第2章天然石材

1、1第 2 章 天然石材何富強(qiáng)E-mail: 電話2 天然石材天然石材掌握建筑工程中常用石材的品種和應(yīng)用范掌握建筑工程中常用石材的品種和應(yīng)用范圍。了解常用巖石的形成及其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、性圍。了解常用巖石的形成及其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、性質(zhì)和主要用途。質(zhì)和主要用途。 本章提要本章提要本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容2.1 建筑中常用的巖石建筑中常用的巖石2.2 石材石材2.1 建筑中常用的巖石建筑中常用的巖石巖石是由各種不同的地質(zhì)作用所形成的天然固態(tài)礦物的集合體，具有一定的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。由單一礦物組成的巖石叫單礦巖。如石灰?guī)r主要是由方解石(結(jié)晶CaCO3)組成的單礦巖。 由兩種

2、或多種礦物組成的巖石叫多礦巖。如花崗巖是由長石、石英、云母等礦物組成的多礦巖。 巖石的性質(zhì)是由礦物的特性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等因素決定的。所謂巖石的結(jié)構(gòu)，是指礦物的結(jié)晶程度、結(jié)晶大小、形態(tài)及相互排列關(guān)系，如玻璃狀、細(xì)晶狀、粗晶狀、斑狀、纖維狀等。巖石的構(gòu)造是指礦物在巖石中的排列及相互配置關(guān)系，如致密狀、層狀、片狀、流紋狀等。天然巖石按地質(zhì)成因可分為火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。 2.1.1 火成巖火成巖火成巖也稱巖漿巖，由地殼深處熔融巖漿上升冷卻而成，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)而沒有層理。根據(jù)生成條件的不同，巖漿巖可分為以下三類。 2.1.1.1 深成巖深成巖深成巖是巖漿在地表深處受上部覆蓋層的壓力作用，緩慢冷卻而

3、形成的巖石。其特點(diǎn)是結(jié)晶完全、晶粒明顯可辨、構(gòu)造致密、表觀密度大、抗壓強(qiáng)度高、吸水率小、抗凍及耐久性好。 噴出巖是巖漿噴出地表冷凝而成。由于冷卻較快，大部分結(jié)晶不完全呈細(xì)小結(jié)晶狀。巖漿中所含氣體在壓力驟減時(shí)會(huì)在巖石中形成多孔構(gòu)造。建筑中用到的噴出巖有玄武巖、輝綠巖、安山巖等。玄武巖和輝綠巖可作為耐酸和耐熱材料，還是生產(chǎn)鑄石和巖棉的原料。2.1.1.2 噴出巖噴出巖火山巖是火山爆發(fā)時(shí)，巖漿被噴到空中急速冷卻而形成的多孔散粒狀巖石，多呈玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，有較高的化學(xué)活性。如火山灰、火山渣、浮石等。火山凝灰?guī)r是由散粒狀巖石層受到覆蓋層壓力作用膠結(jié)成的巖石?；鹕交铱捎米魃a(chǎn)水泥時(shí)的混合材料。浮石是配制輕混凝

4、土的一種天然輕骨料?；鹕侥?guī)r容易分割，可用于砌筑基礎(chǔ)、墻體等。2.1.1.3 火山巖火山巖沉積巖也稱水成巖，是各種巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和再造巖作用而形成的巖石。沉積巖呈層狀構(gòu)造，孔隙率和吸水率大，強(qiáng)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(yīng)用廣泛。沉積巖按照生成條件分為三類。 2.1.2 沉積巖沉積巖機(jī)械沉積巖是巖石風(fēng)化破碎以后又經(jīng)風(fēng)、雨、河流及冰川等搬運(yùn)、沉積、重新壓實(shí)或膠結(jié)作用，在地表或距地表不太深處形成的巖石，主要有砂巖、礫巖、角礫巖和頁巖等。砂巖是由砂粒經(jīng)膠結(jié)而成。由于膠結(jié)結(jié)構(gòu)和致密程度的不同，性能差別很大。礫巖和角礫巖的構(gòu)成和性能與砂巖相似。頁巖由粘土沉積而成，呈

5、頁片狀，強(qiáng)度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料。 2.1.2.1 機(jī)械沉積巖機(jī)械沉積巖化學(xué)沉積巖是巖石中的礦物溶于水后，經(jīng)富集、沉積而成的巖石，如石膏、白云巖、菱鎂礦j及某些石灰?guī)r等。石膏的化學(xué)成分為CaSO42H2O，是燒制建筑石膏和生產(chǎn)水泥的原料。白云巖的主要成分是白云石CaCO3MgCO3，其性能接近于石灰?guī)r。菱鎂礦的化學(xué)成分為MgCO3，是生產(chǎn)耐火材料的原料。2.1.2.2 化學(xué)沉積巖化學(xué)沉積巖生物沉積巖是海生動(dòng)植物的遺骸，經(jīng)分解、分選、沉積而成的巖石。如石灰?guī)r、硅藻土等。石灰?guī)r的主要成分為方解石(CaCO3)，常含有白云石、菱鎂礦、石英、蛋白石、含鐵礦物和粘土等。硅藻土是由硅藻的細(xì)胞

6、壁沉積而成。富含無定形SiO2、淺黃色或淺灰色、質(zhì)軟而輕，多孔，易磨成粉末，有極強(qiáng)的吸水性。 2.1.2.3 生物沉積巖生物沉積巖變質(zhì)巖是地殼中原有的巖石在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中受到高溫、高壓的作用，在固態(tài)下發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和化學(xué)成分變化形成的新巖石。建筑中常用的變質(zhì)巖有大理巖、蛇紋巖、石英巖、片麻巖、板巖等。 2.1.3 變質(zhì)巖變質(zhì)巖大理巖也稱大理石，是由石灰?guī)r、白云巖經(jīng)變質(zhì)而成的具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的致密巖石。大理巖在我國分布廣泛，而以云南大理最負(fù)盛名。大理巖表觀密度為26002700kg/m3，抗壓強(qiáng)度較高，達(dá)100300MPa。大理巖質(zhì)地密實(shí)但硬度不高，易于加工，可用于石雕或磨光成鏡面。純大理巖

