天然石材课件

第二章天然石材第二章天然石材天然石材：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。优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐磨 性、耐久性高、来源广泛。缺点：加工困难，自重大，开采和运输不方 便。应用：重要结构，特别是建筑装饰。第二章天然石材2.1岩石的组成与分类2.2石材的技术性质2.3石材的加工类型、选用原则与防护2.4常用岩石与石材小结第二章天然石材2.1.2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：(1)岩浆岩：组成地壳的主要岩石，占地壳总量89%岩浆岩又称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶结构而没有层理。根据岩浆岩的形成过程分类： ①侵入岩：深成岩、浅成岩 ②喷出岩 ③火山岩根据岩浆岩中SiO2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。

第二章天然石材①侵入岩：深成岩、浅成岩1）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。 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。2）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。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。第二章天然石材②喷出岩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。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（非晶质）结构。③火山岩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。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。

观察下面两幅沉积岩图片，能总结一下沉积岩的构造特征吗？

特点：具有明显的层状构造，各层的成分、结构、颜色厚度都有差异。

第二章天然石材(3)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： ①区域变质岩：如石英岩、大理岩 ②接触变质岩：如部分大理岩 ③动力变质岩：如构造角砾岩第二章天然石材根据变质作用的对象，可将变质岩分为： ①正变质岩：变质作用作用于岩浆岩所形成的变质岩。 如片麻岩。 ②副变质岩：变质作用作用于沉积岩所形成的变质岩。 如石英岩，大理岩，板岩等。汉白玉-荒料花岗岩荒料第二章天然石材2.2石材的技术性质2.2.1物理性质(1)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（以表观密度1800kg/m3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。第二章天然石材(3)耐水性用软化系数表示。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0.90）；中耐水性（软化系数为0.75～9.0）；低耐水性（软化系数为0.6～0.75）。软化系数低于0.6的石材，不允许用于重要建筑。第二章天然石材(4)抗冻性石材在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。通常采用-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，此为一次冻融循环。抗冻性常用冻融循环的次数（强度降低值不超过25%，质量损失不超过5%，无贯穿裂缝）来表示。石材的抗冻标号分为D5、D10、D15、D25、D50、D100、D200等。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。

第二章天然石材(5)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100℃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；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组成的结晶石材，如花岗岩等，温度高于700℃以上时，由于石英受热晶型转变发生膨胀，强度迅速下降。(6)导热性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2.91～3.49W/m·k；轻质石材的导热系数则在0.23～0.70W/m·k。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。第二章天然石材(2)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1/20~1/10，是典型的脆性材料。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。e.g.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大的韧性。通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。第二章天然石材(3)硬度石材的硬度以莫氏或肖氏硬度表示。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，一般抗压强度越高，其硬度也越高。硬度越高，其耐磨性和抗刻划性越好，但表面加工越困难。第二章天然石材(4)耐磨性耐磨性是指石材在使用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及冲击等复杂作用的性质。石材的耐磨性以单位面积磨耗量表示。石材的耐磨性与其矿物的硬度、结构、构造特征以及石材的抗压强度和冲击韧性等有关。矿物愈坚硬、构造愈致密以及石材的抗压强度和冲击韧性愈高，石材的耐磨性愈好。e.g.台阶、人行道等应采用具有高耐磨性的石材。第二章天然石材(2)磨光性磨光性是指石材能否磨成光滑表面的性质。致密、均匀、细粒的岩石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮洁的表面。疏松多孔、鳞片状结构的岩石，磨光性均较差。

(3)抗钻性抗钻性指岩石钻孔时期难易程度的性质。影响抗钻性的因素很复杂，一般与岩石的强度、硬度等性质有关。

第二章天然石材2.3石材的加工类型、选用原则与防护2.3.1砌筑石材2.3.1.1砌筑石材的类型

常用砌筑石材的原料主要有花岗岩、石灰岩、白云岩、砂岩等。根据加工程度的不同，可以分为：(1)毛石（片石或块石）：形状不规则的石块 按其表明平整程度分为乱毛石和平毛石两种。乱毛石指各个面的形状均不规则的块石；平毛石指对乱毛石略经加工，形状较整齐，但表面粗糙的块石。毛石主要用于砌筑基础、勒脚、墙身、挡土墙、堤坝等。

