建筑材料

浙江樹人大學第二章天然石材第一節巖石的形成及分類第二節建筑石材的技術性能第三節建筑上常用巖石第四節石材的加工類型及選用浙江樹人大學定義：石材是指從天然巖石體中開采未經加工或經加工制成塊狀、板狀或特定形狀的石材的總稱?！?天然石材石材是使用歷史最悠久的建筑材料之一。由于其具有相當高的強度、良好的耐磨性和耐久性、較強的裝飾性，并且資源豐富，易于就地取材，所以在現代建筑中應用仍十分廣泛趙州橋廣州圣心大教堂現在是遠東地區惟一最大的石結構天主教建筑，也是全球四大全石結構哥特式教堂建筑之一，1996年才被國家文物局公布為全國重點文物保護單位。1990年國家建設部、國家文物局、中國建筑學會核定為全國近代優秀建筑單位。由于教堂的全部墻壁和柱子都是用花崗巖石砌筑，所以稱之為“石室”或“石室耶穌圣心堂”。

§2天然石材埃及金字塔§2天然石材古羅馬斗獸場古羅馬斗獸場各種天然石材巖石是構成地殼的主要物質，是由各種不同的地質作用所形成的天然固態礦物的集合體，具有一定的化學成分、礦物成分、結構和構造。§2.1巖石的形成及分類一、造巖礦物

礦物是具有一定化學成分和一定結構特征的天然化合物和單質的總稱。

巖石是礦物的集合體，組成巖石的礦物稱為造巖礦物。由單礦物組成的巖石叫單礦巖。如白色大理石，它是由方解石或白云石組成。

§2.1巖石的形成及分類由兩種或兩種以上的礦物組成的巖石叫多礦巖（又稱復礦巖）。如花崗巖，它是由長石、石英、云母及某些暗色礦物組成。自然界中的巖石大多以多礦巖形式存在。

巖石的性質由組成巖石各礦物的特性、結構、構造等因素決定。

建筑工程中常用巖石的主要造巖礦物見表2-1所示?！?.1巖石的形成及分類

表2-1建筑中常用巖石的主要造巖礦物§2.1巖石的形成及分類§2.1巖石的形成及分類石英§2.1巖石的形成及分類長石白云母黑云母云母角閃石輝石橄欖石§2.1巖石的形成及分類方解石白云石二、巖石按地質形成條件不同，通?？煞譃槿箢?，即巖漿巖（火成巖）、沉積巖和變質巖?！?.1巖石的形成及分類巖石的分類§2.1巖石的形成及分類1.火成巖（巖漿巖）

火成巖又稱巖漿巖，它是因地殼變動，熔融的巖漿由地殼內部上升后冷卻而成。巖漿巖根據巖漿冷卻條件的不同，又分為:

深成巖、噴出巖和火山巖

§2.1巖石的形成及分類(1)深成巖：地殼深處(形成深度在地表以下5km)，巖漿緩慢均勻的冷卻而形成。礦物全部是晶體。如花崗巖，正長巖，閃長巖§2.1巖石的形成及分類花崗巖正長巖閃長巖輝長巖(2)噴出巖：噴出地表迅速冷卻而成，大部分結晶不完全。有玄武巖，安山巖等。§2.1巖石的形成及分類玄武巖玄武巖輝綠巖安山巖(3)火山巖：火山爆發，巖漿在空氣中急速冷卻。形成的玻璃質結構，表觀密度小。有火山灰，火山砂等?！?.1巖石的形成及分類火山灰火山渣浮石凝灰巖常用的巖漿巖：(1)花崗巖·深成巖的一種，分布較廣·花崗巖構造致密，較小的孔隙率和吸水率·較大的密度和抗壓強度，耐酸·耐火性能差·優良的裝飾性能§2.1巖石的形成及分類(2)玄武巖·噴出巖的一種·由斜長石，橄欖石和輝石組成。·硬度高脆性大，抗風化能力強·常用于高強混凝土的骨料，道路路面和水利工程§2.1巖石的形成及分類(3)浮石，火山灰·火山巖的一種·浮石是顆粒狀的火山巖。可作為輕混凝土的骨料。·火山灰是粉狀火山巖。能與石灰反應生成水硬性膠凝材料。可作為水泥的混合材和混凝土的外摻料?！?.1巖石的形成及分類2.沉積巖

