建筑材料 第二章 天然石材

3.铁质砂岩
砂岩
砂岩浮雕
页岩
§2.1 岩石的形成及分类
3.变质岩 1.变质岩的形成
变质岩是地壳中原有的各类岩石，在高温高 压下，发生再结晶作用，矿物组成，结构发生部 分或全部改变所形成新的岩石。
大理岩由石灰岩和白云岩变质而成：建筑饰 面材料。
石英由砂岩变质而成：陶瓷和玻璃的主要原
料。 ·深成岩变质后，性能变差
§2.1 岩石的形成及分类
(2)玄武岩 ·喷出岩的一种
·由斜长石，橄榄石和辉石 组成。
·硬度高脆性大，抗风化能 力强 ·常用于高强混凝土的骨料， 道路路面和水利工程
§2.1 岩石的形成及分类
(3)浮石，火山灰 ·火山岩的一种
·浮石是颗粒状的火山岩。 可作为轻混凝土的骨料。
·火山灰是粉状火山岩。能 与石灰反应生成水硬性胶凝 材料。可作为水泥的混合材 和混凝土的外掺料。
5~7
坚硬、强度高，韧性大， 耐久 硬度不大，强度高，遇 酸分解，晶形呈菱面体， 解理完全 与方解石相似，遇热酸 分解 条痕呈黑色，无解理， 在空气中氧化铁和硫酸 污染岩石是岩石中的有 害物质
2.7
3
白云石
2.9
4
黄铁矿
FeS2
5
6~6.5
黄
§2.1 岩石的形成及分类
石英 长石 云母
黑云母
白云母
§2.1 岩石的形成及分类
赵州桥
§2 天然石材
广州圣心大教堂现在是远东地 区惟一最大的石结构天主教建 筑，也是全球四大全石结构哥 特式教堂建筑之一，1996年才 被国家文物局公布为全国重点 文物保护单位。1990年国家建 设部、国家文物局、中国建筑 学会核定为全国近代优秀建筑 单位。由于教堂的全部墙壁和 柱子都是用花岗岩石砌筑，所 以称之为“石室”或“石室耶 稣圣心堂”。
应用：毛石可用于砌筑基础、勒脚、墙身、堤 坝、挡土墙等，乱毛石也可用作毛石混凝土的骨
料。
一
石材的加工类型 (一)料石 定义：指由人工或机械开采出的较规则的六面体
石块，再略经凿琢而成。
分类：根据表面加工的平整程度分为毛料石、粗
§2.1 岩石的形成及分类
• 由两种或两种以上的矿物组成的岩石叫多矿岩 （又称复矿岩）。 如花岗岩，它是由长石、石英、云母及某些 暗色矿物组成。自然界中的岩石大多以多矿岩 形式存在。 • 岩石的性质由组成岩石各矿物的特性、结 构、构造等因素决定。
• 建筑工程中常用岩石的主要造岩矿物见表2-1所 示。
一 、物理性能
（1）表观密度 分类：按其表观密度大小可分： • 重质石材：表观密度≥1800kg/m3，主要用于建筑物的基 础、墙体、地面、路面、桥梁以及水上建筑物等������
轻质石材：表观密度≤1800kg/m3，常用于墙体材料 • 石材表观密度越大，结构越致密，抗压强度越高，吸水率 越小，耐久性越好，导热性也越好。
角闪石
辉石
橄榄石
方解石
白云石
§2.1 岩石的形成及分类 • 二、岩石
按地质形成条件不同，通常可分为 三大类，即岩浆岩（火成岩）、沉积 岩和变质岩。
§2.1 岩石的形成及分类
岩石的分类
§2.1 岩石的形成及分类
1.火成岩 （岩浆岩 ） 火成岩又称岩浆岩，它是 因地壳变动，熔融的岩浆 由地壳内部上升后冷却而 成。 岩浆岩根据岩浆冷却条 件的不同，又分为: 深成岩、喷出岩和火山 岩
§2.2 建筑石材的技术性能
一 、物理性能
（1）吸水性 1）意义——吸水性对其强度与耐水性有很大影响。石材 吸水后，会降低颗粒之间的黏结力，从而使强度降低，抗冻 性变差，导热性增加，耐水性、耐久性下降。 2）分类：低吸水性、中吸水性、高吸水性岩石 （3）导热性 用其导热率表示。主要与其致密程度有关。 –岩石的比热大于钢材、混凝土、砖；岩石的导热系数小 于钢材，大于混凝土和烧结砖。
§2.1 岩石的形成及分类
常用的沉积岩：
·石灰石：主要成分为CaCO3，主要矿物为 方解石。 使用如下： (1) 石灰岩是生产水泥和石灰的主要原料；
(2)石灰岩块石可用于基础，墙身，台阶和 路面，水利工程中可用于堤岸，护坡 等； (3)石灰岩碎石是混凝土常用的骨料。
§2.1 岩石的形成及分类
常用的沉积岩： ·砂岩：由石英砂或石灰岩等细小碎 屑经沉积并重新胶结而成的 岩石。主要矿物为石英。 其性质决定于胶结物的种类和胶结的 致密程度。 1.硅质砂岩 2.钙质砂岩