第二章天然石材2.3.2装饰石材装饰石材主要指用于工程中个部位的装饰性板材和块材。用致密岩石凿平或锯解而成的厚度一般为20mm的石材称为板材。最常用的建筑装饰用石材是天然大理石和天然花岗石。第二章天然石材2.3.3颗粒状石材（1）碎石；（2）卵石；（3）石渣2.3.4防护石材石材的一个重要用途是作为防护石材用在海防和防波堤建筑中。2.3.5用作填料的石材填料是指用于修建房屋、道路或公路的具有某种功能的未粘结粒状材料。天然岩石是最重要的填料来源。坚硬、结实和耐久是填料非常重要的特性。第二章天然石材2.3.6石材的选用原则（1）适用性（2）经济性（3）安全性（4）美观性第二章天然石材2.3.7天然岩石的破坏及其防护为了减轻与防止石材的风化与破坏，可以采取以下防护措施：（1）合理选材（2）表面处理①在石材表面涂刷憎水剂；②涂刷熔化的石蜡；③石灰岩表面可涂刷硅氟酸镁溶液；④其他岩石可用硅酸盐来防护。第二章天然石材2.4常用岩石与石材2.4.1花岗岩岩石学中花岗岩指由石英、长石、及少量云母和暗色矿物（橄榄石类、辉石类、角闪石类及黑云母等）组成的全晶质的岩石。建筑上所说的花岗石是广义的，指具有装饰功能，可磨光、抛光的岩浆岩及少量其它类岩石。有花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩（以上均属深成岩）、辉绿岩、玄武岩、安山岩（以上均属喷出岩）、片麻岩（属变质岩）等。这类岩石的构造非常致密，矿物全部结晶且晶粒粗大，块状构造或粗晶嵌入玻璃质结构中呈斑状构造。花岗岩属于深成岩。堆积密度大，抗压强度高，孔隙率低，吸水率低，硬度高，耐磨性好，抗风化性好，耐久性高，耐酸性好，但不耐火，多含放射性元素。由于花岗石板材质感丰富，具有华丽高贵的装饰效果，且质地坚硬、耐久性好，所以是室内外高级装饰材料。主要用于建筑物的墙、柱、地、楼梯、台阶、栏杆等表面装饰及服务台、展示台等。第二章天然石材花岗岩板材花岗岩台阶第二章天然石材2.4.2砂岩砂岩是指粒径为0.05~2mm的碎屑颗粒含量超过50%的碎屑岩，主要成分为石英（SiO2），粘土含量<25%，具有砂质结构和层状结构，层理分明。致密坚硬的砂岩可用作装饰石材。砂岩浮雕第二章天然石材2.4.3石灰岩石灰岩简称灰岩，属最常用的沉积岩。其主要化学成分为CaCO3，矿物成分以结晶细小的方解石为主。致密石灰岩又称青石，可用作装饰板材。石灰岩属于沉积岩。较花岗岩表观密度小，抗压强度低，硬度小，耐磨性、抗风化性、耐久性、耐酸性差。可用于基础，墙体，挡土墙等石砌体；配置混凝土、生产石灰和水泥。第二章天然石材石灰岩第二章天然石材2.4.4大理岩岩石学中所指大理石是由石灰岩或白云岩变质而成的变质岩，主要矿物成分是方解石或白云石，主要化学成分为碳酸盐类。建筑上所说的大理石是广义的，指具有装饰功能，并可磨光、抛光的各种沉积岩和变质岩。有大理岩、石英岩、蛇纹岩（以上均属变质岩）、致密石灰石、砂岩、白云岩（以上均属沉积岩）等。大理岩属于副变质岩。结构紧密、细腻，抗压强度高，堆积密度大，硬度小，易于雕琢磨光。与花岗岩比，其耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差。大理石板材用于装饰等级要求较高的建筑物饰面，主要用于室内饰面，如墙面、地面、柱面、台面、栏杆、踏步等。当用于室外时，因大理石抗风化能力差，易受空气中二氧化硫的腐蚀而使表层失去光泽、变色并逐渐破损，通常只有白色大理石（汉白玉）等少数致密、质纯的品种可用于室外。第二章天然石材东坡肉-大理岩汉白玉栏杆第二章天然石材2.4.5石英岩石英岩是由硅质砂岩变质而成。抗压强度大，耐久性好，但硬度高，加工困难。2.4.6片麻岩片麻岩是由花岗岩变质而成。呈片状结构，各个方向上物理力学性质不同。抗冻性差，易于风化。片麻岩石英岩石英岩手链小结1.岩石的性质不仅取决于造岩矿物的特性，还受到矿物含量、颗粒结构等因素的影响。同种岩石，由于生成条件不同，其性质也有所不同。2.岩石按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。变质岩又分为正变质岩和副变质岩。3.岩石的结构和构造对岩石的物理力学性能有重要影响。结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性、韧性及耐久性好。细小晶粒较粗大晶粒的强度高、韧性及耐久性好。含有极完全解理的矿物组成的岩石，强度低、韧性差、易于开采。岩石的孔隙率较大，则岩石的强度、抗冻性、耐水性及耐久性等会显著下降。4.花岗岩属于深成岩。堆积密度大抗压强度高孔隙率低，吸水率低，硬度高，耐磨性好，抗风化性好，耐久性