7、為白色，若含有不同雜質(zhì)呈灰色、黃色、玫瑰色、粉紅色、紅色、綠色、黑色等多種色彩和花紋，是高級(jí)裝飾材料。 2.1.3.1 大理巖大理巖蛇紋巖是由巖漿巖變質(zhì)而成的巖石，呈綠、暗灰綠、黃等色。結(jié)構(gòu)致密，硬度不大，易于加工，有樹脂或蠟狀光澤。巖脈中成纖維狀者稱蛇紋石棉或溫石棉，是常用的絕熱材料。 2.1.3.2 蛇紋巖蛇紋巖石英巖是由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而成，質(zhì)地均勻致密，硬度大，抗壓強(qiáng)度高達(dá)250400MPa，加工困難，但耐久性強(qiáng)。石英巖板材可用作重要建筑的飾面材料或地面、踏步、耐酸襯板等。2.1.3.3 石英巖石英巖片麻巖是由花崗巖等火成巖變質(zhì)而成。其礦物成分與花崗石相近，具有片麻狀構(gòu)造。垂直于片理方向抗

8、壓強(qiáng)度為120200MPa，沿片理方向易于開采加工。吸水性高，抗凍性差，通常加工成毛石或碎石，用于不重要的工程。 2.1.3.4 片麻巖片麻巖板巖是由頁巖或凝灰?guī)r變質(zhì)而成。板巖構(gòu)造細(xì)密呈片狀，易于剝裂成堅(jiān)硬的薄片狀。其強(qiáng)度、耐水性、抗凍性均高，是一種天然的屋面材料，可用于園林建筑。 2.1.3.5 板巖板巖2.2 石材石材石材的表觀密度與其礦物組成、孔隙率等因素有關(guān)。表觀密度大的石材孔隙率小、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好。 密度極其相似，介于2500-2700。按照表觀密度的大小可將石材分為： 重質(zhì)石材 表觀密度1800kg/m3；輕質(zhì)石材 表觀密度1800kg/m3。2.2.1 石材的主要技術(shù)性質(zhì)石

9、材的主要技術(shù)性質(zhì)2.2.1.1 表觀密度表觀密度石材的強(qiáng)度等級(jí)分為9個(gè)：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15和MU10。它是以3個(gè)邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強(qiáng)度平均值確定劃分的。 2.2.1.2 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)石材的硬度取決于組成礦物的硬度和構(gòu)造，硬度影響石材的易加工性和耐磨性。石材的硬度常用莫氏硬度表示，它是一種刻劃硬度。各莫氏硬度級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)礦物如表2.1所列。 2.2.1.3 硬度硬度表表2.1 礦物的莫氏硬度表礦物的莫氏硬度表 硬度 12345678910礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石長石石英英玉剛玉金剛石 毛石也稱片石，是采石場(chǎng)由爆破直接

10、獲得的形狀不規(guī)則的石塊。根據(jù)平整程度又將其分為亂毛石和平毛石兩類。(1)亂毛石形狀不規(guī)則，一般高度不小于150mm，一個(gè)方向長度達(dá)300400mm，重為2030kg。(2)平毛石是由亂毛石略經(jīng)加工而成。基本上有6個(gè)面，但表面粗糙。 2.2.2 石材的品種與應(yīng)用石材的品種與應(yīng)用2.2.2.1 毛石毛石料石是由人工或機(jī)械開采出的較規(guī)則的六面體石塊，再略經(jīng)鑿琢而成。根據(jù)表面加工的平整程度分為毛料石、粗料石、半細(xì)料石和細(xì)料石四種。 (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，長度為高度的1.53倍。疊砌面凹凸深度不大于25mm。 2.2.2.2 料石料石(2)粗料石高度和厚度

11、都不小于200mm，且不小于長度的1/4，疊砌面凹凸深度不大于20mm。(3)半細(xì)料石規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于15mm。(4)細(xì)料石規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹凸深度不大于10mm。 用于建筑物內(nèi)外墻面、柱面、地面、欄桿、臺(tái)階等處裝修用的石材稱為飾面石材。飾面石材從巖石種類分主要有大理石和花崗石兩大類。所謂大理石是指變質(zhì)或沉積的碳酸鹽類巖石，有大理巖、白云巖、石英巖、蛇紋巖等。所謂花崗石是指可開采為石材的各類火成巖，有花崗巖、安山巖、輝綠巖、輝長巖、玄武巖等。 2.2.2.3 飾面石材飾面石材飾面石材的外形有加工成平面的板材，或者加工成曲面的各種定型件。 大理石飾面材料因主要成分碳酸鈣不耐大氣中酸雨的腐蝕，所以除了少數(shù)幾個(gè)含雜質(zhì)少、質(zhì)地較純的品種，如漢白玉、艾葉青等外，不宜用于室外裝修工程，否則面層會(huì)很快失去光澤，并且耐久性會(huì)變差。而花崗石飾面石材抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、耐久性均高，不論用于室內(nèi)或室外使用年限都很長。 色石渣也稱色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花崗巖等石材經(jīng)破碎篩選加工而成，作為骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石、斬假石等建筑物面層的裝飾工程。其規(guī)格品種和質(zhì)量要求見表2.2。 2.2.