建筑材料（第2版）教学课件作者谭平2

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1、第二章 建筑石材,2,第一节 岩石基本知识,第二节 常用建筑石材,返回,第一节 岩石基本知识,一、造岩矿物 造岩矿物主要是指组成岩石的矿物，造岩矿物大部分是硅酸盐、碳酸盐矿物，根据其在岩石中的含量，造岩矿物又可分为主要矿物、次要矿物和副矿物。 一般造岩矿物按其组成，可分为两大类：一类是深色（或暗色）矿物，其内部富含、等元素，如硫铁矿、黑云母等；另一类称为浅色矿物，其内部富含、等元素，又称硅铝矿物，它们的颜色较浅，如石英、长石等。建筑上常用的岩石有花岗岩、正长岩、闪长岩、石灰岩、砂岩、大理石和石英岩等。这些岩石中存在的主要矿物有长石、石英、云母、方解石、白云石、硫铁矿等。常见造岩矿物的性质见表-

2、。,下一页,返回,第一节 岩石基本知识,二、岩石的种类 按岩石成因分类 自然界的岩石以其成因可分为三类。由地球内部的岩浆上升到地表附近或喷出地表，冷却凝结而成的岩石称为岩浆岩；由岩石风化后再沉积、胶结而成的岩石称为沉积岩；岩石在温度、压力作用或化学作用下变质而成的新岩石称为变质岩。 按岩石强度分类 根据日本标准，岩石按抗压强度可分为硬石、次硬石和软石三类。硬石包括花岗岩、安山岩、大理石等；次硬石包括软质安山岩、硬质砂岩等；软石为凝灰岩。 按岩石形状分类 石材用于建筑工程，按岩石形状可分为砌筑和装饰两类。砌筑用石材分为毛石和料石；装饰用石材主要为板材。,上一页,下一页,返回,第一节 岩石基本知识

3、,三、岩石的性质 岩石的性质主要包括物理性质、力学性质、化学性质和热力学性质。 表-列出了常见岩石的主要性质。 物理性质 工程上一般主要对石材的体积密度、吸水率和耐水性等有要求。 大多数岩石的体积密度均较大，且主要与其矿物组成、结构的致密程度等有关。致密岩石的体积密度一般为，常用致密岩石的体积密度为，饰面用大理石和花岗岩的体积密度须分别大于、。同种岩石，体积密度越大，则孔隙率越低，强度、吸水率、耐久性等越高。,上一页,下一页,返回,第一节 岩石基本知识,岩石的吸水率与岩石的致密程度和岩石的矿物组成有关。深成岩和多数变质岩的吸水率较小，一般不超过。二氧化硅的亲水性较高，因而二氧化硅含量高则吸水率

4、就高，即酸性岩石（）的吸水率相对较高。岩石的吸水率越小，则岩石的强度与耐久性越高。为保证岩石的性能，有时要限制岩石的吸水率，如饰面用大理石和花岗岩的吸水率须分别小于、。 大多数岩石的耐水性较高。当岩石中含有较多的黏土时，其耐水性较低，如黏土质砂岩等。 致密石材的导热系数较高，可达（）；多孔石材的导热系数较低，如火山渣、浮石的导热系数为（），因而适用于配制保温用轻骨料混凝土。,上一页,下一页,返回,第一节 岩石基本知识, 力学性质 岩石的抗压强度很大，而抗拉强度却很小，后者为前者的，岩石是典型的脆性材料。这是岩石区别于钢材和木材的主要特征之一，也是限制石材作为结构材料使用的主要原因。岩石的比强度

5、也小于木材和钢材。岩石属于非均质的天然材料。由于生成的原因，大部分岩石呈现出各向异性。一般而言，加压方向垂直于节理面或裂纹时，其抗压强度大于加压方向平行于节理面或裂纹时的抗压强度。 即使在应力很小的范围内，岩石的应力应变曲线也不是直线，所以在曲线上各点的弹性模量是不同的。同时，也说明岩石受力后没有一个明显的弹性变化范围，属于非弹性变形。,上一页,下一页,返回,第一节 岩石基本知识, 化学性质 通常认为岩石是一种非常耐久的材料，然而按材质而言，其抵抗外界作用的能力是比较差的。石材的劣化现象，是指长期日晒夜露及受风雨和气温变化而不断风化的状态。风化是指岩石在各种因素的复合或者相互促进下发生的物理或

