第3章 天然石材

第3章天然石材第3章天然石材石材是土木工程和建筑装饰工程中常见的材料之一，可分为天然石材和人造石材两大类。天然石材具有抗压强度高、耐久性好、装饰性好、可就地取材等特点，其中致密的块体石材常用于砌筑基础、墙体、护坡、挡土墙、沟渠与隧道衬砌等；散粒碎石、卵石、砂则用作水泥混凝土和沥青混凝土的粗集料；坚固耐久、色泽美观的石材常用作墙面、地面等装饰材料。人造石材是由无机或有机胶结料、矿物质原料及各种外加剂配制而成，如大理石、花岗石等，由于人造石材可以人为控制其性能、形状、花色图案等，因此，人造石材也得到了广泛应用。3.1岩石的组成与分类

3.1.1岩石的组成岩石是多种天然固态矿物的集合体。矿物是在地壳中受各种不同地质作用，所形成的具有一定化学组成和物理性质的单质或化合物，它具有一定的化学成分和结构特征。目前，已发现的矿物有3300多种，绝大多数是固态无机物。主要造岩矿物有30多种，各种造岩矿物具有不同的颜色和特性。

3.1.2岩石的分类

1．按岩石的形成分类岩石根据形成的地质条件不同，分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。（1）岩浆岩（火成岩）岩浆岩又称火成岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。岩浆岩是组成地壳的主要岩石，占地壳总质量的89％。岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为深成岩、喷出岩和火山岩三种。深成岩深成岩是岩浆在地壳深处，在很大的覆盖压力下缓慢冷却而成的岩石，其特性是：构造致密，容重大，抗压强度高，吸水率小，抗冻性好，耐磨性好，耐久性很好。建筑上常用的深成岩有：花岗岩、闪长岩、辉长岩等。喷出岩喷出岩是熔融的岩浆喷出地表后，在压力降低、迅速冷却的条件下形成的岩石，如玄武岩。当喷出的岩浆层厚时，形成的岩石其特性近似深成岩，若喷出的岩浆层较薄时，则形成的岩石常呈多孔结构。建筑上常用的喷出岩有：玄武岩、辉绿岩、安山岩等。3.1.2岩石的分类

火山岩

火山岩又称火山碎屑岩。火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中，经急速冷却后落下而形成的碎屑岩石。火山岩都是轻质多孔结构的材料。建筑常用的火山岩有：火山灰、浮石等。火山凝灰岩是凝聚并胶结成大块的火山岩。具有多孔构造，表观密度小，抗压强度为5～20MPa。可用作砌墙材料和轻混凝土的骨料。3.1.2岩石的分类（2）沉积岩（水成岩）沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风化后，经过风吹搬迁、流水冲移而沉积和再造岩等作用，在离地表不太深处形成的岩石。沉积岩为层状构造，其各层的成分、结构、颜色、层厚等均不相同。与火成岩相比，其特性是：结构致密性较差，容重较小，孔隙率及吸水率均较大，强度较低，耐久性也较差一些。建筑上常见沉积岩有：石灰岩、砂岩、页岩、砾岩、石膏、硅藻石、硅藻土、蛋白石等。3.1.2岩石的分类（3）变质岩变质岩是由原生的火成岩或沉积岩，经过地壳内部高温、高压等变化作用后而形成的岩石，其中沉积岩变质后，性能变好，结构变得致密，坚实耐久，如石灰岩（沉积岩）变质为大理石；而火成岩经变质后，性质反而变差，如花岗岩（深成岩）变质成的片麻岩，易产生分层剥落，使耐久性变差。建筑上常用的变质岩有：大理岩、片麻岩、石英岩、板岩等。

3.1.2岩石的分类

3.2砌筑石材

3.2.1按外形分类

1.料石

砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。料石外形规则，截面的宽度、高度不小于200mm，长度不宜大于厚度的4倍。料石根据加工程度分别用于建筑物的外部装饰、勒脚、台阶、砌体、石拱等。

2.毛石

砌体用毛石呈块状，其中部厚度不应小于200mm。毛石又有乱毛石和平毛石之分，乱毛石是指形状不规则的石块，平毛石是指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土等。3.2.2砌筑石材的性质与技术要求1.力学性质砌筑石材的力学性能主要是考虑其抗压强度。砌筑石材的强度等级可用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示，抗压强度取三个试块破坏强度的平均值。天然石材的强度等级分为MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU80和MU100共7个强度等级。

天然石材抗压强度的大小，取决于岩石的矿物成分、结晶粗细、胶结物质的种类及均匀性，以及荷载和解理方向等因素。2.耐久性①石材的抗冻性

石材的抗冻性主要决定于其矿物成分、晶粒大小和分布均匀性、天然胶结物的胶结性质、孔隙率及吸水性等性质。石材应根据使用条件选择相应的抗冻性指标。②抗风化能力岩石抗风化能力强弱与其矿物组成、结构和构造状态有关。③耐水性石材耐水性按其软化系数分为高、中、低三等。软化系数大于0.9者为高耐水性石材，软化系数为0.7~0.9者为中等耐水性石材，软化系数为0.6~0.7者为低耐水性石材。软化系数低于0.6的石材一般不允许用于重要建筑，如在气候温暖地区，或石材在吸水饱和后仍能具有较高的抗压强度时，则可慎重考虑使用。3.3建筑中常用石材砌筑用石材拌合混凝土用石材装饰用石材一、块状石材1.毛石：山体爆破直接得到的石块。1.乱毛石：形状布规则，主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙等；2.平毛石：乱毛石经粗略加工而成，主要用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等。2.料石（条石）：具有较规则六面体形的石块。1.毛料石：外观大致方正2.粗料石：3.细料石：经过细加工，外观规则3.3建筑中常用石材二、板材（一）天然大理石1.概况——天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。2.成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。3.3建筑中常用石材颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰中得以广泛应用。缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。天然大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工而成的石板。2.技术要求：书3.3建筑中常用石材天然大理石板天然大理石板天然大理石板天然大理石板天然大理石板天然大理石板天然大理石板天然大理石板3.3建筑中常用石材（二）花岗石建筑用天然花岗石是由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩，是全晶质岩石。主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（２０～4０％），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。优点：比大理石密度大，密度为2300～2800㎏/