石材的特性

石材的特性

一、石材的分类

石材是人类最早使用的建筑材料,虽然低价的钢铁及混凝土已渐取代石材在承重构造的地位,但是石材表面美妙的颜色及岩理的变化，经由建筑师的设计,更增加了石材高贵、亮丽的质感,这些都是混凝土、钢铁及玻璃所无法企及的。有越来越多的人尝试运用丰富的石材颜色及岩理，来改善都市里单调的景观，例如在混凝土结构沾贴石材亮板，或在拱门边侧边沾贴石材薄板等。

石材的种类繁多，依其岩性及用途，分类的标准如下：

（一）根据来源（origin）分类

1．火山岩。

2．沉积岩。

3．变质岩。

（二）根据特性（Characteristics）分类

1．组成的矿物。

2．化学的性质。

3．物理的性质。

(三）根据岩石种类分类（CNS63OO）

1．花岗岩类。

2．安山岩类。

3．砂岩类。

4．黏板岩类。

5．凝灰岩类。

6．大理石类及蛇纹石类。

（四）根据岩性分类（ASTMc119-71）

1．花岗岩类。

2．绿色岩类。

3．石灰岩类。

4．大理岩类。

5．砂岩类。

6．皮岩类。

（五）根据用途分类

1．外部建筑用（Exterior Building）。

2．内部建筑用（Interior Building）。

3．装饰用（Decovrative and Ornamental）。

4．碑石及雕像用（Monumental and Statuary）。

5．铺砌料用（Paving）。

6．界石用（Curbing）。

7．扁平石铺路用（Flagging）。

8．造屋顶用板岩（Roofing Slate）。

9．磨石用板岩（Millstock slate）。

10．其他（如面板Surface Plate及磨刀石Hone stones）。

二、石材的一般性质

石材一般具有多变化性,它们常具有很大范围的个别化学及物理性质的变化,主要是由岩理、构造外貌、及矿物（即化学的）组成之差异所造成。为决定一已知石材适合用在那一种目的上，通常使用各种不同的试验加以测试，例如强度、吸水率、比重、磨损率及轫度等。

由于石材一般用为物理材料的用途，一般的测试以物理性为主。岩石的检验可提供与化学分析相似的结果，但对于一些有害氧化物检测，则岩石的检验比化学分析有用。户外用石材的矿物成份，将可抵抗自然的风化作用，及特殊环境的化学风化作用。在美国东部的大工业城里，空气的污染严重，甚至连花岗石的表面都会受到侵蚀。选用石材要适得其所，如果外装石材中合有易氧化的矿物.如黄铁矿,将会生成不好看的污点、变色或腐蚀。

石材基本的化学及矿物组成，列于表一,二,三,四中,物理性质则列於表五至表六中。

表一：火山岩石材的化学组成：

表五：常见石材的物理性质：

(

1．耐火性

各种石材皆不同，有些石材在高温作用下，发生化学分解。

（1）石膏：在大于107 C时分解。

（2）石灰石、大理石：在大于910 c时分解。

（3）花岗石：在600 C时因组成矿物受热不均而裂开。

2．膨胀及收缩

石材也是热胀冷缩，但若受热后再冷却，其收缩不能回复至原来体积，而必保留一部份成为永久性膨胀；美国兵工厂曾试验由00C至1000C，再降到00C，测出永久膨胀增加之度为0.02-O.045%。3．耐冻性

石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著之破坏者，此性能称为耐冻性。岩石孔隙内的水份在温度低到摄氏零下20时，发生冻结，孔隙内水份膨胀比原有体积大1/10，岩石若不能抵抗此种膨胀所发生之力，便会出现破坏现象。一般若吸水率小于0.5%，就不考虑其抗冻性能。

4．抗压强度

石材的抗压强度会因矿物成份、结晶粗细、胶结物质的均匀性、荷重面积、荷重作用与解理所成角度等因素，而有所不同。若其他条件相同，通常结晶颗粒细小而彼此粘结一起的致密材料，具有较高强度。致密的火山岩在乾燥及饱和水份後，抗压强度并无差异（吸水率极低），若属多孔性及怕水之胶结岩石，其乾燥及潮湿之强度，就有显著差别。

抗拉强度约为抗压强度的1/50，抗剪强度约为抗压强度的1/14，抗弯强度为抗压强度的1/50 请参考表六。

（二）大理石的施工特性

1．物理性

（1）抗压强度Compressive strength PSI :6,012-16,750。

（2）抗弯强度Flexural strength PSI :1,O95-2,709。

（3）抗剪强度Shear strength PSI :1,638-4,812。

（4）弹性系数Modulus of Elasticity PSI :1.97-14.85X106。

（5）密度Ibs/ft :163.0-172.4。

（6）48小时吸水率% :0.O69-O.609。

（7）热传导系数"k BTU/in/hr/f2t/0F :10.45一15.56。

（8）水蒸气传导率Perm-Inch :0.324-4.46。

（9）热扩散系数in/in/0F :3.69-12.3X10-6。

（10）潜变Creep-Deflation, inch's after 24HR :O-3.3X1O-4。

2．强度（ASTM c99,ASTM c170）

强度乃是抵抗压力之能力，来自几个因素：

（1）岩石裂理及晶体的解理。

（2）胶结度。

（3）晶体的"互锁"（interlocking of the crystal）。

（4）任何胶结物质的天然质。

3．热膨胀

大理石的热膨胀，在大理石与其他不同材料组成坚固的大单元时，变成一个重要的考虑因素。实验室中经过几个轮回的加热及冷却过程後，可测出残留的膨胀到原来的20%左右。

4．耐火度

大理石是不燃性材料，具耐火度，热传导性佳，温度由大理石传递的速度很快，因此不是高效率的隔热体。

5．抗磨性（ASTM c 241）

大多数不同种类的大理石都具有高硬度，及均匀的磨耗性，因此常被用为地板及楼梯板。若大理石具有Ha=10的抗磨硬度，可用为地板材料。使用两种以上的大理石为地板材时，将产全不均匀磨耗。

5．半透明性Translucence

大理石的半透明性是最引人感到兴趣的外表特性之一，当然并不是所有的大理石具有此种性质，半透明性系由於下列因素造成:

（1）晶体构造Crystal Structure

某些晶体构造适於传递光线。

（2）颜色Color

白色及淡色大理石通常具有更多透光性。