裝飾石材的教案第1頁(yè)/共70頁(yè)3.1巖石的基本知識(shí)

石材定義：凡是由天然巖石開采而得到的毛料，或經(jīng)加工而制成的塊狀或板狀巖石，統(tǒng)稱為石材。石材分天然石材和人造石材。具有一定物理、化學(xué)性能，可用作建筑材料的巖石稱建筑石材。具有裝飾性能的建筑石材，加工后可供建筑裝飾用的稱裝飾石材。

第2頁(yè)/共70頁(yè)3.1.1

巖石的分類及性質(zhì)

1、造巖礦物

礦物是具有一定化學(xué)成分和一定結(jié)構(gòu)特征的天然化合物和單質(zhì)的總稱。

巖石是礦物的集合體，組成巖石的礦物稱為造巖礦物。由單礦物組成的巖石叫單礦巖.

如白色大理石，它是由方解石或白云石組成。

第3頁(yè)/共70頁(yè)由兩種或兩種以上的礦物組成的巖石叫多礦巖（又稱復(fù)礦巖）.

如花崗巖，它是由長(zhǎng)石、石英、云母及某些暗色礦物組成。自然界中的巖石大多以多礦巖形式存在。

巖石的性質(zhì)由組成巖石各礦物的特性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等因素決定。

建筑工程中常用巖石的主要造巖礦物見表3.1所示。第4頁(yè)/共70頁(yè)

表3.1主要造巖礦物的組成與特征的結(jié)構(gòu)礦物組成密度(g/cm3)莫氏硬度顏色其他特性石英結(jié)晶SiO2

2.657無(wú)色透明至乳白等色堅(jiān)硬、耐久、具有貝狀斷口，玻璃光澤長(zhǎng)石鋁硅酸鹽2.5~2.76白、灰、紅青等色耐久性不如石英，在大氣中長(zhǎng)期風(fēng)化后成為高嶺土，解理完全，性脆云母含水的鉀鎂鐵鋁硅酸鹽2.7~3.12~3無(wú)色透明至黑色解理極完全，易分裂成薄片，影響巖石的耐久性和磨光性，黑云母風(fēng)化后形成蛭石第5頁(yè)/共70頁(yè)礦物組成密度(g/cm3)莫氏硬度顏色其他特性角閃石輝石橄欖石鐵鎂硅酸鹽3~45~7色暗，統(tǒng)稱暗色礦物堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，韌性大，耐久方解石結(jié)晶CaCO3

2.73通常呈白色硬度不大，強(qiáng)度高，遇酸分解，晶形呈菱面體，解理完全白云石CaCO3MgCO3

2.94通常呈白色至灰色與方解石相似，遇熱酸分解黃鐵礦FeS2

56~6.5黃條痕呈黑色，無(wú)解理，在空氣中氧化鐵和硫酸污染巖石是巖石中的有害物質(zhì)第6頁(yè)/共70頁(yè)2、巖石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石的原子、分子、離子層次的微觀構(gòu)成形式根據(jù)微觀粒子在空間分布狀態(tài)的不同，可分為結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。

巖石大多數(shù)屬于結(jié)晶晶體，少數(shù)屬于玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu).兩者相比結(jié)晶質(zhì)的較玻璃質(zhì)的強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性及耐久性好。巖石構(gòu)造是指用放大鏡或肉眼宏觀可分辨的巖石構(gòu)成形式，通常根據(jù)巖石的孔隙特征和構(gòu)成形態(tài)分為致密狀、多孔狀、片狀、斑狀、礫狀等。巖石的孔隙率較大，則巖石的強(qiáng)度，抗凍性，耐水性及耐久性等會(huì)顯著下降。第7頁(yè)/共70頁(yè)3.巖石的分類按地質(zhì)形成條件不同，通?？煞譃槿箢?，即巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。(1)巖漿巖

巖漿巖又稱火成巖，它是因地殼變動(dòng)，熔融的巖漿由地殼內(nèi)部上升后冷卻而成。

巖漿巖根據(jù)巖漿冷卻條件的不同，又分為:

