第二章天然石材基础知识.ppt

2天然石材 1 岩石的组成及分类2 天然石材的技术性质3 石材的加工类型及选用 1 岩石的组成及分类 1 天然岩石的组成元素矿物岩石 单矿岩和多矿岩O长石花岗岩Si石英玄武岩Ca云母砂岩Fe角闪石页岩Al方解石 地质作用 2 天然岩石的分类 一 岩浆岩 二 沉积岩 三 变质岩 一 岩浆岩Igneousrock 1 岩浆岩的形成 岩浆 地壳下面存在着的高温高压熔融状态的硅酸盐物质 主要成分是SiO2 还有其他元素 化合物及挥发组分 由地壳内部熔融岩浆上升冷凝而成 根据冷却条件不同 可分为以下三类 1 深成岩 地壳深处 形成深度在地表以下5km 2 喷出岩 喷出地表 3 火山岩 火山爆发 岩浆岩的分类 按SiO2含量 基性岩 SiO2 52 45 玄武岩 喷出岩 辉长岩 深成岩 中性岩 SiO2 52 65 安山岩 喷出岩 正长岩 深成岩 酸性岩 SiO2 65 流纹岩 喷出岩 花岗岩 深成岩 1 花岗岩花岗岩构造致密 较小的孔隙率和吸水率较大的密度和抗压强度优良的装饰性能 2 玄武岩由斜长石 橄榄石和辉石组成 硬度高脆性大 抗风化能力强 常用于高强混凝土的骨料 道路路面和水利工程 3 浮石 火山灰浮石是颗粒状的火山岩 可作为轻混凝土的骨料 火山灰是粉状火山岩 能与石灰反应生成水硬性胶凝材料 可作为水泥的混合材和混凝土的外掺料 二 沉积岩Sedimentaryrock 1 沉积岩的形成由地表的各类岩石经自然界的风化作用 被风力 水流和冰川搬迁后再沉淀堆积 在地表或地表下不太深的地方形成的岩石 沉积岩的孔隙率和吸水率大 表观密度小 抗压强度低 耐久性差 沉积岩按生成条件可分为三类 1 机械沉积是岩石经自然风化而松散破碎后 经风力 水流和冰川等搬运 沉积 重新压实而成的岩石 砂岩和页岩等 2 化学沉积是岩石中易溶于水的矿物 经聚集沉积而成的岩石 有石膏 白云岩和菱镁石等 3 生物沉积是各种生物死亡后的残骸沉积而成的岩石 有白垩和硅藻土等 沉积岩的矿物组成 化学沉积矿物 方解石 白云石 石膏 石盐以及铁 锰氧化物 胶结物 矿物及岩屑颗粒间的粘结物 Dolomite白云石 2 常用的沉积岩石灰岩 主要化学成分为CaCO3 主要矿物为方解石 使用如下 1 石灰岩是生产水泥和石灰的主要原料 2 石灰岩块石可用于基础 墙身 台阶和路面 水利工程中可用于堤岸 护坡等 3 石灰岩碎石是混凝土常用的骨料 三 变质岩Metamorphicrock 1 变质岩的形成变质岩是地壳中原有的各类岩石 在高温高压下 发生再结晶作用 矿物组成 结构发生部分或全部改变所形成新的岩石 大理岩由石灰岩和白云岩变质而成 建筑饰面材料 石英由砂岩变质而成 陶瓷和玻璃的主要原料 2 常用的变质岩 1 大理岩 2 石英岩 3 片麻岩 一 抗风化性水 冰 化学因素造成岩石开裂或剥落的过程 称为岩石的风化 2 天然石材的技术性质一 物理性质 风化作用的类型 物理风化 现象 热胀冷缩 冰劈 晶胀等 结果 使得岩石块体越来越小 化学风化 作用方式 水化 CaCO3 石灰岩 CO2 H2O Ca HCO3 2 重碳酸钙 指 岩石在水 水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解 水化 水解 碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化 CaSO4 硬石膏 2H2O CaSO4 2H2O 石膏 体积增大30 水解 高岭土 附属物KOH SiO2被水带走 水解 氧化 黄铁矿 FeS2 褐铁矿 Fe2O3 nH2O 氧化 生物风化 