《建筑材料之天然石材相关知识(powerpoint 65页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑材料之天然石材相关知识(powerpoint 65页)（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建 筑 材 料第二章 天然石材n天然石材：采自地壳的天然岩石，不经机械天然石材：采自地壳的天然岩石，不经机械加工或经机械加工而得的材料。加工或经机械加工而得的材料。n优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐磨优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐磨性、耐久性高、来源广泛。性、耐久性高、来源广泛。n缺点：加工困难，自重大，开采和运输不方缺点：加工困难，自重大，开采和运输不方便。便。n应用：重要结构，特别是建筑装饰。应用：重要结构，特别是建筑装饰。2.1 岩石的组成与分类2.1.1 岩石的组成岩石是由矿物组成的，是由各种不同的地质作用所形成的天然固态矿物的集合。矿物是在地壳中受各种不同地质作用所形成的具有一
2、定化学成分和一定结构特征的单质或化合物。最常见的造岩矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏等。单矿岩：有一种矿物组成的岩石。e.g.白色大理石多矿岩：有多种矿物组成的岩石。e.g.花岗岩l2.1.2 岩石的分类岩石的分类天然岩石根据生成条件，按地质分类法，分为三类：天然岩石根据生成条件，按地质分类法，分为三类：(1)火成岩：组成地壳的主要岩石，占地壳总量火成岩：组成地壳的主要岩石，占地壳总量89%火成岩又称岩浆岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶结火成岩又称岩浆岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶结构而没有层理。构而没有层理。根据岩浆岩的形成过程分类：根
3、据岩浆岩的形成过程分类：侵入岩：深成岩、浅成岩侵入岩：深成岩、浅成岩喷出岩喷出岩火山岩火山岩根据岩浆岩中根据岩浆岩中SiO2含量的高低，可将岩浆岩分为酸性岩、中性含量的高低，可将岩浆岩分为酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩等。岩、基性岩、超基性岩等。l侵入岩侵入岩：深成岩、浅成岩：深成岩、浅成岩l1）深成岩：岩浆在地表深处受上部岩层的压力作用，缓慢冷却结）深成岩：岩浆在地表深处受上部岩层的压力作用，缓慢冷却结晶成岩。晶成岩。 结构致密具有粗大的晶粒和块状构造（矿物排列无序，宏观呈块结构致密具有粗大的晶粒和块状构造（矿物排列无序，宏观呈块状构造）。如花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等。状构造）。如花
4、岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等。l2）浅成岩：岩浆在地表浅处冷却结晶成岩。）浅成岩：岩浆在地表浅处冷却结晶成岩。 结构致密，由于冷却较快，故晶粒较小。结构致密，由于冷却较快，故晶粒较小。l侵入岩为全晶质结构（岩石全部由结晶的矿物颗粒组成），且没有侵入岩为全晶质结构（岩石全部由结晶的矿物颗粒组成），且没有解理。侵入岩的堆积密度大、抗压强度高、吸水率低、抗冻性好。解理。侵入岩的堆积密度大、抗压强度高、吸水率低、抗冻性好。l喷出岩喷出岩l喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下形成的喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下形成的岩石。岩石。l由于岩浆喷出地表时，压力和温度急剧
5、降低，冷却较快且不均匀，由于岩浆喷出地表时，压力和温度急剧降低，冷却较快且不均匀，因此大部分岩浆来不及结晶，多呈隐晶质（细小的结晶）或玻璃质因此大部分岩浆来不及结晶，多呈隐晶质（细小的结晶）或玻璃质（非晶质）结构。（非晶质）结构。l火山岩火山岩l火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。l由于冷却速度过快未能结晶，排除大量水蒸气及其他气体，因而形由于冷却速度过快未能结晶，排除大量水蒸气及其他气体，因而形成玻璃质结构及多孔状构造。成玻璃质结构及多孔状构造。(2)沉积岩沉积岩沉积岩又称沉积岩又称水成岩水成岩，它是由地表的各类