也稱水成巖，是各種巖石經風化、搬運、沉積和再造巖作用而形成的巖石。沉積巖呈層狀構造，孔隙率和吸水率大，強度和耐久性較火成巖低。但因沉積巖分布廣容易加工，在建筑上應用廣泛?！?.1巖石的形成及分類(1)機械沉積巖是巖石經自然風化而松散破碎后，經風力，水流，冰川等的搬運，沉積，重新壓實而成的巖石，砂巖和頁巖等屬于這一類。(2)化學沉積巖是巖石中易溶于水的礦物，經聚集沉積而成的巖石，有石膏，白云巖和菱鎂石等。(3)生物沉積巖是各種生物死亡后的殘骸沉積而成的巖石，有白堊，硅藻土等?！?.1巖石的形成及分類沉積巖按照生成條件分為三類：常用的沉積巖：·石灰石：主要成分為CaCO3，主要礦物為方解石。使用如下：石灰巖是生產水泥和石灰的主要原料；(2)石灰巖塊石可用于基礎，墻身，臺階和路面，水利工程中可用于堤岸，護坡等；(3)石灰巖碎石是混凝土常用的骨料。§2.1巖石的形成及分類常用的沉積巖：·砂巖：由石英砂或石灰巖等細小碎屑經沉積并重新膠結而成的巖石。主要礦物為石英。其性質決定于膠結物的種類和膠結的致密程度。1.硅質砂巖2.鈣質砂巖3.鐵質砂巖§2.1巖石的形成及分類砂巖砂巖浮雕頁巖3.變質巖1.變質巖的形成變質巖是地殼中原有的各類巖石，在高溫高壓下，發生再結晶作用，礦物組成，結構發生部分或全部改變所形成新的巖石。

大理巖由石灰巖和白云巖變質而成：建筑飾面材料。

石英由砂巖變質而成：陶瓷和玻璃的主要原料?！ど畛蓭r變質后，性能變差§2.1巖石的形成及分類常用的變質巖(1)大理巖(2)石英巖(3)片麻巖§2.1巖石的形成及分類一、物理性能（1）表觀密度 體積密度的大小常常間接的反映了石材的致密程度和孔隙的多少。一般情況下：同種石材表觀密度愈大，則抗壓強度愈高，吸水率愈小，耐久性、導熱性越好。

§2.2建筑石材的技術性能分類：按其表觀密度大小可分：重質石材：表觀密度≥1800kg/m3，主要用于建筑物的基礎、墻體、地面、路面、橋梁以及水上建筑物等輕質石材：表觀密度≤1800kg/m3，常用于墻體材料石材表觀密度越大，結構越致密，抗壓強度越高，吸水率越小，耐久性越好，導熱性也越好?！?.2建筑石材的技術性能一、物理性能（1）表觀密度 1）意義——吸水性對其強度與耐水性有很大影響。石材吸水后，會降低顆粒之間的黏結力，從而使強度降低，抗凍性變差，導熱性增加，耐水性、耐久性下降。2）分類：低吸水性、中吸水性、高吸水性巖石§2.2建筑石材的技術性能一、物理性能（1）吸水性（3）導熱性

用其導熱率表示。主要與其致密程度有關。巖石的比熱大于鋼材、混凝土、磚；巖石的導熱系數小于鋼材，大于混凝土和燒結磚。二、力學性能抗壓強度、沖擊韌性、硬度、及耐磨性等。

抗壓強度：石材的強度等級是按抗壓強度劃分的。

（1）試驗方法：用于砌體等的石材的抗壓強度采用邊長為50mm的標準立方體試塊進行測試，并以三個試件抗壓破壞強度的平均值表示。石材共分九個強度等級：從MU10、15、20、30、40、50、60、80、MU100§2.2建筑石材的技術性能（2）石材強度的物理意義 石材的抗壓強度與其礦物組成、結構、構造特征有密切的關系。如：組成花崗巖的主要礦物成分中石英是很堅強的礦物，其含量多，則花崗巖的強度也越高，而云母為片狀礦物，它含量多，則這種石材強度低。