深成巖、淺成巖、噴出巖和火山巖

如花崗巖屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石，其主要的礦物組成為長(zhǎng)石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗風(fēng)化性好及耐久性高，耐酸性好。

第8頁(yè)/共70頁(yè)

(2)沉積巖

沉積巖又稱水成巖。沉積巖是由原來(lái)的母巖風(fēng)化后，經(jīng)過搬運(yùn)、沉積等作用形成的巖石。

與火成巖相比，其特性是：結(jié)構(gòu)致密性較差，密度較小，孔隙率及吸水率均較大，強(qiáng)度較低，耐久性也較差。

根據(jù)生成條件，沉積巖分為以下三類：

機(jī)械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖如:石灰?guī)r屬于沉積巖，主要由方解石組成.第9頁(yè)/共70頁(yè)(3)變質(zhì)巖

變質(zhì)巖是由原生的巖漿巖或沉積巖，經(jīng)過地殼內(nèi)部高溫、高壓等變化作用后而形成的巖石。沉積巖變質(zhì)后，性能變好，結(jié)構(gòu)變得致密，堅(jiān)實(shí)耐久；而巖漿巖變質(zhì)后，性質(zhì)反而變差。

其碎塊可用于道路或作混凝土的集料。

如:大理巖屬于副變質(zhì)巖，由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成，主要礦物組成為方解石和白云石。T第10頁(yè)/共70頁(yè)常見變質(zhì)巖大理石、石灰石第11頁(yè)/共70頁(yè)脫硫第12頁(yè)/共70頁(yè)3.2

天然石材

第13頁(yè)/共70頁(yè)櫻花紅石材

第14頁(yè)/共70頁(yè)黑白根第15頁(yè)/共70頁(yè)黑金沙

第16頁(yè)/共70頁(yè)濟(jì)南青

第17頁(yè)/共70頁(yè)山東白麻

第18頁(yè)/共70頁(yè)金鑲玉

第19頁(yè)/共70頁(yè)廣西白

第20頁(yè)/共70頁(yè)米白洞石

第21頁(yè)/共70頁(yè)黃洞石第22頁(yè)/共70頁(yè)英國(guó)棕美國(guó)白麻

第23頁(yè)/共70頁(yè)黃金鉆非鉆

第24頁(yè)/共70頁(yè)西班牙米黃第25頁(yè)/共70頁(yè)金花米黃第26頁(yè)/共70頁(yè)灰木紋大理石

第27頁(yè)/共70頁(yè)瑪瑙黃第28頁(yè)/共70頁(yè)虎皮紅第29頁(yè)/共70頁(yè)啡網(wǎng)紋第30頁(yè)/共70頁(yè)橙皮紅第31頁(yè)/共70頁(yè)3.2.1天然石材的技術(shù)指標(biāo)1、表觀密度

天然石材按其表觀密度大小分為重石和輕石兩類。表觀密度大于1800kg/m3的為重石，主要用于建筑的基礎(chǔ)、貼面、地面、路面、房屋外墻、擋土墻、橋梁以及水工構(gòu)筑物等；表觀密度小于1800kg/m3的為輕石，主要用作墻體材料，如采暖房屋外墻等。

第32頁(yè)/共70頁(yè)2、抗壓強(qiáng)度

天然巖石是以100mm×100mm×100mm的正方體試件，

用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值作為評(píng)定石材強(qiáng)度

等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（GBJ3）規(guī)定，天然石材的

強(qiáng)度等級(jí)為MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、

MU30、MU20、MU15和MU10九個(gè)等級(jí)。T第33頁(yè)/共70頁(yè)3、吸水性

石材吸水性的大小用吸水率表示，其大小主要與石材的化學(xué)成分、孔隙率大小、孔隙特征等因素有關(guān)。酸性巖石比堿性巖石的吸水性強(qiáng)。

常用巖石的吸水率：花崗巖小于0.5%；

致密石灰?guī)r一般小于1%；

貝殼石灰?guī)r約為15%。

石材吸水后，降低了礦物的粘結(jié)力，破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，從而降低石材的強(qiáng)度和耐水性。

