1、2.1 天然石材v1、巖石的組成及分類v2、天然石材的技術(shù)性質(zhì)v3、石材的加工類型及選用2.1 天然石材v1、巖石的組成及分類v2、天然石材的技術(shù)性質(zhì)v3、石材的加工類型及選用1、巖石的組成及分類（1）天然巖石的組成元素 礦物 巖石：單礦巖和多礦巖O 長石 花崗巖Si 石英 玄武巖Ca 云母 砂巖Fe 角閃石 頁巖Al 方解石地質(zhì)作用（2）天然巖石的分類v（一）巖漿巖v（二）沉積巖v（三）變質(zhì)巖（一）巖漿巖 Igneous rock v1巖漿巖的形成 根據(jù)冷卻條件不同，可分為以下三類： （1）深成巖：地殼深處 （2）噴出巖：噴出地表 （3）火山巖：火山爆發(fā)（1）花崗巖v花崗巖構(gòu)造致密，較小的孔

2、隙率和吸水率v較大的密度和抗壓強度v優(yōu)良的裝飾性能 （2）玄武巖v由斜長石、橄欖石和輝石組成。v硬度高脆性大，抗風化能力強。v常用于高強混凝土的骨料、道路路面和水利工程。（3）浮石、火山灰v浮石是顆粒狀的火山巖?？勺鳛檩p混凝土的骨料。v火山灰是粉狀火山巖。能與石灰反應生成水硬性膠凝材料?？勺鳛樗嗟幕旌喜暮突炷恋耐鈸搅?。 （二）沉積巖（二）沉積巖 Sedimentary rock1沉積巖的形成v 由地表的各類巖石經(jīng)自然界的風化作用，被風力、水流和冰川搬遷后再沉淀堆積，在地表或地表下不太深的地方形成的巖石。v 沉積巖的孔隙率和吸水率大，表觀密度小，抗壓強度低，耐久性差。 沉積巖按生成條件可分為

3、三類：v（1）機械沉積 是巖石經(jīng)自然風化而松散破碎后，經(jīng)風力、水流和冰川等搬運、沉積、重新壓實而成的巖石，砂巖和頁巖等。v（2）化學沉積 是巖石中易溶于水的礦物，經(jīng)聚集沉積而成的巖石，有石膏、白云巖和菱鎂石等。v（3）生物沉積 是各種生物死亡后的殘骸沉積而成的巖石，有白堊和硅藻土等。 2常用的沉積巖 v 石灰?guī)r：主要化學成分為CaCO3，主要礦物為方解石。 使用如下：v 1、石灰?guī)r是生產(chǎn)水泥和石灰的主要原料；v 2、石灰?guī)r塊石可用于基礎(chǔ)、墻身、臺階和路 面，水利工程中可用于堤岸、護坡等；v 3、石灰?guī)r碎石是混凝土常用的骨料。（三）變質(zhì)巖 Metamorphic rock v1變質(zhì)巖的形成 變質(zhì)

4、巖是地殼中原有的各類巖石，在高溫高壓下，發(fā)生再結(jié)晶作用，礦物組成、結(jié)構(gòu)發(fā)生部分或全部改變所形成新的巖石。 大理巖由石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)而成：建筑飾面材料。 石英由砂巖變質(zhì)而成：陶瓷和玻璃的主要原料。v2常用的變質(zhì)巖 （1）大理巖 （2）石英巖 （3）片麻巖（一）表觀密度v 表觀密度與礦物組成和孔隙率有關(guān)。v 表觀密度可間接反映出石材的致密程度、孔隙率、抗壓強度、吸水率和耐久性等性能。2、天然石材的技術(shù)性質(zhì)一、物理性質(zhì) 石材按表觀密度大小分為：v1、重石 表觀密度 1800kg/m3，主要用于基礎(chǔ)、路面、橋梁、承重墻、水工建筑物等。v2、輕石 表觀密度 1800kg/m3 ，主要用于墻體材料。 %

5、10021wwammW %10021wwammW （二）吸水性 巖石在一定的試驗條件下吸收水分的能力，稱為巖石的吸水性。 常用吸水率、飽和吸水率與飽水系數(shù)等指標表示。v吸水率低于1.5%的巖石稱為低吸水性巖石v吸水率介于1.5%3.0%的巖石稱為中吸水性巖石v吸水率高于3.0%的巖石稱為高吸水性巖石v(1)吸水率 巖石的吸水率(Wa)是指巖石試件在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質(zhì)量(mw1)與巖樣干質(zhì)量(mw2)之比，用百分數(shù)表示，即 %10021wwammW%1002swpmmW (2)飽和吸水率巖石的飽和吸水率(Wp)是指巖石試件在高壓(一般壓力為15MPa)或真空條件下吸入水的質(zhì)量(m