巖石受力后的變形：屬非彈性變形?！?.2建筑石材的技術性能二、力學性能三、裝飾性能大理石面板花崗巖面板§2.2建筑石材的技術性能青石板§2.2建筑石材的技術性能三、裝飾性能銹條石§2.2建筑石材的技術性能三、裝飾性能§2.2建筑石材的技術性能三、裝飾性能花崗巖是巖漿巖中分布最廣的一種巖石，其主要造巖礦物有石英、長石、云母和少量暗色礦物，屬晶質結構，塊狀構造。花崗巖的顏色有深青、紫紅、淺灰和純黑等，色彩主要由長石的顏色所決定，因為花崗巖中長石的含量較多?；◢弾r堅硬致密，抗壓強度高，在120～250MPa之間，表觀密度在2600～2700kg／m3之間，孔隙率小（0.19%～0.36%），吸水率低（0.1%～0.3%），耐磨性好，耐久性高，使用年限可達數十年至數百年。在建筑工程中，花崗巖是用得最多的一種巖石?；◢弾r可用于基礎、勒腳、柱子、踏步、地面和室內外墻面等。花崗巖經磨光后，色澤美觀，裝飾效果極好，是室內外主要的高級裝修、裝飾材料?！?.3建筑上常用巖石一、花崗巖二、砂巖砂巖：硅質砂巖、鈣質砂巖、鐵質砂巖、泥質砂巖四類。性能以硅質砂巖最佳，依次遞減。前三類應用于室內、外墻面和地面裝飾。應用：都用于室內、外的墻面、地面?！?.3建筑上常用巖石三、石灰巖

石灰巖是沉積巖中的一種，屬晶質結構，層狀構造，主要造巖礦物是方解石。

質地致密的石灰巖，抗壓強度為20～120MPa表觀密度為2000～2600kg／m3。當石灰巖中粘土雜質超過3%～4%時，則抗凍性、耐水性顯著降低。硅質石灰巖強度高，硬度大，耐久性好。大部分石灰巖質地細密、堅硬，抗風化能力較強。

石灰巖分布甚廣，各地均有，采掘方便，加工容易。在建筑工程上，用于基礎、外墻、橋墩、臺階和路面，還可用作混凝土集料。石灰巖也是生產石灰、水泥和玻璃的主要原料。§2.3建筑上常用巖石四、大理巖大理巖抗壓強度高(100～300MPa)，表觀密度較大(2600～2700kg／m3)，純大理巖為白色，俗稱漢白玉，產量較少。。大理巖彩色花紋取決于雜質分布的均勻程度。大理巖質地致密但硬度不大（3～4），加工容易，經加工后的大理巖色彩美觀，紋理自然，是優良的室內裝飾材料。

大理巖由石灰巖或白云巖變質而成。屬等粒變晶結構，塊狀構造?！?.3建筑上常用巖石，因為城市的空氣中常含有二氧化硫，遇水后生成亞硫酸，然后變成硫酸，與大理巖中的碳酸鈣起反應，生成易溶于水的石膏，使其表面失去光澤，變為粗糙而多孔，失去了裝飾效果和降低了建筑性能大理巖不宜用作城市內建筑物的外部裝飾。大理巖主要用于室內墻面、柱面、地面、欄桿、踏步及花飾等。黃洞石五、其他巖石巖性：大理石產地：湖北§2.3建筑上常用巖石櫻花紅石材

黑白根黑金沙

濟南青

山東白麻

金鑲玉

廣西白

米白洞石

英國棕美國白麻

巖性：花崗巖產地：印度巖性：花崗巖產地：美國黃金鉆非鉆

巖性：花崗巖產地：沙特阿拉伯巖性：花崗巖產地：非洲西班牙米黃巖性：大理石產地：西班牙金花米黃巖性：大理石產地：土耳其灰木紋大理石

巖性：砂巖產地：山東瑪瑙黃虎皮紅啡網紋橙皮紅

土木工程中用到的石材常加工為毛石，料石，板材和顆粒等。§2.4石材的加工類型及選用§2.4石材的加工類型及選用一石材的加工類型

(一)毛石

定義：是在采石場由爆破直接獲得的石塊。

分類：按平整程度不同可分為

亂毛石和平毛石

應用：毛石可用于砌筑基礎、勒腳、墻身、堤壩、擋土墻等，亂毛石也可用作毛石混凝土的骨料。

定義：指由人工或機械開采出的較規則的六面體石塊，再略經鑿琢而成。

分類：根據表面加工的平整程度分為毛料石、粗料石、半細料石和細料石四種。一石材的加工類型

(一)料石

應用：料石一般由致密均勻的砂巖、石灰巖、花崗巖加工而成。用于砌筑墻身、踏步、地坪、拱和紀念碑等；形狀復雜的料石制品可用作柱頭、柱基、窗臺板、欄桿和其他裝飾等。一石材的加工類型

(一)料石 多為飾面材料，主要有花崗石和大理石。一般打磨成20mm厚?！?.4石材的加工類型及選用一