6、岩石，它是由地表的各类岩石(母岩母岩)经自然风化、风力搬经自然风化、风力搬迁、流水冲移等地质作用后再沉淀堆积，经过压固、脱水、胶结及重迁、流水冲移等地质作用后再沉淀堆积，经过压固、脱水、胶结及重结晶等成岩作用，在地表及离地表不太深处形成的坚硬岩石。结晶等成岩作用，在地表及离地表不太深处形成的坚硬岩石。根据沉积岩的生成条件，可将沉积岩分为：根据沉积岩的生成条件，可将沉积岩分为：机械沉积岩：如页岩、砂岩机械沉积岩：如页岩、砂岩化学沉积岩：如菱镁矿、石膏化学沉积岩：如菱镁矿、石膏生物沉积岩：如石灰岩（占地壳总量生物沉积岩：如石灰岩（占地壳总量5%，地表面积，地表面积75%）与岩浆岩相比，沉积岩的表观
7、密度较小，密实度较差，吸水率较大，与岩浆岩相比，沉积岩的表观密度较小，密实度较差，吸水率较大，强度较低，耐久性较差。强度较低，耐久性较差。 观察下面两幅沉积岩观察下面两幅沉积岩图片，能总结一下沉积岩图片，能总结一下沉积岩的的构造构造特征吗？特征吗？ 特点：具有明显的层状特点：具有明显的层状构造，各层的成分、结构造，各层的成分、结构、颜色厚度都有差异。构、颜色厚度都有差异。 (3)变质岩变质岩在地壳演变过程中，原有的岩浆岩、沉积岩受到高温、高压以及化在地壳演变过程中，原有的岩浆岩、沉积岩受到高温、高压以及化学成分加入的影响，在固体状态下，发生一系列剧烈变化，产生熔学成分加入的影响，在固体状态下，
8、发生一系列剧烈变化，产生熔融再结晶作用而形成新的岩石，称为变质岩。融再结晶作用而形成新的岩石，称为变质岩。根据变质作用的成因与类型，可将变质岩分为：根据变质作用的成因与类型，可将变质岩分为：区域变质岩：如石英岩、大理岩区域变质岩：如石英岩、大理岩接触变质岩：如部分大理岩接触变质岩：如部分大理岩动力变质岩：如构造角砾岩动力变质岩：如构造角砾岩根据变质作用的对象，可将变质岩分为：根据变质作用的对象，可将变质岩分为：正变质岩正变质岩：变质作用作用于岩浆岩所形成的变质岩。：变质作用作用于岩浆岩所形成的变质岩。 如片麻岩。如片麻岩。副变质岩副变质岩：变质作用作用于沉积岩所形成的变质岩。：变质作用作用于沉
9、积岩所形成的变质岩。 如石英岩，大理岩，板岩等。如石英岩，大理岩，板岩等。岩石岩石岩浆岩岩浆岩花岗岩花岗岩玄武岩玄武岩沉积岩沉积岩砾砾 岩岩砂砂 岩岩页页 岩岩石灰岩石灰岩变质岩变质岩大理岩大理岩板板 岩岩用箭头来表示类别关系用箭头来表示类别关系n 2.2 石材的技术性质石材的技术性质l 2.2.1 物理性质物理性质(1)表观密度表观密度天然石材按表观密度大小分为轻质石材和重质石材的（以表观天然石材按表观密度大小分为轻质石材和重质石材的（以表观密度密度1800kg/m3为界限）。为界限）。石材表观密度与其矿物组成和孔隙率有关，它能间接反映石材石材表观密度与其矿物组成和孔隙率有关，它能间接反映石
10、材的致密程度和孔隙多少，通常同种石材的表观密度愈大，其抗的致密程度和孔隙多少，通常同种石材的表观密度愈大，其抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈好。压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈好。(2)吸水性吸水性吸水率低于吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石；介于的岩石称为低吸水性岩石；介于1.5%3.0%的称为中吸水性岩石；高于的称为中吸水性岩石；高于3.0%的称为高吸水性岩石。的称为高吸水性岩石。石材的吸水性主要与其孔隙率及孔隙特征有关。石材的吸水石材的吸水性主要与其孔隙率及孔隙特征有关。石材的吸水性对其强度与耐水性有很大影响。石材吸水后降低颗粒之间性对其强度与耐水性有很大影响。石材吸水后降低颗粒
11、之间的粘结力，从而使强度降低。的粘结力，从而使强度降低。吸水性强且易溶蚀的岩石，其耐水性较差。吸水性还影响到吸水性强且易溶蚀的岩石，其耐水性较差。吸水性还影响到其他一些性质，如导热性、抗冻性等。其他一些性质，如导热性、抗冻性等。(3)耐水性耐水性用软化系数表示。用软化系数表示。根据软化系数大小可分为根据软化系数大小可分为3个等级：高耐水性（软化系数大于个等级：高耐水性（软化系数大于0.90）；）；中耐水性（软化系数为中耐水性（软化系数为0.759.0）；低耐水性（软化系数为）；低耐水性（软化系数为0.60.75）。）。软化系数低于软化系数低于0.6的石材，不允许用于重要建筑。的石材，不允许用于