第34頁(yè)/共70頁(yè)4、抗凍性

石材的抗凍性用凍融循環(huán)次數(shù)表示，

一般有F10、F15、F25、F100、F200。

致密石材的吸水率小、抗凍性好。

吸水率小于0.5%的石材，認(rèn)為是抗凍的，可不進(jìn)行抗凍試驗(yàn)。

第35頁(yè)/共70頁(yè)5、耐水性

石材的耐水性用軟化系數(shù)K表示。按K值的大小，石材的耐水性可分為高、中、低三等

K＞0.90的石材為高耐水性石材;

K＝0.70

~0.90的石材為中耐水性石材;

K＝0.60~0.70的石材為低耐水性石材。一般K＜0.80的石材，不允許用在重要建筑中。第36頁(yè)/共70頁(yè)

3.2.2石材的種類

天然石材按其生成因素而衍生眾多種類，目前較為普遍的是大理石和花崗巖。

1、大理石

大理石是大理巖的俗稱，它是石灰?guī)r經(jīng)過地殼內(nèi)高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖，常呈層狀結(jié)構(gòu)，有明顯的結(jié)晶和紋理，主要礦物為方解石和白云石，它屬于中硬石材。

天然大理石的主要化學(xué)成分見表3.2

第37頁(yè)/共70頁(yè)

表3.2天然大理石的化學(xué)成分化學(xué)成分CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3SO3其他(Mn、K、Na)含量(%)28~543~220.5~230.1~2.50~30~3微量第38頁(yè)/共70頁(yè)大理石中的碳酸鈣會(huì)和酸雨中的酸反應(yīng)提問：在污染嚴(yán)重，經(jīng)常下酸雨的地方，為什么大理石的建筑和雕塑表面會(huì)顯得斑斑駁駁？第39頁(yè)/共70頁(yè)

表3.3天然大理石的性能項(xiàng)目指標(biāo)體積密度(kg/m3)2500~2700強(qiáng)度(MPa)抗壓70.0~110.0抗折6.0~16.0抗剪7.0~12平均韌性(cm)10平均質(zhì)量磨耗率(%)12吸水率(%)<1膨脹系數(shù)(10-6/℃)6.5~10.12耐用年限(年)40~100第40頁(yè)/共70頁(yè)溶洞太湖石太湖珍珠漢白玉作品大理石浮雕桂林山水泰姬陵珊瑚第41頁(yè)/共70頁(yè)實(shí)驗(yàn)裝置樣品名稱加入鹽酸后的現(xiàn)象澄清石灰水現(xiàn)象結(jié)論有氣泡有氣泡無(wú)氣泡無(wú)氣泡變渾濁變渾濁無(wú)渾濁無(wú)渾濁有CaCO3有CaCO3無(wú)CaCO3無(wú)CaCO3石頭乙石頭甲大理石石灰石返回首頁(yè)第42頁(yè)/共70頁(yè)天然大理石的優(yōu)缺點(diǎn)

天然大理石板的優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高，加工性好，不變形。

（2）裝飾性好。

（3）吸水率小、耐腐蝕、耐久性好。

天然大理石板的缺點(diǎn)：

（1）硬度較低

（2）抗風(fēng)化能力差

第43頁(yè)/共70頁(yè)Q1:為什么主要用作建筑物的內(nèi)墻和外墻的飾面材料中，外墻多用火成巖及變質(zhì)巖，內(nèi)墻多用大理巖、石灰?guī)r、石膏？經(jīng)久耐用。第二類可承受不大的載荷。

Q2做地板時(shí)，人流大的用什么？人流小時(shí)用什么？第三類主要用于紀(jì)念性建筑物。耐風(fēng)雨，要求一定的物理力學(xué)性能。有時(shí)要求特大尺寸，重量可達(dá)數(shù)十噸至數(shù)百噸。

Q3列舉幾個(gè)石材紀(jì)念性建筑物？第44頁(yè)/共70頁(yè)全美聞名的拉什莫爾山上雕刻著美國(guó)四位著名總統(tǒng)的巨大頭像。

Q5四位著名總統(tǒng)都是誰(shuí)？從左至右，這四位總統(tǒng)是：開國(guó)元?jiǎng)兹A盛頓、《獨(dú)立宣言》的起草者杰佛遜、奠定20世紀(jì)美國(guó)之基礎(chǔ)的西奧多·羅斯福和解放黑奴的領(lǐng)導(dǎo)者林肯。泰姬陵——?dú)v時(shí)22年之久建造大的世界上堪稱奇跡的白色大理石陵墓第45頁(yè)/共70頁(yè)

