第三章-建筑石材

第3章裝飾石材主要內(nèi)容:3.1巖石的基本知識3.2天然石材3.3人造石材1.掌握天然石材的分類、特性、表示方法。2.熟悉天然石材及其應(yīng)用。3.了解人造石材的種類、特性及應(yīng)用；重點(diǎn)內(nèi)容：天然石材的特性及其應(yīng)用難點(diǎn)：人造石材的特性3.1巖石的基本知識

石材定義：凡是由天然巖石開采而得到的毛料，或經(jīng)加工而制成的塊狀或板狀巖石，統(tǒng)稱為石材。石材分天然石材和人造石材。具有一定物理、化學(xué)性能，可用作建筑材料的巖石稱建筑石材。具有裝飾性能的建筑石材，加工后可供建筑裝飾用的稱裝飾石材。

3.1.1

巖石的分類及性質(zhì)

1、造巖礦物

礦物是具有一定化學(xué)成分和一定結(jié)構(gòu)特征的天然化合物和單質(zhì)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。

由兩種或兩種以上的礦物組成的巖石叫多礦巖（又稱復(fù)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(zhì)由組成巖石各礦物的特性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等因素決定。

建筑工程中常用巖石的主要造巖礦物見表3.1所示。

表3.1主要造巖礦物的組成與特征的結(jié)構(gòu)礦物組成密度(g/cm3)莫氏硬度顏色其他特性石英結(jié)晶SiO2

2.657無色透明至乳白等色堅硬、耐久、具有貝狀斷口，玻璃光澤長石鋁硅酸鹽2.5~2.76白、灰、紅青等色耐久性不如石英，在大氣中長期風(fēng)化后成為高嶺土，解理完全，性脆云母含水的鉀鎂鐵鋁硅酸鹽2.7~3.12~3無色透明至黑色解理極完全，易分裂成薄片，影響巖石的耐久性和磨光性，黑云母風(fēng)化后形成蛭石礦物組成密度(g/cm3)莫氏硬度顏色其他特性角閃石輝石橄欖石鐵鎂硅酸鹽3~45~7色暗，統(tǒng)稱暗色礦物堅硬、強(qiáng)度高，韌性大，耐久方解石結(jié)晶CaCO3

2.73通常呈白色硬度不大，強(qiáng)度高，遇酸分解，晶形呈菱面體，解理完全白云石CaCO3MgCO3

2.94通常呈白色至灰色與方解石相似，遇熱酸分解黃鐵礦FeS2

56~6.5黃條痕呈黑色，無解理，在空氣中氧化鐵和硫酸污染巖石是巖石中的有害物質(zhì)2、巖石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石的原子、分子、離子層次的微觀構(gòu)成形式根據(jù)微觀粒子在空間分布狀態(tài)的不同，可分為結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。

巖石大多數(shù)屬于結(jié)晶晶體，少數(shù)屬于玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu).兩者相比結(jié)晶質(zhì)的較玻璃質(zhì)的強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性及耐久性好。巖石構(gòu)造是指用放大鏡或肉眼宏觀可分辨的巖石構(gòu)成形式，通常根據(jù)巖石的孔隙特征和構(gòu)成形態(tài)分為致密狀、多孔狀、片狀、斑狀、礫狀等。巖石的孔隙率較大，則巖石的強(qiáng)度，抗凍性，耐水性及耐久性等會顯著下降。3.巖石的分類按地質(zhì)形成條件不同，通常可分為三大類，即巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。(1)巖漿巖

巖漿巖又稱火成巖，它是因地殼變動，熔融的巖漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。

巖漿巖根據(jù)巖漿冷卻條件的不同，又分為:

深成巖、淺成巖、噴出巖和火山巖

如花崗巖屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石，其主要的礦物組成為長石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗風(fēng)化性好及耐久性高，耐酸性好。

(2)沉積巖

沉積巖又稱水成巖。沉積巖是由原來的母巖風(fēng)化后，經(jīng)過搬運(yùn)、沉積等作用形成的巖石。

與火成巖相比，其特性是：結(jié)構(gòu)致密性較差，密度較小，孔隙率及吸水率均較大，強(qiáng)度較低，耐久性也較差。

根據(jù)生成條件，沉積巖分為以下三類：

機(jī)械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖如:石灰?guī)r屬于沉積巖，主要由方解石組成.(3)變質(zhì)巖

變質(zhì)巖是由原生的巖漿巖或沉積巖，經(jīng)過地殼內(nèi)部高溫、高壓等變化作用后而形成的巖石。沉積巖變質(zhì)后，性能變好，結(jié)構(gòu)變得致密，堅實耐久；而巖漿巖變質(zhì)后，性質(zhì)反而變差。

其碎塊可用于道路或作混凝土的集料。

如:大理巖屬于副變質(zhì)巖，由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成，主要礦物組成為方解石和白云石。T常見變質(zhì)巖大理石、石灰石脫硫3.2

天然石材

櫻花紅石材

黑白根黑金沙

濟(jì)南青

山東白麻

金鑲玉

廣西白

米白洞石

黃洞石英國棕美國白麻

黃金鉆非鉆

西班牙米黃金花米黃灰木紋大理石

瑪瑙黃虎皮紅啡網(wǎng)紋橙皮紅3.2.1天然石材的技術(shù)指標(biāo)1、表觀密度

天然石材按其表觀密度大小分為重石和輕石兩類。表觀密度大于1800kg/m3的為重石，主要用于建筑的基礎(chǔ)、貼面、地面、路面、房屋外墻、擋土墻、橋梁以及水工構(gòu)筑物等；表觀密度小于1800kg/m3的為輕石，主要用作墻體材料，如采暖房屋外墻等。

