建筑石材

课题建筑石材

教学目的：通过本章学习，结合工程实际中有形的、可见的事例，掌握常见岩石的特点和性能及其应用、建筑石材的技术性能，合理

选择和使用建筑石材。

教学重点：岩石的种类及其性质。

教学难点：岩石的种类及其性质。

教学方法：讲授法

授课学时：2个学时

教学过程

第二章建筑石材

复习：材料与水有关的性质，材料与热有关的性质，说出影响材料试验结果的因素。

引入新课：在古代，石材被广泛的应用于建筑，如宫殿、华表等等，它的应用与它的哪些性质有关？在现代社会，它的地位是否被动摇呢？

[前言]

天然石材：是将开采来的岩石，对其形状、尺寸和表面质量三方面进行一定的加工处理后所得到的材料。

建筑石材：是指主要用于建筑工程中的砌筑或装饰的天然石材。

天然石材是最古老的建筑材料之一，世界上许多著名的建筑物是由天然石材建造而成的。近几十年来，由于钢筋混凝土的应用与发展，虽然在很大程度上代替了天然石材作结构材料，但从石材的开采量和应用范围来看，天然石材在建筑上仍获得广泛的应用。

天然石材在地球表面蕴含丰富，分布广泛，便于就地取材。在性能上，天然石材具有抗压强度高、耐久、耐磨等特点。在建筑物立面上使用天然石材，具有坚实、稳重的质感，可以取得凝重庄严、雄伟的艺术效果，但

是，天然石材开采、加工困难，表观密度大。

第一节岩石的基本知识

一、造岩矿物

1、岩石：是矿物的集合体。

矿物：是有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质，如石英的化学成分是二氧化硅，结构呈六方柱状晶体。

2、造岩矿物：组成岩石的矿物。

有些岩石由一种矿物组成（单矿岩），如大理石，由方解石或白云石所组成。大部分岩石由多种矿物组成（多矿岩），如花岗岩由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成。岩石并无确定的化学成分及物理性质，不同岩石具有不同的矿物成分、结构和构造。因此，不同岩石具有不同的特征与性能。同种岩石，产地不同，其矿物组成、结构均有差异，因而其颜色、强度、硬度、抗冻性等物理力学性能都不相同。

造岩矿物大部分是硅酸盐、碳酸盐矿物，按其岩石中的含量可分为主要矿物、次要矿物和副矿物；按其组成分为深色（或暗色）矿物、浅色矿物（其内部富含Si、Al等元素）。

二、岩石的种类及性质

1、岩石的种类

（1）按岩石的成因分为：火成岩、沉积岩、变质岩

①火成岩：有地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称岩浆岩。根据冷却条件不同，又分为深成岩、喷出岩及火山岩三类。

②沉积岩：是由原来的母岩风化后，经过搬运、沉积和再造岩作业而形成的岩石，又称水成岩。根据沉积方式，可分为机械沉积岩、化学沉积岩及生物沉积岩三类。

③变质岩：是原生的火成岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的

岩石。

（2）按岩石强度分

根据日本JIS标准（即：日本工业标准，是日本国家标准中最重要、最权威的标准）。

岩石按抗压强度分为：硬石、次硬石、软石。

（3）按岩石形状分为：砌筑和装饰两类。

砌筑用石材分为毛石和料石；装饰用石材主要为板材。

2、岩石的性质：主要包括物理性质、力学性质、化学性质。

（1）物理性质

①表观密度

各类岩石的密度极相近似，大多在2.50～2.70g/cm3之间，但岩石的表观密度却相去甚远。岩石形成时压力大、凝聚紧密者，孔隙率小，表观密度接近其密度。这类岩石因孔隙率小，吸水率低，硬度、强度高，耐久性好，但加工困难。反之，表观密度小者，孔隙率和吸水率大，硬度、强度低，耐久性差，但加工较容易。

②吸水性

天然石材的吸水性主要与其孔隙率及空隙特征有关。孔隙率大、孔隙多为毛细管，则吸水性大；反之，孔隙率小、空隙很细小或很粗大，则吸水性均较低。石材的吸水性对其强度、耐水性、抗冻性、导热性均有较大的影响。

当岩石的吸水率大，且含有较多的粘土、石膏等易溶物质时，岩石的软化系数低。软化系数小于0.80的岩石，不可用于重要建筑物及水工构筑物中。

③硬度

④抗冻性

石材吸水达饱和，遇冷冻结膨胀产生裂缝，经过反复冻融后使石材逐渐破坏。吸水率小于0.5%的石材，可以认为是抗冻的。石材的抗冻性是用石材在吸水饱和状态下能经受冻融循环次数来表示的。

⑤导热性

⑥耐火性

石材的抗火性与所含矿物成分及结构、构造关系较大，含石膏矿的岩石在1100℃以上分解破坏；石英在573℃晶体发生转化，体积膨胀而破坏岩石；含碳酸镁、碳酸钙的岩石在700℃或800℃分解破坏；层片状岩石遇高温易剥落。

（2）岩石的力学性质

强度：石材以抗压强度为最高，抗拉强度则最低，只有抗压强度的1/20～1/50。因此，石材主要用于承受压力。

岩石受力后的变形：应力—应变曲线为非直线，属于非弹性变形。

岩石的硬度、耐磨性均随抗压强度增强而提高。

（3）岩石的化学性质有：化学风化、物理风化和化学风化（两者经常互相促进）、耐久性。

（4）岩石的热学性质

岩石属于不燃烧材料；岩石的导热系数小于钢材，大于混凝土和烧结普通砖（说明其个人能力优于钢材，但比混凝土和烧结普通砖的要大）。

第二节常用的建筑（装饰）石材

石材在建筑上的用途，或者是用于砌筑，或者是用于装饰。砌筑用石材有毛石和料石，装饰用石材主要是指各类和各种形状的天然石质板材。

一、毛石

1、概念：毛石是采石场爆破后直接得到的形状不规则的石块。

2、分类：依毛石平整程度分为乱毛石和平毛石两类。

3、用途：毛石常用作基础、勒脚、墙体、挡土墙等。

4、毛石的抗压强度：取决于其母岩的抗压强度，它是以三个边长为70mm

的立方体试块的抗压强度的平均值表示。

二、料石及荒料

1、概念：人工或机械开采出较规则的六面体石块，经人工略加凿琢而成的称为料石。

2、分类：

依料石表面加工的平整程度分为：毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。

3、用途：料石一般由致密、均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩开凿而成，用

于建筑物基础、勒脚、墙体等部位。

三、石材饰面板

1、概念：用致密岩石凿平或锯解而成的厚度不大的石材称为板材。

2、分类：主要有天然大理石板材、天然花岗石板材、青石装饰板材。饰面用的板材一般采用花岗石和大理石制成。

花岗石板材按形状分类，有普型板、圆弧板和异型板。饰面板材要求耐久、耐磨、色彩花纹美观，表面应无裂缝、翘曲、凹陷、色斑、污点等。花岗石板材按表面加工程度不同又分为粗面板材、细面板材、亚光板材和镜面板材（是经研磨抛光而具有镜面光泽的板材）。

3、用途：粗面板材和细面板材主要用于建筑物外墙面、柱面、台阶、勒脚等部位。镜面板材主要用于室内外墙面、柱面和地面。大理石板材一般均加工成镜面板材，供室内饰面用。

四、建筑石材的放射性污染及控制

由于天然石材是构成地壳的基本物质，因此可能存在含有放射性物质。石材中的放射性物质主要是指镭、钍等放射性元素，在衰变中会产生