Q4自由女神像在什么地方，是哪國(guó)造的，用了多少時(shí)間？屹立在美國(guó)紐約港入口處自由島上的自由女神像，像工程在1874年才開始動(dòng)工，經(jīng)歷10年，于1884年完工。第46頁(yè)/共70頁(yè)

表3.4天然大力板材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格長(zhǎng)(mm)寬(mm)厚(mm)長(zhǎng)(mm)寬(mm)厚(mm)3001502060060020300300209006002040020020107075020400400201200600206003002012009002030515220915610203053052010677622061030520122091520第47頁(yè)/共70頁(yè)

2、花崗巖

花崗石是花崗巖的俗稱，它屬于深成巖，是巖漿巖中分布最廣的巖石，其主要礦物組成為長(zhǎng)石、石英和少量云母及暗色礦物。

花崗石為全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，按結(jié)晶顆粒的大小，通常分為粗粒、中粒、細(xì)粒和斑狀等多種構(gòu)造。

第48頁(yè)/共70頁(yè)第49頁(yè)/共70頁(yè)第50頁(yè)/共70頁(yè)花崗石的主要化學(xué)成分

花崗石的化學(xué)成分隨產(chǎn)地不同而有所區(qū)別，各種花崗巖SiO2含量均很高，一般為67%~75%，屬酸性巖石?；◢徥饕瘜W(xué)成分見表3.5。

表3.5花崗石的化學(xué)成分化學(xué)成分SiO2Al2O3CuOMgOFe2O3含量(%)67~7512~171~21~20.5~1.5第51頁(yè)/共70頁(yè)

表3.6天然花崗石的性能項(xiàng)目指標(biāo)體積密度（kg/m3）2500~2700強(qiáng)度抗壓抗折抗剪120~2508.5~1513~19吸水率（%）膨脹系數(shù)（10－6/℃）平均韌性（cm）平均質(zhì)量磨耗率（%）耐用年限＜15.6~7.3481175~200第52頁(yè)/共70頁(yè)花崗石的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高。（2）材質(zhì)堅(jiān)硬，耐磨性很強(qiáng)。（3）孔隙率小，吸水率極低，耐凍性強(qiáng)。（4）裝飾性好。（5）化學(xué)穩(wěn)定性好，抗風(fēng)化能力強(qiáng)。（6）耐腐蝕性等耐久性很強(qiáng)。

第53頁(yè)/共70頁(yè)缺點(diǎn)：（1）自重大，用于房屋建筑與裝飾會(huì)增加建筑物的質(zhì)量。（2）硬度大，給開采和加工造成困難。（3）質(zhì)脆，耐火性差。（4）裝某些花崗巖含有微量放射性元素，應(yīng)根據(jù)花崗石石材的放射性強(qiáng)度水平確定其應(yīng)用范圍。第54頁(yè)/共70頁(yè)花崗石普型板材規(guī)格見表3.7

表3.7天然花崗石普型板材規(guī)格長(zhǎng)(mm)寬(mm)厚(mm)長(zhǎng)(mm)寬(mm)厚(mm)300300203053052040040020610305206003002061061020600600209156102090090020106776220107075920第55頁(yè)/共70頁(yè)3、石材的選用

在建筑施工和設(shè)計(jì)中，石材的選用主要根據(jù)適用性和經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)原則。

1)適用性要按使用要求分別衡量各種石材在建筑中的適用性。承重構(gòu)件（如基礎(chǔ)、勒腳、墻、柱等）需要考慮抗壓強(qiáng)度能否滿足設(shè)計(jì)要求；圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件要考慮是否具有良好的絕熱性能；用作地面、臺(tái)階、踏步等構(gòu)件要求堅(jiān)韌耐磨；第56頁(yè)/共70頁(yè)

2)經(jīng)濟(jì)性

石材的表觀密度大，運(yùn)輸不便，在建筑施工中應(yīng)充分利用地方資源，盡可能做到就地取材。難于開采和加工的原料必然使成本提高，選材時(shí)應(yīng)充分注意。第57頁(yè)/共70頁(yè)

3.3

人造石材

人造石材是人造大理石和人造花崗巖的總稱.