6、化学变化，直至破坏的复杂现象。风化包括物理风化和化学风化。物理风化是地表岩石发生机械破碎而不改变其化学性质，也不形成新矿物的风化作用。化学风化是指雨水和大气中的气体（ 、 、 等）与造岩矿物发生化学反应的现象，主要有水化、氧化、还原、溶解、脱水、碳化等反应，在含有碳酸钙和铁质成分的岩石中容易产生这些反应。由于这些作用在表面产生，风化破坏表现为岩石表面有剥落现象。,上一页,下一页,返回,第一节 岩石基本知识, 热力学性质 岩石属于不燃烧材料，但从其构造可知，岩石的热稳定性不一定很好。这是因为各种岩石的热膨胀系数不相同（表-）。当岩石温度发生大幅度升高或降低时，其内部会产生内应力，导致岩石崩裂；其

7、次，有些造岩矿物（如碳酸钙）因热的作用会发生分解反应，导致岩石变质。 岩石的比热大于钢材、混凝土和烧结普通砖，所以用石材建造的房屋，在热流变动或采暖设备供热不足时，能较好地缓和室内的温度波动。岩石的导热系数小于钢材，大于混凝土和烧结普通砖，说明其隔热能力优于钢材，但要比混凝土和烧结普通砖差。,上一页,返回,第二节 常用建筑石材,一、天然石材的种类 天然石材来自岩石，是将采来的岩石进行一定的加工处理后所得到的材料。天然石材按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。它具有强度高，耐久性、耐磨性好等特点，在建筑装饰工程中应用广泛。 （一）岩浆岩 岩浆岩由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称火成岩

8、。根据冷却条件的不同，岩浆岩可分为深成岩、喷出岩和火山岩三种。 深成岩 岩浆在地表深处缓慢冷却结晶而成的岩石称为深成岩，其结构致密，晶粒粗大，体积密度大，抗压强度高，吸水性小，耐久性高。建筑中常用的深成岩有花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等。,下一页,返回,第二节 常用建筑石材,花岗岩属于深成岩浆岩，是岩浆岩中分布最广的岩石，其主要矿物组成为长石、石英和少量云母等。花岗岩为全晶质，有细粒、中粒、粗粒、斑状等多种构造，但以细粒构造性质为好，通常有灰、白、黄、粉红、红、纯黑等多种颜色，具有很强的装饰性。 花岗岩的体积密度为，抗压强度为，孔隙率低，吸水率为，莫氏硬度为，耐磨性好、抗风化性及耐久性高、耐

9、酸性好，但不耐火。使用年限为数十年至数百年，高质量的可达千年以上。 花岗岩主要用于基础、挡土墙、勒脚、踏步、地面、外墙饰面、雕塑等，属高档材料。 破碎后可用于配制混凝土。此外，花岗岩还可用于耐酸工程。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材,正长岩、辉长岩、闪长岩由长石、辉石和角闪石等组成。三者的体积密度均较大，为，抗压强度为 ，耐久性及磨光性好，常呈深灰、浅灰、黑灰、灰绿、黑绿色并带有斑纹。除用于基础等石砌体外，还可用作名贵的装饰材料。 喷出岩 喷出岩是岩浆喷出地表后，在压力骤减和迅速冷却的条件下形成的岩石。其特点是结晶不完全，多呈细小结晶或玻璃质结构，岩浆中所含气体在压力骤减时会在岩石

10、中形成多孔构造。建筑中用到的喷出岩有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。玄武岩和辉绿岩十分坚硬，难以加工，常用作耐酸和耐热材料，也是生产铸石和岩棉的原料。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材, 火山岩 火山岩是岩浆被喷到空气中，急速冷却而形成的岩石，又称火山碎屑。因由喷到空气中急速冷却而成，故内部含有大量的气孔，并多呈玻璃质，有较高的化学活性。常用的有火山灰、火山渣、浮石等，主要用作轻骨料混凝土的骨料、水泥的混合材料等。 （二）沉积岩 沉积岩又称水成岩，是指地表的各种岩石在外力地质作用下经风化、搬运、沉积成岩作用（压固、胶结、重结晶等），在地表或地表不太深处形成的岩石。沉积岩的主要特征是呈层状构