6、w2)與巖樣干燥質(zhì)量(ms)之比，用百分數(shù)表示，即(3）飽水系數(shù)v 巖石的吸水率(Wa)與飽和吸水率(Wp)之比，稱為飽水系數(shù)。v 反映了巖石中大、小開口孔隙的相對比例關(guān)系。v 飽水系數(shù)愈大，巖石中的大開口孔隙相對愈多，而小開口孔隙相對愈少。v 飽水系數(shù)大，說明常壓下吸水后余留的孔隙就愈少，巖石愈易被凍脹破壞，因而其抗凍性差 v (三)巖石的耐水性v 巖石浸水飽和后強度降低的性質(zhì)，稱為軟化性。v 用軟化系數(shù)(KR)表示。KR定義為巖石試件的飽和抗壓強度與干抗壓強度的比值，即DwRRRKv按軟化系數(shù)分為高、中、低三等：v 1、K軟0.90，為高耐水性石材v 2、0.750.90，為中耐水性石材v

7、 3、0.600.75， 為低耐水性石材v經(jīng)常與水接觸的建筑物中，石料的K軟0.750.90。v （四）抗凍性 巖石抵抗凍融破壞的能力，稱為抗凍性。 常用抗凍系數(shù)和質(zhì)量損失率來表示。 抗凍系數(shù)(Rd)是指巖石試件經(jīng)反復凍融后的干抗壓強度(c2)與凍融前干抗壓強度(c1)之比，用百分數(shù)表示，即%10012ccdR 質(zhì)量損失率(Km)是指凍融試驗前后干質(zhì)量之差(ms1ms2)與試驗前干質(zhì)量(ms1)之比，以百分數(shù)表示，即：%100121sssmmmmK（五）抗風化性v水、冰、化學因素造成巖石開裂或剝落的過程，稱為巖石的風化。（六）安全性v少數(shù)天然石材中可能含有某些放射性元素，如鐳-226，鉀-40

8、等，若超過國家規(guī)定的標準是不安全的，它們對人體健康有害。Compassberg Mountains in South Africa. Many geological processes are at work here, particularly freeze-thaw action in which rocks are broken apart by the expansion of frozen water and repeated heating and cooling.v孔隙率和礦物成分。v風化程度用系數(shù)Kw表示， Kw為風化巖石與新鮮巖石的單軸抗壓強度的比值。v防風化的主要措施：v1

9、、磨光石材表面v2、防止表面積水v3、采用有機硅噴涂表面v4、對硅酸鹽類巖石，可用氟硅酸鎂溶液處理表面二、力學性質(zhì)v（一）抗壓強度（一）抗壓強度Compressive strength 以三個邊長為70mm的立方體試件，吸水飽和下的抗壓強度算術(shù)平均值。根據(jù)強度值劃分為MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10九個強度等級。立方體邊長（mm）2001501007050換算系數(shù)1.431.281.1410.86v 水利工程中，將石材按50100的圓柱體或5050100的棱柱體，在浸水飽和狀態(tài)下的極限抗壓強度劃分為100、80、70、60、50、30六

10、個強度等級。 v強度影響因素v形狀和尺寸：尺寸越小，強度越高v礦物組成：主要礦物為石英時強度較高，但云母含量多時強度低。v構(gòu)造：有層理的巖石，垂直于層理方向的強度高于平行層理方向的強度v孔隙率和風化：較大的孔隙率，易風化，易降低巖石強度v（二）沖擊韌性（二）沖擊韌性 石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成與構(gòu)造。石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成與構(gòu)造。 石英巖、硅質(zhì)砂巖脆性較大。石英巖、硅質(zhì)砂巖脆性較大。 含暗色礦物較多的輝長巖、輝綠巖等有較高的韌性。含暗色礦物較多的輝長巖、輝綠巖等有較高的韌性。v（三）硬度（三）硬度 石材的硬度取決于石材的礦物組成的硬度與構(gòu)造。凡由致密、堅硬礦物組成的石材，其

