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裝飾工程中常見的材料之一，可分為天然石材和人造石材兩大類。天然石材具有抗壓強度高、耐久性好、裝飾性好、可就地取材等特點，其中致密的塊體石材常用于砌筑基礎(chǔ)、墻體、護坡、擋土墻、溝渠與隧道襯砌等；散粒碎石、卵石、砂則用作水泥混凝土和瀝青混凝土的粗集料；堅固耐久、色澤美觀的石材常用作墻面、地面等裝飾材料。人造石材是由無機或有機膠結(jié)料、礦物質(zhì)原料及各種外加劑配制而成，如大理石、花崗石等，由于人造石材可以人為控制其性能、形狀、花色圖案等，因此，人造石材也得到了廣泛應(yīng)用。3.1巖石的組成與分類

3.1.1巖石的組成巖石是多種天然固態(tài)礦物的集合體。礦物是在地殼中受各種不同地質(zhì)作用，所形成的具有一定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的單質(zhì)或化合物，它具有一定的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征。目前，已發(fā)現(xiàn)的礦物有3300多種，絕大多數(shù)是固態(tài)無機物。主要造巖礦物有30多種，各種造巖礦物具有不同的顏色和特性。

3.1.2巖石的分類

1．按巖石的形成分類巖石根據(jù)形成的地質(zhì)條件不同，分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。（1）巖漿巖（火成巖）巖漿巖又稱火成巖，它是因地殼變動，熔融的巖漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。巖漿巖是組成地殼的主要巖石，占地殼總質(zhì)量的89％。巖漿巖根據(jù)巖漿冷卻條件的不同，又分為深成巖、噴出巖和火山巖三種。深成巖深成巖是巖漿在地殼深處，在很大的覆蓋壓力下緩慢冷卻而成的巖石，其特性是：構(gòu)造致密，容重大，抗壓強度高，吸水率小，抗凍性好，耐磨性好，耐久性很好。建筑上常用的深成巖有：花崗巖、閃長巖、輝長巖等。噴出巖噴出巖是熔融的巖漿噴出地表后，在壓力降低、迅速冷卻的條件下形成的巖石，如玄武巖。當(dāng)噴出的巖漿層厚時，形成的巖石其特性近似深成巖，若噴出的巖漿層較薄時，則形成的巖石常呈多孔結(jié)構(gòu)。建筑上常用的噴出巖有：玄武巖、輝綠巖、安山巖等。3.1.2巖石的分類

火山巖

火山巖又稱火山碎屑巖?；鹕綆r是火山爆發(fā)時，巖漿被噴到空中，經(jīng)急速冷卻后落下而形成的碎屑巖石。火山巖都是輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)的材料。建筑常用的火山巖有：火山灰、浮石等?；鹕侥?guī)r是凝聚并膠結(jié)成大塊的火山巖。具有多孔構(gòu)造，表觀密度小，抗壓強度為5～20MPa?？捎米髌鰤Σ牧虾洼p混凝土的骨料。3.1.2巖石的分類（2）沉積巖（水成巖）沉積巖又稱水成巖。沉積巖是由原來的母巖風(fēng)化后，經(jīng)過風(fēng)吹搬遷、流水沖移而沉積和再造巖等作用，在離地表不太深處形成的巖石。沉積巖為層狀構(gòu)造，其各層的成分、結(jié)構(gòu)、顏色、層厚等均不相同。與火成巖相比，其特性是：結(jié)構(gòu)致密性較差，容重較小，孔隙率及吸水率均較大，強度較低，耐久性也較差一些。建筑上常見沉積巖有：石灰?guī)r、砂巖、頁巖、礫巖、石膏、硅藻石、硅藻土、蛋白石等。3.1.2巖石的分類（3）變質(zhì)巖變質(zhì)巖是由原生的火成巖或沉積巖，經(jīng)過地殼內(nèi)部高溫、高壓等變化作用后而形成的巖石，其中沉積巖變質(zhì)后，性能變好，結(jié)構(gòu)變得致密，堅實耐久，如石灰?guī)r（沉積巖）變質(zhì)為大理石；而火成巖經(jīng)變質(zhì)后，性質(zhì)反而變差，如花崗巖（深成巖）變質(zhì)成的片麻巖，易產(chǎn)生分層剝落，使耐久性變差。建筑上常用的變質(zhì)巖有：大理巖、片麻巖、石英巖、板巖等。

3.1.2巖石的分類

3.2砌筑石材

3.2.1按外形分類

1.料石

砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分為細料石、半細料石、粗料石和毛料石四種。料石外形規(guī)則，截面的寬度、高度不小于200mm，長度不宜大于厚度的4倍。料石根據(jù)加工程度分別用于建筑物的外部裝飾、勒腳、臺階、砌體、石拱等。