§2.2 建筑石材的技术性能
二、力学性能
–抗压强度、冲击韧性、硬度、及耐磨性等。 抗压强度：石材的强度等级是按抗压强度划分的。 （1） 试验方法：用于砌体等的石材的抗压强度采用边长为 50mm的 标准立方体试块进行测试，并以三个试件抗压破坏强度 的平均值表示。 石材共分九个强度等级：从MU10、15、20、30、40、
§2.1 岩石的形成及分类
(1)深成岩：地壳深处(形成深度在地表以下5km)， 岩浆缓慢均匀的冷却而形成。矿物全部是晶体。如 花岗岩，正长岩，闪长岩
花岗岩
正长岩
闪长岩
辉长岩
§2.1 岩石的形成及分类
(2)喷出岩：喷出地表迅速冷却而成，大部分结晶不 完全。有玄武岩，安山岩等。
玄 武 岩
玄武岩
辉绿岩
安山岩
§2.1 岩石的形成及分类
(3)火山岩：火山爆发，岩浆在空气中急速冷却。形 成的玻璃质结构，表观密度小。有火山灰，火山砂 等。
火山灰
火山渣
浮石
凝灰岩
§2.1 岩石的形成及分类
常用的岩浆岩： (1)花岗岩
·深成岩的一种，分布较广
·花岗岩构造致密，较小的孔隙 率和吸水率 ·较大的密度和抗压强度，耐酸 ·耐火性能差 ·优良的装饰性能
§2.3 建筑上常用岩石
二、砂岩
• 砂岩 ：
–硅质砂岩、钙质砂岩、铁质砂岩、泥质砂岩四类。 –性能以硅质砂岩最佳，依次递减。 –前三类应用于室内、外墙面和地面装饰。
应用：都用于室内、 外的墙面、地面 。
§2.3 建筑上常用岩石
三、石灰岩
石灰岩是沉积岩中的一种，属晶质结构，层状构 造，主要造岩矿物是方解石。
浙江树人大学
建筑材料
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第二章 天然石材
第一节 第二节 第三节 第四节 岩石的形成及分类 建筑石材的技术性能 建筑上常用岩石 石材的加工类型及选用
§2 天然石材
• 定义：石材是指从天然岩石体中开采未经 加工或经加工制成块状、板状或特定形状 的石材的总称。
• 石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。由于其 具有相当高的强度、良好的耐磨性和耐久性、较 强的装饰性，并且资源丰富，易于就地取材 ，所 以在现代建筑中应用仍十分广泛
§2.3 建筑上常用岩石
五、其他岩石
黄洞石
岩性：大理石
产地：湖北
樱花红石材
黑白根
黑金沙
济南青
山东白麻
金镶玉
广西白
米白洞石
英国棕
美国白麻
岩性：花岗岩
岩性：花岗岩
产地：印度
产地：美国
黄金钻
•
非钻
岩性：花岗岩 产地：沙特阿拉伯
岩性：花岗岩
产地：非洲
西班牙米黄
岩性：大理石 产地：西班牙
§2.1 岩石的形成及分类
常用的变质岩
(1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大理岩
(2)石英岩
(3)片麻岩
§2.2 建筑石材的技术性能
一 、物理性能
（1）表观密度 体积密度的大小常常间接的反映了石材的致密程度 和孔隙的多少。一般情况下：同种石材表观密度愈大，则 抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性、导热性越好。
m 0 V0
§2.2 建筑石材的技术性能
50、60、80、MU100
§2.2 建筑石材的技术性能
二、力学性能
（2）石材强度的物理意义
石材的抗压强度与其矿物组成、结构、构造特征有密切
的关系。 如：组成花岗岩的主要矿物成分中石英是很坚强的矿物， 其含量多，则花岗岩的强度也越高，而云母为片状矿物，它 含量多，则这种石材强度低。
岩石受力后的变形：属非弹性变形。
§2.1 岩石的形成及分类
2.沉积岩
也称水成岩，是各种岩石经风化、搬运、 沉积和再造岩作用而形成的岩石。沉积岩呈层 状构造，孔隙率和吸水率大，强度和耐久性较 火成岩低。但因沉积岩分布广容易加工，在建 筑上应用广泛。
§2.1 岩石的形成及分类
沉积岩按照生成条件分为三类：
• (1)机械沉积岩 是岩石经自然风化而松散破碎后，经风力， 水流，冰川等的搬运，沉积，重新压实而成的岩石，砂岩 和页岩等属于这一类。 • (2)化学沉积岩 是岩石中易溶于水的矿物，经聚集沉积而 成的岩石，有石膏，白云岩和菱镁石等。 • (3)生物沉积岩 是各种生物死亡后的残骸沉积而成的岩石， 有白垩，硅藻土等。
