第二章天然石料.doc

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1、第二章 天然石料 天然石料：天然岩石经机械或人工开采、加工（或不经加工）获得的各种块料或散 粒状石材。 第一节 岩石的形成与分类 岩石由于形成条件不同可分为： 岩浆岩（火成岩） 沉积岩（水成岩） 变质岩 一、岩浆岩 （一）岩浆岩的形成与分类 岩浆岩是由地壳深处熔融岩浆上升冷却而成的。 （1）深成岩：岩浆在地壳深处，在上部覆盖层的巨大压力下，缓慢且比较均匀地冷 却而形成的岩石。 特点：矿物全部结晶，多呈等粒结构和块状构造，质地密实，表观密度大、强度高、 吸水性小、抗冻性高。 建筑上常用的深成岩主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩等。 （2 ）喷出岩：岩浆喷出地表时，在压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的

2、。 特点：岩浆不能全部结晶，或结晶成细小颗粒，常呈非结晶的玻璃质结构、细小结 晶的隐晶质结构及个别较大晶体嵌在上述结构中的斑状结构。 建筑上常用的喷出岩主要有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。 （3）火山岩：火山岩也称火山碎屑岩，是火山爆发时喷到空中的岩浆经急速冷却后 形成的。 常见的有火山灰、火山砂、浮石及火山凝灰岩等。 （二）岩浆岩的主要矿物成分 （1）石英：结晶状态的SiO2 强度高、硬度大、耐久性好。 常温下基本不与酸、碱作用。 温度达575以上时，石英体积急剧膨胀，使含石英的岩石，在高温下易产生裂缝 岩浆岩分为：酸性岩石(SiO 65%) 2 中性岩石(65%SiO2 55%) 碱性岩石（S

3、iO255% ） （2 ）长石：强度、硬度及耐久性均较低（与石英相比） 正长石（K O Al O 6SiO ） 2 2 3 2 斜长石 钠长石（Na O Al O 6SiO ） 2 2 3 2 钙长石（CaO Al O 2SiO ） 2 3 2 干燥条件下耐久性高， 温暖潮湿的条件下较易风化，特别遇CO2 ，更易于被破坏。风化后主要生成物是高 岭石（Al O 2SiO 2H O）。 2 3 2 2 （3）云母：含水的铝硅酸盐，柔软而有弹性的成层薄片。 白云母 黑云母 云母含量较多时，易于劈开，降低岩石的强度和耐久性，且使表面不易磨光。 （4 ）暗色矿物：角闪石、辉石、橄榄石等着色深暗的铁镁硅酸

4、盐类矿物，统称为暗 色矿物。 特点：密度特别大（34 ）g/cm3 。 与长石相比，强度高，冲击韧性好，耐久性也较高。 在岩石中含量多时，能形成坚固的骨架。 其它：黄铁矿（FeS2 ）， 特征：岩石表面具有锈斑。 黄铁矿遇水，易氧化成硫酸，腐蚀其它矿物，加速岩石风化。 二、沉积岩 （一）沉积岩的形成与分类 位于地壳表面的岩石，经过物理、化学和生物等风化作用，逐渐被破坏成大小不同 的碎屑颗粒和一些可溶解物质。这些风化产物经水流、风力的搬运，并按不同质量、不 同粒径或不同成分沉积而成的岩石，称为沉积岩。 特点：有明显的层理，较多的孔隙，不如深成岩密实。 （1）化学沉积岩：原岩石中的矿物溶于水，经聚

5、集沉积而成的岩石。 常见：石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩。 （2 ）机械沉积岩：原岩石在自然风化作用下破碎，经流水、冰川或风力的搬运，逐 渐沉积而成。常见：页岩、砂岩、砾岩。 （3）有机沉积岩：由海水或淡水中的生物残骸沉积而成。 常见：石灰岩、贝壳岩、白垩、硅藻土等。 （二）沉积岩的主要矿物成分 （1）方解石：结晶的CaCO3 ， 强度中等，硬度较低，微溶于水，在含有CO 的水中，易于形成Ca(HCO ) ，而使溶 2 3 2 解度急剧增大，遇稀盐酸会立即分解出CO2 。 （2 ）白云石：一种碳酸钙镁的复盐（CaCO MgCO ）。 3 3 物理性质接近方解石，但较方解石的硬度、强度稍高，在

