耐久性能 好，硬度高、加工困难建筑物基础、勒脚、栏杆、 踏步，可作耐酸材料、耐 火材料和玻璃的原料片麻岩由花岗岩变质而成，垂直 于片理的抗压强度为 120-250MPa，沿片理易 于开采和加工，易风化碎石、块石、人行道

9、石板 二 、天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物 称为造岩矿物 1、石英 是二氧化硅（SiO2）晶体的总称。无色 透明至乳白色， 密度为2.65g/cm3，莫氏硬度为7，非常坚硬、强 度高，化学稳定性及耐久性高。但受热时（573 以上），因晶型转变会产生裂缝，甚至松散。 强度高、耐久性高，但低于 2 长石 是长石族矿物的总称，包括正长石、斜长 石等，为钾、 钠、钙等的铝硅酸盐晶体。密度为2.52.7，莫氏 硬度为6。坚硬、强度高、耐久性高，但低于石英 ，具有白、灰、红、青等多种颜色。长石是火成 岩中最多的造岩矿物，约占总量的2/3。 3 、角闪石、辉石、橄榄石 为铁、镁、钙等硅酸盐的晶体 。密度 为33.6g/cm3，莫氏硬度为57。强度高、韧性好、耐久 性好。具有多种颜色，但均为暗色，故也称暗色矿物。 4 、方解石 为碳酸钙晶体（CaCO3）。白色，密度2.7 g/cm3，莫氏 硬度为3。强度较高，耐久性次于上述矿物，遇酸后分解 。 5 、白云石 为碳酸钙与碳酸镁的复盐晶体（CaCO3 MgCO3）。白色， 密度为2.9g/cm3，莫氏硬度为4。强度、耐酸腐蚀性及耐久 性略高于方解石，遇酸时分解。 6 、黄铁矿 为二硫化铁晶体（FeS2）。金黄色，密度为 5g/cm3，莫 氏硬度为67。耐久性差，遇水和氧生成游离硫酸，且体 积膨胀，并产生锈迹。黄铁矿为岩石中有害矿物。 7、 云母 是云母族矿物的总称，为片状的含水复 杂硅铝酸盐晶体。 密度为2.73.1g/cm3，莫氏硬度为23。具有极 完全解理（矿物在外力等作用下，沿一定的结晶 方向易裂成光滑平面的性质称为解理，裂成的平 面称为解理面），易裂成薄片，玻璃光泽，耐久 性差，具有无色透明、白色、绿色、黄色、黑色 等多种颜色。云母的主要种类为白云

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