金花米黄
岩性：大理石
产地：土耳其
灰木纹大理石
岩性：砂岩 产地：山东
玛瑙黄
虎皮红
啡网纹
橙皮红
§2.4 石材的加工类型及选用
• 土木工程中用到的石材常加工为毛石，料石， 板材和颗粒等。
§2.4 石材的加工类型及选用
一 石材的加工类型 (一)毛石 定义：是在采石场由爆破直接获得的石块。 分类：按平整程度不同可分为 乱毛石和平毛石
§2 天然石材
埃及金字塔
古罗马斗兽场
古罗马斗兽场
各种天然石材
§2.1 岩石的形成及分类
• 岩石是构成地壳的主要物质，是由各种不 同的地质作用所形成的天然固态矿物的集 合体，具有一定的化学成分、矿物成分、 结构和构造。
§2.1 岩石的形成及分类
一、造岩矿物 矿物是具有一定化学成分和一定结构 特征的天然化合物和单质的总称。 • 岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿 物称为造岩矿物。 由单矿物组成的岩石叫单矿岩。 如白色大理石，它是由方解石或白云 石组成。
§2.1 岩石的形成及分类
表2-1 建筑中常用岩石的主要造岩矿物
矿物 石英 组成 结晶 SiO2 密度 莫氏 (g/cm3 硬度 ) 2.65 7 颜色 其他特性
无色透明至 坚硬、耐久、具有贝 乳白等色 状断口，玻璃光泽 耐久性不如石英，在 白、灰、红 大气中长期风化后成 青等色 为高岭土，解理完全， 性脆 解理极完全，易分裂 无色透明至 成薄片，影响岩石的 黑色 耐久性和磨光性，黑 云母风化后形成蛭石
§2.2 建筑石材的技术性能
三、装饰性能
大理石面板
花岗岩面板
§2.2 建筑石材的技术性能
三、装饰性能
青石板
§2.2 建筑石材的技术性能
三、装饰性能
锈条石
§2.2 建筑石材的技术性能
三、装饰性能
§2.3 建筑上常用岩石
一、花岗岩
• 花岗岩是岩浆岩中分布最广的一种岩石，其主要造岩矿物 有石英、长石、云母和少量暗色矿物，属晶质结构，块状 构造。花岗岩的颜色有深青、紫红、浅灰和纯黑等，色彩 主要由长石的颜色所决定，因为花岗岩中长石的含量较多。 • 花岗岩坚硬致密，抗压强度高，在120～250MPa之间，表 观密度在2600～2700kg／m3之间，孔隙率小（0.19%～ 0.36%），吸水率低（0.1%～0.3%），耐磨性好，耐久性 高，使用年限可达数十年至数百年。 • 在建筑工程中，花岗岩是用得最多的一种岩石。花岗岩可 用于基础、勒脚、柱子、踏步、地面和室内外墙面等。花 岗岩经磨光后，色泽美观，装饰效果极好，是室内外主要 的高级装修、装饰材料。
质地致密的石灰岩，抗压强度为 20 ～ 120MPa 表观 密度为2000～2600kg／m3。 当石灰岩中粘土杂质超过 3% ～ 4% 时，则抗冻性、耐水性显著降低。硅质石灰岩 强度高，硬度大，耐久性好。大部分石灰岩质地细密、 坚硬，抗风化能力较强。
石灰岩分布甚广，各地均有，采掘方便，加工容 易。在建筑工程上，用于基础、外墙、桥墩、台阶和 路面，还可用作混凝土集料。石灰岩也是生产石灰、 水泥和玻璃的主要原料。
§2.3 建筑上常用岩石
四、大理岩
大理岩由石灰岩或白云岩变质而成。属等粒变晶结构， 块状构造。 大理岩抗压强度高 (100 ～ 300MPa) ，表观密度较大 (2600 ～2700kg／m3)，纯大理岩为白色，俗称汉白玉， 产量较少。。大理岩彩色花纹取决于杂质分布的均匀 程度。大理岩质地致密但硬度不大（ 3 ～ 4 ），加工容 易，经加工后的大理岩色彩美观，纹理自然，是优良 的室内装饰材料。 大理岩不宜用作城市内建筑物的外部 装饰。 大理岩主要用于室内墙面、柱面、地 面、栏杆、踏步及花饰等。
长石
铝硅酸 2.5~2.7 盐
6
云母
含水的 钾镁铁 2.7~3.1 2~3 铝硅酸 盐
§2.1 岩石的形成及分类
矿物 角闪石 辉石 橄榄石 方解石 组成 密度 (g/cm3 ) 3~4 莫氏 硬度 颜色 色暗，统 称暗色矿 物 通常呈白 色 通常呈白 色至灰色 其他特性
铁镁硅 酸盐 结晶 CaCO3 CaCO3 MgCO3