2.毛石

砌體用毛石呈塊狀，其中部厚度不應(yīng)小于200mm。毛石又有亂毛石和平毛石之分，亂毛石是指形狀不規(guī)則的石塊，平毛石是指形狀不規(guī)則，但有兩個平面大致平行的石塊。毛石主要用于基礎(chǔ)、擋土墻、毛石混凝土等。3.2.2砌筑石材的性質(zhì)與技術(shù)要求1.力學(xué)性質(zhì)砌筑石材的力學(xué)性能主要是考慮其抗壓強度。砌筑石材的強度等級可用邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度表示，抗壓強度取三個試塊破壞強度的平均值。天然石材的強度等級分為MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU80和MU100共7個強度等級。

天然石材抗壓強度的大小，取決于巖石的礦物成分、結(jié)晶粗細、膠結(jié)物質(zhì)的種類及均勻性，以及荷載和解理方向等因素。2.耐久性①石材的抗凍性

石材的抗凍性主要決定于其礦物成分、晶粒大小和分布均勻性、天然膠結(jié)物的膠結(jié)性質(zhì)、孔隙率及吸水性等性質(zhì)。石材應(yīng)根據(jù)使用條件選擇相應(yīng)的抗凍性指標(biāo)。②抗風(fēng)化能力巖石抗風(fēng)化能力強弱與其礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造狀態(tài)有關(guān)。③耐水性石材耐水性按其軟化系數(shù)分為高、中、低三等。軟化系數(shù)大于0.9者為高耐水性石材，軟化系數(shù)為0.7~0.9者為中等耐水性石材，軟化系數(shù)為0.6~0.7者為低耐水性石材。軟化系數(shù)低于0.6的石材一般不允許用于重要建筑，如在氣候溫暖地區(qū)，或石材在吸水飽和后仍能具有較高的抗壓強度時，則可慎重考慮使用。3.3建筑中常用石材砌筑用石材拌合混凝土用石材裝飾用石材一、塊狀石材1.毛石：山體爆破直接得到的石塊。1.亂毛石：形狀布規(guī)則，主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒角、墻身、堤壩、擋土墻等；2.平毛石：亂毛石經(jīng)粗略加工而成，主要用于砌筑基礎(chǔ)、墻身、勒角、橋墩、涵洞等。2.料石（條石）：具有較規(guī)則六面體形的石塊。1.毛料石：外觀大致方正2.粗料石：3.細料石：經(jīng)過細加工，外觀規(guī)則3.3建筑中常用石材二、板材（一）天然大理石1.概況——天然大理石是石灰?guī)r或白云巖在地殼內(nèi)經(jīng)過高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖，多為層狀結(jié)構(gòu)，有明顯的結(jié)晶，紋理有斑紋、條紋之分，是一種富有裝飾性的天然石材。2.成分：化學(xué)成分為碳酸鹽，礦物成分為方解石或白云石。3.3建筑中常用石材顏色：純大理石為白色，當(dāng)含有部分其它深色礦物時，產(chǎn)生多種色彩與優(yōu)美花紋。從色彩上來說，有純黑、純白、純灰、墨綠等數(shù)種。紋理：有晚霞、云霧、山水、海浪等山水圖案、自然景觀。優(yōu)點：抗壓強度較高，但硬度并不太高，易于加工雕刻與拋光。工程裝飾中得以廣泛應(yīng)用。缺點：長期受雨水沖刷，特別是受酸性雨水沖刷時，易被侵蝕而失去原貌和光澤，影響裝飾效果。因此大理石多用于室內(nèi)裝飾。天然大理石板材是用大理石荒料經(jīng)鋸切、研磨、拋光等加工而成的石板。2.技術(shù)要求：書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）花崗石建筑用天然花崗石是由天然花崗石加工成板材、塊材用于建筑裝飾工程中?；◢弾r是典型的火成巖，是全晶質(zhì)巖石。主要成分：石英、長石和少量的暗色礦物和云母。結(jié)構(gòu)：按結(jié)晶顆粒大小，分為細粒、中粒和斑狀等。顏色：呈灰色、黃色、薔薇色、紅花等。優(yōu)質(zhì)花崗巖石英含量多（２０～4０％），云母含量少，晶粒細而勻，結(jié)構(gòu)緊密，不含其他雜質(zhì)，拋光后光澤明亮，不易風(fēng)化，色調(diào)鮮明，花色豐富，莊重大方。優(yōu)點：比大理石密度大，密度為2300～2800㎏/