6、水中的溶解度较小，并仅 在浓度较大的热盐酸作用下才分解出CO2 。 （3）高岭石（Al O 2SiO 2H O）：由长石风化而成，是粘土的主要组成部分。 2 3 2 2 强度、硬度均低，遇水即膨胀软化。 （4 ）非结晶（无定型）的二氧化硅： 由胶体状态凝聚成的蛋白石； 由硅藻类生物沉积成的硅藻土、硅藻石： 有化学活性，磨细后可作水泥的混合材料。 三、变质岩 是由岩浆岩或沉积岩在地壳变动或与熔融岩浆接触时，受到高温高压的作用变质而 成的。变质岩一般可分为片状构造和块状构造两大类。 （1）正变质岩：即由岩浆岩变质形成的岩石，常因变质岩产生了片状构造，使其性 能较原岩石有所降低，如片麻岩等。 （2

7、）副变质岩：即由沉积岩变质而成的岩石，它比原岩石更为细密，故建筑性能有 所提高，如大理岩等。 第二节 天然石料的主要技术性质 一、物理性质 （一）抗风化性及风化程度 岩石抗风化能力的强弱与其矿物组成、结构和构造状态有关。 岩石的风化程度用Kw表示，Kw为该岩石与新鲜岩石单轴抗压强度的比值表 2-1 岩石风化程度表 风化程度 Kw值 风化程度 Kw值 半风化 0.400.75 新鲜（包括微风化） 0.91.0 强风化 0.200.40 微风化 0.750.90 全风化 0.20 建筑物中所用的石料要求：质地均匀 没有显著风化迹象 没有裂缝 不含易风化矿物。 （二）表观密度 同种石材表观密度愈大

8、抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈高 表观密度 石材品质评价的粗略指标。 3 表观密度大于1800kg/m 重质石材， 3 表观密度小于1800kg/m 称为轻质石材。 （三）吸水性 岩石吸水性的大小与其孔隙率及孔隙特征有关。 深成岩及许多变质岩，它们的孔隙率都很小，吸水率也较小。 沉积岩的孔隙率及孔隙特征变化很大，吸水率波动也很大。 吸水率低于1.5% 低吸水性岩石； 吸水率高于3.0% 高吸水性岩石； 吸水率介于1.5%3.0% 中吸水性岩石。 石料吸水性对其强度、耐水性及抗冻性等都有很大影响。 （四）抗冻性 取决于其矿物成分、结构、构造以及其风化程度。 当石料中含有较多的黑云母、黄铁矿、

9、粘土等矿物时，抗冻性较差；风化程度大者， 抗冻性低。 石料抗冻性标号：5、10、15、25、50、100、200。（冻融循环次数） （五）耐水性 经常与水接触的建筑物：石料的软化系数一般不应低于0.750.90。 二、力学性质 主要包括抗压强度、冲击韧性、硬度及耐磨性等。（一）抗压强度 天然石料的强度取决于石料的矿物组成、晶粒粗细及构造的均匀性、孔隙率大小和 岩石风化程度等。 石料强度一般变化都较大 具有层理构造的石料，其垂直层理方向的抗压强度较平行层理方向的高。 国家标准GB50003-2001 砌体结构设计规范：石料的抗压强度等级，以三块边长 为70mm 的立方体试件，用标准试验方法所测得极限抗压强度平均值（MPa ）表示。按 抗压强度值的大小，分为7 个强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、 MU20。 水利工程中，将天然石料按50mm 100mm 圆柱体或50mm 50mm 100mm 棱柱 体试件，浸水饱和状态的极限抗压强度，划分为100、80、70、60、50、30 等6 个标号。 并按其抗压强度分为硬质岩石、中硬岩石及软质岩石三类（见表2-2 ）。水利工程中所用 石料的标号一般均应大于30 号。