11、造，各层岩石的成分、构造、颜色、性能均不同，且为各向异性。与深成岩相比， 沉积岩的体积密度小，孔隙率和吸水率较大，强度和耐久性较低。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材,沉积岩根据其生成的条件，可分为机械沉积岩、化学沉积岩和有机沉积岩三种。 机械沉积岩 机械沉积岩是由自然风化逐渐破碎松散的岩石及砂等，经风、水流及冰川运动等的搬运，并经沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，常见的有砂岩和页岩等。 砂岩主要由石英等胶结而成。根据胶结物的不同分为以下几类： （）硅质砂岩：由氧化硅胶结而成。呈白、淡灰、淡黄、淡红色，抗压强度可达，耐磨性、耐久性、耐酸性高，性能接近于花岗岩。纯白色硅质砂

12、岩又称白玉石。硅质砂岩可用于各种装饰及浮雕、踏步、地面及耐酸工程。 （）钙质砂岩：由碳酸钙胶结而成，为砂岩中最常见和最常用的。呈白色、灰白色，抗压强度较大，但不耐酸。可用于大多数工程。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材,（）铁质砂岩：由氧化铁胶结而成。常呈褐色，性能较差，密实者可用于一般工程。 （）黏土质砂岩：由黏土胶结而成。易风化、耐水性差，甚至会因水作用而溃散。一般不用于建筑工程。 此外还有长石砂岩、硬砂岩，两者的强度较高，可用于建筑工程。由于砂岩的性能相差较大，使用时需要加以区别。 化学沉积岩 化学沉积岩是由溶解于水中的矿物质经聚积、沉积、重结晶和化学反应等过程而形成的岩石，常

13、见的有石灰岩、石膏、白云石等。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材,石灰岩俗称青石，主要由方解石组成，常含有一定数量的白云石、菱镁矿（碳酸镁晶体）、石英、黏土矿物等，分布极广。其分为密实、多孔和散粒构造，密实构造的即为普通石灰岩。石灰岩常呈灰、灰白、白、黄、浅红、黑、褐红等颜色。 密实石灰岩的体积密度为，抗压强度为，莫氏硬度为。当含有的黏土矿物超过时，抗冻性和耐水性显著降低；当含有较多的氧化硅时，强度、硬度和耐久性提高。除硅质和镁质石灰岩起泡不明显，其他石灰岩遇稀盐酸时强烈起泡。 石灰岩可用于大多数基础、墙体、挡土墙等石砌体。破碎后可用于混凝土。石灰岩也是生产石灰和水泥等的原料。石灰岩

14、不得用于酸性水或二氧化碳含量多的水中，因为方解石会被酸或碳酸溶蚀。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材, 有机沉积岩 有机沉积岩是由各种有机体的残骸沉积而成的岩石，如生物碎屑灰岩、贝壳岩、硅藻土等。 （三）变质岩 变质岩是岩石由于岩浆等的活动（主要为高温、高湿、压力等）发生再结晶，矿物成分、结构、构造以至化学组成都发生改变而形成的岩石。常用的变质岩主要有以下几种。 石英岩 由硅质砂岩变质而成。结构致密均匀，坚硬，加工困难，耐酸性好，抗压强度为。主要用于纪念性建筑等的饰面以及耐酸工程，使用寿命可达千年以上。,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材, 大理石 由石灰岩或白云岩变质而成，

15、主要矿物成分为方解石、白云石。具有等粒、不等粒、斑状结构。常呈白、浅红、浅绿、黑、灰等颜色（斑纹），抛光后具有优良的装饰性。白色大理石又称汉白玉。 大理石体积密度为，抗压强度为，莫氏硬度为，易于雕琢磨光。城市空气中的二氧化硫遇水后，对大理石中的方解石有腐蚀作用，即生成易溶的石膏，从而使表面变得粗糙多孔，失去光泽，故其不宜用于室外。但吸水率小、杂质少、晶粒细小、纹理细密、质地坚硬，特别是白云岩或白云质石灰岩变质而成的某些大理石，也可用于室外，如汉白玉、艾叶青等。 大理石主要用于室内的装修，如墙面、柱面及磨损较小的地面、踏步等,上一页,下一页,返回,第二节 常用建筑石材, 片麻岩 由花岗岩变质而成。呈片状构造，各向异性。在冰冻作用下易成层剥落体积密度为，抗压强度为（垂直解理方向）。可用于一般建筑工程的基础、勒脚等石砌体，也可作混凝土骨料。 二、天然石材的技术性质 由于天然石材形成条件各异，所含有杂质和矿物成分也有所变化，所以表现出来的性质也可能有很大的差别。因此，在使用天然材料前，都必须进行检查和鉴定，以保证工程质量。