现象 有机酸硝酸碳酸亚硝酸 生物死亡 人类的工程活动促成风化作用 植物 细菌 新陈代谢 腐殖质 有机酸 孔隙率和矿物成分 风化程度用系数Kw表示 Kw为风化岩石与新鲜岩石的单轴抗压强度的比值 防风化的主要措施 1 磨光石材表面2 防止表面积水3 采用有机硅喷涂表面4 对硅酸盐类岩石 可用氟硅酸镁溶液处理表面 二 表观密度表观密度与矿物组成和孔隙率有关 表观密度可间接反映出石材的致密程度 孔隙率 抗压强度 吸水率和耐久性等性能 石材按表观密度大小分为 1 重石表观密度 1800kg m3 主要用于基础 路面 桥梁 承重墙 水工建筑物等 2 轻石表观密度 1800kg m3 主要用于墙体材料 三 吸水性岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力 称为岩石的吸水性 常用吸水率 饱和吸水率与饱水系数等指标表示 1 吸水率岩石的吸水率 Wa 是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量 mw1 与岩样干质量 mw2 之比 用百分数表示 即 2 饱和吸水率岩石的饱和吸水率 Wp 是指岩石试件在高压 一般压力为15MPa 或真空条件下吸入水的质量 mw2 与岩样干燥质量 ms 之比 用百分数表示 即 3 饱水系数岩石的吸水率 Wa 与饱和吸水率 Wp 之比 称为饱水系数 反映了岩石中大 小开口孔隙的相对比例关系 饱水系数愈大 岩石中的大开口孔隙相对愈多 而小开口孔隙相对愈少 饱水系数大 说明常压下吸水后余留的孔隙就愈少 岩石愈易被冻胀破坏 因而其抗冻性差 四 岩石的软化性岩石浸水饱和后强度降低的性质 称为软化性 用软化系数 KR 表示 KR定义为岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值 即 按软化系数分为高 中 低三等 1 K软 0 90 为高耐水性石材2 0 70 0 90 为中耐水性石材3 0 60 0 70 为低耐水性石材经常与水接触的建筑物中 石料的K软 0 75 0 90 五 抗冻性岩石抵抗冻融破坏的能力 称为抗冻性 常用抗冻系数和质量损失率来表示 抗冻系数 Rd 是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 c2 与冻融前干抗压强度 c1 之比 用百分数表示 即 质量损失率 Km 是指冻融试验前后干质量之差 ms1 ms2 与试验前干质量 ms1 之比 以百分数表示 即 二 力学性质 一 抗压强度Compressivestrength以三个边长为70mm的立方体试件 吸水饱和下的抗压强度算术平均值 根据强度值划分为MU100 MU80 MU60 MU50 MU40 MU30 MU20七个强度等级 水利工程中 将石材按 50 100 的圆柱体或50 50 100 的棱柱体 在浸水饱和状态下的极限抗压强度划分为100 80 70 60 50 30六个强度等级 强度影响因素形状和尺寸 尺寸越小 强度越高矿物组成 主要矿物为石英时强度较高 但云母含量多时强度低 构造 有层理的岩石 垂直于层理方向的强度高于平行层理方向的强度孔隙率和风化 较大的孔隙率 易风化 易降低岩石强度 二 冲击韧性决定于其矿物组成及结构 三 耐磨性泄水 排沙建筑物表面的石料都应采用耐磨性较高的石料 3工程中常见的天然石料 一 岩浆岩 一 花岗岩 二 辉绿岩 三 玄武岩硬 脆 不易加工 二 沉积岩 一 石灰岩注意CO2及含粘土矿物 二 砂岩砂岩根据胶结物不同而命名 如 氧化硅胶结称硅质砂岩碳酸钙胶结称为灰质