10:27:58PMPage:1第2章天然石材10:27:58PMPage:2天然石材從天然巖石中采得的毛石經過鋸、鑿、磨等機械加工所得的材料。一般性質

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

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、用于生產裝飾材料，護面材料，絕熱材料等。10:27:58PMPage:3地殼物質的組成與循環10:27:58PMPage:4巖漿巖漿巖沉積巖變質巖10:27:58PMPage:5巖石

由礦物組成，由各種不同的地質作用所形成的天然固態礦物的集合體。礦物

在地殼中受各種不同地質作用所形成的具有一定化學成分和一定結構特征的單質或化合物。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、結構和構造，同種巖石產地不同，其礦物組成和內部構造也不盡相同，其物理性質也有差異。分類根據生成條件，按地質分類法分為：巖漿巖、沉積巖、變質巖三類。10:27:58PMPage:6一、巖漿巖A

巖漿巖又稱火成巖，是由地殼內的巖漿冷凝而成，具有結晶構造而沒有層理。根據冷卻條件分為深成巖、噴出巖和火山巖。其結構、性質略有不同。10:27:58PMPage:7

由地表的各類巖石經自然界的風化作用破壞后被水流、冰川或風力搬運至不同的地方，再經逐層沉積并在覆蓋層的壓力作用或天然礦物膠結劑的膠結作用下重新壓實膠結而成的巖石。

二、沉積巖一、巖漿巖三、變質巖

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

強度、耐久性有提升有下降。

10:27:58PMPage:8巖石巖漿巖花崗巖玄武巖沉積巖礫巖砂巖頁巖石灰巖變質巖大理巖片麻巖用箭頭來表示類別關系增強減弱10:27:58PMPage: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，抗風化能力強，表觀密度為2900至3500kg/m3，抗壓強度為100至500MPa。

常用作高強度混凝土骨料，及鋪筑道路的路面。

10:27:58PMPage: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)石灰巖(limestone)俗稱灰石，是分布極廣的沉積巖。主要化學成分為CaCO3，主要礦物成分為方解石。表觀密度為2600至2800kg/m3，抗壓強度為20至160MPa，吸水率為2％至10％，黏土含量不超過3％至4％時，也具有較好的耐水性和抗凍性。作為構筑物基礎、墻身及路面等，其碎石常用作混凝土骨料，也是生產水泥和石灰的原料。10:27:58PMPage: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巖等細小碎屑經沉積并重新膠結而成。1、硅質砂巖（以氧化硅膠結而成），密度大、強度高、硬度大、加工困難。2、鐵質砂巖3、鈣質砂巖4、黏土質砂巖10:27:58PMPage: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砂巖變質而成。巖體均勻致密，抗壓強度大，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而成。呈片狀構造，各個方向的物理力學性質差異較大。此外，抗凍性差，易于風化。10:27:58PMPage:13玄武巖10:27:58PMPage:14大理巖10:27:58PMPage:15

石英巖10:27:58PMPage:1610:27:58PMPage: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；料石是由人工或機械開采出的較規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)顆粒狀石料根據大小形狀分為碎石、卵石、石渣三類。10:27:58PMPage:182.2.3石材的選用

在建筑設計和施工中，應根據適用性、經濟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性能是否能滿足使用要求。1、承重用的石材考慮強度等級、耐久性、抗凍性等2、圍護結構石材良好的絕熱性能3、地面、臺階石材堅硬耐磨4、裝飾用石材與環境的協調及可加工性5、特殊用途石材高溫、高濕、嚴寒條件的下耐久性、耐水性、抗凍性及耐化學腐蝕性。

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二、經濟性主要考慮是否需要長途運輸還是就地取材利用當地資源。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GB/T6566-2001《建筑材料放射性核素限量》分三類材料。10:27:58PMPage:202.3石材的技術性質2.3.1物理性質(1)表觀密度

表觀密度與礦物組成、孔隙率及含水率有關。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，則抗壓強度越高，吸水率越小，耐久性越強，導熱性越好。1、輕質石材表觀密度＜1800kg/m3用作墻體材料2、重質石材表觀密度＞1800kg/m3用作基礎材料10:27:58PMPage:212.3.1物理性質(2)吸水性

石材的吸水性與其孔隙率及孔隙特征有關。

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。

4、石材的吸水性與飽和系數大小有關。

5、低吸水性巖石和高吸水性巖石劃分標準。

6、吸水性對石材的強度和耐水性有很大的影響。10:27:58PMPage:22(3)耐水性

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

石材在飽水狀態下能經受的凍融循環次數(強度降低值不超過25％，質量損失不超過5％，無貫穿裂縫)表示。吸水率＜0.5％的石材認為是抗凍型材料。(5)耐熱性

耐高溫破壞的特性，與其化學成分及礦物組成有關。(4)導熱性與其致密程度有關，注意其單位。10:27:58PMPage:232.3.2力學性質(1)抗壓強度

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

1、礦物組成對石材抗壓強度有一定的影響。

2、結構與構造對抗壓強度也有很大的影響。(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。回顧彈性與塑形，脆性與韌性的區別。立方體邊長(mm)2001501007050換算系數1.431.281.141.000.8610:27:58PMPage:242.3.2力學性質(3)硬度

取決于礦物組成的硬度和構造。凡是由致密、堅硬礦物組成的石材，其強度就高。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。滑石為1，金剛石為10，是相對硬度。常用于野外地質考察，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雜作用的性質。

組成礦物越堅硬，構造越致密，抗壓強度和沖擊韌性越高，則石材的耐磨性越好。10:27:58PMPage:252.3.3工藝性質

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。強度、硬度、韌性較高的石材不易加工；質脆粗糙，顆粒交錯，層狀或片狀構造以及風化巖石，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。致密均勻細粒的巖石磨光性較好。(3)抗鉆性

巖石鉆孔時其難易程度的性質。10:27:58PMPage:262.4天然石材的破壞及防護

(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，使石料發生分解與溶蝕。(3)防護措施合理選材防止破壞的關鍵表面處理涂刷憎水性涂料(金屬皂、石蠟等)，并隔絕空氣。10:27:58PMPage:27附錄10:27:58PMPage: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）組成的全晶質的巖石。技術特性為表觀密度大，達到2700kg/m3；抗壓強度高，可達120至250MPa；抗凍性好，可達100至200次凍融循環；吸水率小；耐磨性好；耐久性相當高，使用年限為75至200年；耐火型較差。