12、重要建筑。(4)抗冻性抗冻性石材在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严石材在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为重降低强度的性质称为抗冻性抗冻性。通常采用通常采用-15的温度冻结后，再在的温度冻结后，再在20的水中融化，此为一次冻的水中融化，此为一次冻融循环。融循环。抗冻性常用冻融循环的次数（强度降低值不超过抗冻性常用冻融循环的次数（强度降低值不超过25%，质量损失，质量损失不超过不超过5%，无贯穿裂缝）来表示。，无贯穿裂缝）来表示。石材的抗冻标号分为石材的抗冻标号分为D5、D10、D15、D25、D50、D100、D200等。等。石材的抗冻性与
13、其矿物组成、晶粒大小及分布均匀性、胶结物的石材的抗冻性与其矿物组成、晶粒大小及分布均匀性、胶结物的胶结性质等有关。胶结性质等有关。 (5)耐热性耐热性石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏的石材，在石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏的石材，在100以上时开始破坏；含有碳酸镁的石材，当温度高于以上时开始破坏；含有碳酸镁的石材，当温度高于725时会发生破坏；时会发生破坏；含有碳酸钙的石材，当温度达到含有碳酸钙的石材，当温度达到827时开始破坏。由石英与其他矿物所时开始破坏。由石英与其他矿物所组成的结晶石材，如花岗岩等，温度高于组成的结晶石材，如花岗岩等，温度高于700以上时
14、，由于石英受热晶以上时，由于石英受热晶型转变发生膨胀，强度迅速下降。型转变发生膨胀，强度迅速下降。(6)导热性导热性石材的导热性主要与其表观密度和结构状态有关。石材的导热性主要与其表观密度和结构状态有关。重质石材的导热系数可达重质石材的导热系数可达2.913.49W/mk；轻质石材的导热系数则在；轻质石材的导热系数则在0.230.70W/mk。相同成分的石材，玻璃态比结晶态的导热系数小，封。相同成分的石材，玻璃态比结晶态的导热系数小，封闭孔隙的导热性差。闭孔隙的导热性差。l2.2.3 力学性质力学性质(1)强度强度石材抵抗外力破坏的能力，称为强度。根据力的作用方式分为石材抵抗外力破坏的能力，称
15、为强度。根据力的作用方式分为抗压、抗拉和抗剪强度。抗压、抗拉和抗剪强度。砌筑用石材的抗压强度以边长为砌筑用石材的抗压强度以边长为70mm的立方体试块的抗压破的立方体试块的抗压破坏强度的平均值表示。坏强度的平均值表示。石材的抗压强度大小，取决于矿物组成、结构与构造特征、胶石材的抗压强度大小，取决于矿物组成、结构与构造特征、胶结物种类及均匀性等因素。例如，组成花岗岩的主要矿物中石结物种类及均匀性等因素。例如，组成花岗岩的主要矿物中石英是坚硬的矿物，其含量愈高则花岗岩的强度也愈高，而云母英是坚硬的矿物，其含量愈高则花岗岩的强度也愈高，而云母为片状矿物，易于分裂成柔软薄片，因此，云母含量越多则其为片状
16、矿物，易于分裂成柔软薄片，因此，云母含量越多则其强度越低。强度越低。(2)冲击韧性冲击韧性石材抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性，可用石石材抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性，可用石材冲击值来表示。通过石材冲击试验来测定的。材冲击值来表示。通过石材冲击试验来测定的。天然石材的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度的天然石材的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度的1/201/10，是典型的是典型的脆性材料脆性材料。这是限制其使用范围的重要原因。这是限制其使用范围的重要原因。石材的冲击韧性决定于岩石原料的矿物成分与构造。石材的冲击韧性决定于岩石原料的矿物成分与构造。e.g.石英岩和硅石英岩和硅质砂岩脆性很大，含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有相对较质砂岩脆性很大，含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有相对较大的韧性。大的韧性。(3)硬度硬度石材的硬度以莫氏表示。石材的硬度以莫氏表示。它取决于矿物的硬度与构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其它取决于矿物的硬度与构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度较高。硬度较高。石材的硬度与抗压强度具有良好的相关性，一般抗压强度越