11、石材的硬度取決于石材的礦物組成的硬度與構(gòu)造。凡由致密、堅硬礦物組成的石材，其硬度就高。巖石的硬度以莫氏硬度表示。硬度就高。巖石的硬度以莫氏硬度表示。v（四）耐磨性（四）耐磨性 石材的耐磨性可用磨耗率表示。磨耗率是指其抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦聯(lián)合作用的能力，多石材的耐磨性可用磨耗率表示。磨耗率是指其抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦聯(lián)合作用的能力，多采用洛杉磯試驗進行測定。采用洛杉磯試驗進行測定。 洛杉磯磨耗實驗：將一定質(zhì)量且有一定級配的石料試樣和鋼球置于擱板式試驗機中，以洛杉磯磨耗實驗：將一定質(zhì)量且有一定級配的石料試樣和鋼球置于擱板式試驗機中，以3033r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動到要求次數(shù)后停止，取出試樣過篩

12、并稱量，石料的磨耗率的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動到要求次數(shù)后停止，取出試樣過篩并稱量，石料的磨耗率QM采用下式計算：采用下式計算：m1:試驗前裝入試驗機中石料試樣質(zhì)量，試驗前裝入試驗機中石料試樣質(zhì)量，gm2:試驗后洗凈烘干的篩上試樣的質(zhì)量，試驗后洗凈烘干的篩上試樣的質(zhì)量，g%100121mmmQM3、加工類型及選用v（一）天然巖石的加工（一）天然巖石的加工 建筑工程使用的天然石材常加工為散粒狀、塊狀，形狀規(guī)則的石塊、石板，形狀特殊的石制品等。（1）粒狀石材碎石 由天然巖石、卵石或礦山廢石經(jīng)人工或機械破碎、篩分而制成的粒徑大于 4.75mm的巖石顆粒。主要用于配制混凝土或作道路、基礎(chǔ)等墊層。卵石 母巖經(jīng)自然條件風

13、化、磨蝕、水流搬運和分選、堆積形成的粒徑大于4.75mm 的巖石顆粒。 卵石在建筑工程中的用途與碎石一致，還可作為裝飾混凝土的骨料和園林庭院地面的鋪砌材料等。石碴 用天然大理石或花花崗石等的殘碎料加工而成，具有多種顏色和裝飾效果?？勺魅嗽齑罄硎?、水磨 石、斬假石、水刷石等的骨料，還可用于制件干黏制品。（2）砌筑用塊狀石材毛石 在采石場爆破后直接得到的形狀不規(guī)則的石塊。按其表面的平整程度分為亂毛石和平毛石。常用于砌筑基礎(chǔ)、堤壩、墻身、擋土墻等。料石 用毛料加工成較為規(guī)則、具有一定規(guī)格的六面體石材。按料石表面加工和平整程度分為毛料石、粗料石、半細料石和細料石。常用于砌筑墻身、地坪、踏步、拱和紀念碑

14、等；形狀復雜的料石制品可用于柱頭、柱基等。（3）板材 用結(jié)構(gòu)致密的巖石經(jīng)鑿平或鋸解而成的、厚度一般為20mm的板狀石材。 建筑工程上常采用大理石板材和花崗巖板材兩種。（二）工藝性質(zhì)石材的工藝性質(zhì)，主要指其開采和加工過程的難易程度及可能性，包括加工性、磨光性與抗鉆性等。（1）加工性 主要是指對巖石開采、鋸解、切割、鑿琢、磨光和拋光等加工工藝的難易程度。（2）磨光性 指石材能否磨成平整光滑表面的性質(zhì)。（3）抗鉆性 指石材鉆孔時，其難易程度的性質(zhì)。一般強度越高，硬度越大，越不易鉆孔。（三）石材選用原則v（1）適用性 根據(jù)石材在建筑物中的用途和部位及所處環(huán)境，選定其主要技術(shù)性質(zhì)能滿足要求的巖石。 如：裝飾構(gòu)件，考慮石材本身的色彩與環(huán)境的協(xié)調(diào)性及可加工性等。v（2）經(jīng)濟性 天然石材的密度大、運輸不便、運費高，應綜合考慮地方資源，盡可能做到就地取材。v（3）安全性 天然石材是構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，可能存在鐳等放射性元素。（四）建筑工程中常用的巖石v（1）花崗巖 多為灰白、微黃、淡紅，可作設(shè)備的耐酸襯里、裝飾材料、基礎(chǔ)、臺階、