屬水泥混凝土或聚酯混凝土的范疇.

優(yōu)點(diǎn):它的花紋圖案可人為控制，勝過天然石材，且質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐污染、施工方便，是現(xiàn)代建筑的理想裝飾材料。第58頁(yè)/共70頁(yè)

3.3.1

人造石材的分類

按照生產(chǎn)原料分可分為：

水泥型人造石材

樹脂型人造石材

復(fù)合型人造石材

燒結(jié)型人造石材第59頁(yè)/共70頁(yè)

1、水泥型人造石材

水泥型人造石材是以各種水泥為膠結(jié)材料，砂、天然碎石粒為粗細(xì)骨料，經(jīng)配制、攪拌、加壓蒸養(yǎng)、磨光和拋光后制成的人造石材。

配制過程中，混人色料，可制成彩色水泥石。

水泥型石材的生產(chǎn)取材方便，價(jià)格低廉，但其裝飾性較差。水磨石和各類花階磚即屬此類。第60頁(yè)/共70頁(yè)2、樹脂型人造石材

樹脂型人造石材是以不飽和聚脂樹脂為膠結(jié)劑，與天然大理碎石、石英砂、方解石、石粉或其他無(wú)機(jī)填料按一定的比例配合，再加入催化劑、固化劑、顏料等外加劑，經(jīng)混合攪拌、固化成型、脫模烘干、表面拋光等工序加工而成。

不飽和聚脂的優(yōu)點(diǎn):粘度低，易于成型，常溫下可固化。產(chǎn)品光澤好、顏色鮮艷豐富、可加工性強(qiáng)、裝飾效果好；

成型方法:有振動(dòng)成型、壓縮成型和擠壓成型。

室內(nèi)裝飾工程中采用的人造石材主要是樹脂型的應(yīng)用：室內(nèi)墻面、柱面、壁面、浮雕等。第61頁(yè)/共70頁(yè)

3、復(fù)合型人造石材

粘結(jié)劑:

既有無(wú)機(jī)材料，又有有機(jī)高分子材料。

制作工藝:先用水泥、石粉等制成水泥砂漿的坯體，再將坯體浸于有機(jī)單體中，使其在一定條件下聚合而成。對(duì)板材而言:底層用性能穩(wěn)定而價(jià)廉的無(wú)機(jī)材料，面層用聚脂和大理石粉制作。

無(wú)機(jī)膠結(jié)材料可用快硬水泥、自水泥、普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥以及熟石膏等。

有機(jī)單體可用苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、醋酸乙烯、丙烯晴、丁二烯等，這些單體可單獨(dú)使用，也可組合使用。第62頁(yè)/共70頁(yè)

復(fù)合型人造石材優(yōu)點(diǎn):克服天然石材脆性大、加工性能差，耐腐蝕性能差等缺點(diǎn)，也克服了聚酯類石材的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、成本較高、產(chǎn)品收縮大，容易翹曲變形等缺點(diǎn)。造價(jià)較低.

缺點(diǎn):受溫差影響后聚脂面易產(chǎn)生剝落或開裂。第63頁(yè)/共70頁(yè)

4、燒結(jié)性人造石材

燒結(jié)性人造石材的生產(chǎn)方法與陶瓷工藝相似，是將長(zhǎng)石、石英、輝綠石、方解石等粉料和赤鐵礦粉，以及一定量的高齡土共同混合，一般配比為石粉60%，粘土40%，采用混漿法制備坯料，用半干壓法成型，再在窯爐中以1000℃左右的高溫焙燒而成。燒結(jié)型人造石材的優(yōu)點(diǎn):

裝飾性好，性能穩(wěn)定，但需經(jīng)高溫焙燒，因而能耗大，造價(jià)高。第64頁(yè)/共70頁(yè)

總結(jié):