2、抗壓強(qiáng)度

天然巖石是以100mm×100mm×100mm的正方體試件，

用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強(qiáng)度值作為評定石材強(qiáng)度

等級標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計》（GBJ3）規(guī)定，天然石材的

強(qiáng)度等級為MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、

MU30、MU20、MU15和MU10九個等級。T3、吸水性

石材吸水性的大小用吸水率表示，其大小主要與石材的化學(xué)成分、孔隙率大小、孔隙特征等因素有關(guān)。酸性巖石比堿性巖石的吸水性強(qiáng)。

常用巖石的吸水率：花崗巖小于0.5%；

致密石灰?guī)r一般小于1%；

貝殼石灰?guī)r約為15%。

石材吸水后，降低了礦物的粘結(jié)力，破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，從而降低石材的強(qiáng)度和耐水性。

4、抗凍性

石材的抗凍性用凍融循環(huán)次數(shù)表示，

一般有F10、F15、F25、F100、F200。

致密石材的吸水率小、抗凍性好。

吸水率小于0.5%的石材，認(rèn)為是抗凍的，可不進(jìn)行抗凍試驗。

5、耐水性

石材的耐水性用軟化系數(shù)K表示。按K值的大小，石材的耐水性可分為高、中、低三等

K＞0.90的石材為高耐水性石材;

K＝0.70~0.90的石材為中耐水性石材;

K＝0.60~0.70的石材為低耐水性石材。一般K＜0.80的石材，不允許用在重要建筑中。

3.2.2石材的種類

天然石材按其生成因素而衍生眾多種類，目前較為普遍的是大理石和花崗巖。

1、大理石

大理石是大理巖的俗稱，它是石灰?guī)r經(jīng)過地殼內(nèi)高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖，常呈層狀結(jié)構(gòu)，有明顯的結(jié)晶和紋理，主要礦物為方解石和白云石，它屬于中硬石材。

天然大理石的主要化學(xué)成分見表3.2

表3.2天然大理石的化學(xué)成分化學(xué)成分CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3SO3其他(Mn、K、Na)含量(%)28~543~220.5~230.1~2.50~30~3微量大理石中的碳酸鈣會和酸雨中的酸反應(yīng)提問：在污染嚴(yán)重，經(jīng)常下酸雨的地方，為什么大理石的建筑和雕塑表面會顯得斑斑駁駁？

表3.3天然大理石的性能項目指標(biāo)體積密度(kg/m3)2500~2700強(qiáng)度(MPa)抗壓70.0~110.0抗折6.0~16.0抗剪7.0~12平均韌性(cm)10平均質(zhì)量磨耗率(%)12吸水率(%)<1膨脹系數(shù)(10-6/℃)6.5~10.12耐用年限(年)40~100溶洞太湖石太湖珍珠漢白玉作品大理石浮雕桂林山水泰姬陵珊瑚實驗裝置樣品名稱加入鹽酸后的現(xiàn)象澄清石灰水現(xiàn)象結(jié)論有氣泡有氣泡無氣泡無氣泡變渾濁變渾濁無渾濁無渾濁有CaCO3有CaCO3無CaCO3無CaCO3石頭乙石頭甲大理石石灰石返回首頁天然大理石的優(yōu)缺點(diǎn)

天然大理石板的優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高，加工性好，不變形。

（2）裝飾性好。

（3）吸水率小、耐腐蝕、耐久性好。

天然大理石板的缺點(diǎn)：

（1）硬度較低

（2）抗風(fēng)化能力差

Q1:為什么主要用作建筑物的內(nèi)墻和外墻的飾面材料中，外墻多用火成巖及變質(zhì)巖，內(nèi)墻多用大理巖、石灰?guī)r、石膏？經(jīng)久耐用。第二類可承受不大的載荷。

Q2做地板時，人流大的用什么？人流小時用什么？第三類主要用于紀(jì)念性建筑物。耐風(fēng)雨，要求一定的物理力學(xué)性能。有時要求特大尺寸，重量可達(dá)數(shù)十噸至數(shù)百噸。

Q3列舉幾個石材紀(jì)念性建筑物？全美聞名的拉什莫爾山上雕刻著美國四位著名總統(tǒng)的巨大頭像。

Q5四位著名總統(tǒng)都是誰？從左至右，這四位總統(tǒng)是：開國元勛華盛頓、《獨(dú)立宣言》的起草者杰佛遜、奠定20世紀(jì)美國之基礎(chǔ)的西奧多·羅斯福和解放黑奴的領(lǐng)導(dǎo)者林肯。泰姬陵——?dú)v時22年之久建造大的世界上堪稱奇跡的白色大理石陵墓

Q4自由女神像在什么地方，是哪國造的，用了多少時間？屹立在美國紐約港入口處自由島上的自由女神像，像工程在1874年才開始動工，經(jīng)歷10年，于1884年完工。

表3.4天然大力板材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格長(mm)寬(mm)厚(mm)長(mm)寬(mm)厚(mm)3001502060060020300300209006002040020020107075020400400201200