第十一章石材

第十一章石材 内容提要重点了解常用建筑石材的品种、性能和应用范围。通过对天然石材形成过程的了解，认识岩石的形成条件对其结构、构造和性质的影响，理解材料的组成、结构与技术性能之间的关系。正确、经济的选用石材

石材的应用 重质致密的块体石材，常用于砌筑基础、桥涵、挡土墙、护坡、沟渠与隧道衬砌等，是主要的石砌体材料；散粒石料，如碎石、砾石、砂等，则广泛用作混凝土骨料、道碴和铺路材料等；轻质多孔的块体石材常用作墙体材料，粒状石料可用作轻混凝土的骨料；坚固耐久、色泽美观的石材可用作建筑物的饰面或保护材料。

3.1 建筑中常用的天然岩石 岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物组成的集合体。矿物是在地壳中受各种不同地质作用，所形成的具有一定化学组成和物理性质的单质（如石英、方解石等）或化合物（如云母、角闪石等）。根据岩石的成因，按地质分类法，天然岩石可以分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。

一、岩浆岩 （1）岩浆岩的形成和种类岩浆岩又称火成岩，是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。根据不同的形成条件，岩浆岩可分为以下三种：

一、岩浆岩 深成岩－－是地壳深处的岩浆，在受上部覆盖层压力的作用下，经缓慢冷凝而形成的岩石。建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、橄榄岩、闪长岩和辉长岩等。喷出岩－－是岩浆冲破覆盖层喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下而形成的岩石。建筑上常用的喷出岩有玄武岩、安山岩等。火山碎屑岩－－是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。

（2）建筑中常用的岩浆岩 花岗岩－－是岩浆岩中分布较广的一种岩石，主要由长石、石英和少量云母（或角闪石等）组成，具有致密的结晶结构和块状构造。在建筑中花岗岩常用于基础、闸坝、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性建筑物等。但在高温作用下，由于花岗岩内的石英膨胀而引起破坏，因此其耐火性不好。

二、沉积岩 （1）沉积岩的形成和种类沉积岩又称水成岩，是由沉积物固结而形成的岩石。根据沉积岩的生成条件，可分为以下三种：机械沉积岩－－由自然风化而逐渐破碎松散的岩石及砂等，经风、雨、冰川、沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，如砂岩、页岩等。

二、沉积岩 化学沉积岩－－由溶解于水中的矿物质经聚积、反应、重结晶等并沉积而形成的岩石。如石膏、白云岩等。有机沉积岩－－由各种有机体的残骸沉积而成的岩石。如生物碎屑灰岩、硅藻土等。

（2）建筑中常用的沉积岩 石灰岩－－俗称灰石或青石，主要化学成分为CaCO3。主要矿物成分为方解石。石灰岩来源广，硬度低，易劈裂，便于开采，具有一定的强度和耐久性，因而广泛用于建筑工程中。其块石可作基础、墙身、阶石及路面等，其碎石是常用的混凝土骨料。此外，它也是生产水泥和石灰的主要原料。

（2）建筑中常用的沉积岩 砂岩－－主要是由石英砂或石灰岩等的细小碎屑经沉积并重新胶结而成的岩石。它的性质决定于胶结物的种类及胶结的致密程度。致密的硅质砂岩性能接近于花岗岩，密度大、强度高、硬度大、加工较困难，可用于纪念性建筑及耐酸工程等；钙质砂岩的性质类似于石灰岩，较易加工，应用较广，可作基础、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蚀；铁质砂岩的性能比钙质砂岩差，其中密实者可用于一般建筑工程。

三、变质岩 （1）变质岩的形成及种类变质岩是由原有岩石经变质后形成的岩石。即地壳中原有的各类岩石，在地层的压力或温度作用下，在固体状态下发生再结晶作用，而使其矿物成分、结构构造以至化学成分发生部分或全部改变而形成的新岩石，如大理岩、石英岩等。

（2）建筑中常用的变质岩 大理岩－－又称大理石，是一种碳酸盐矿物大于50％的变质岩。大理石构造致密，密度大，但硬度不大，易于分割。锯切、雕刻性能好，磨光后非常美观，可用于高级建筑物的装饰和饰面工程。石英岩－－是由硅质砂岩变质而成，晶体结构。岩体均匀致密，抗压强度高，耐久性好。但硬度大，加工困难。常用作重要建筑物的贴面石，耐磨耐酸的贴面材料，其碎块可用于道路或作混凝土的骨料。

一、技术性质 天然石材的技术性质，可分为物理性质、力学性质和工艺性质。（一）物理性质（1）表观密度天然石材根据表观密度大小可分为：轻质石材表观密度﹤1800kg/m3；重质石材表观密度≧1800kg/m3。 3.2 天然石材的技术性质、加工类型及选用原则

（一）物理性质 表观密度的大小常间接反映石材的致密程度与孔隙多少。在通常情况下，同种石材的表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性好，导热性好。

（2）吸水性 吸水率低于1.5％的岩石称为低吸水性岩石，介于1.5％～3.0％的称为中吸水性岩石，吸水率高于3.0％的称高吸水性岩石。岩浆深成岩以及许多变质岩，它们的孔隙率都很小，故而吸水率也很小。石材吸水后，会降低颗粒之间的粘结力，从而使强度降低。有些岩石还容易被水溶蚀，因此，吸水性强与易溶的岩石，其耐水性较差。（一）物理性质

（3）耐水性 石材的耐水性以软化系数表示。岩石中含有较多的粘土或易溶物质时，软化系数则较小，其耐水性较差。根据软化系数大小，可将石材分为高、中、低三个等级。软化系数＞0.90为高耐水性，软化系数在0.7～0.90之间的为中耐水性，软化系数在0.60～0.75之间为低耐水性，软化系数＜0.80者，则不允许用于重要建筑物中。（一）物理性质

（4）抗冻性 石材的抗冻性，是指其抵抗冻融破坏的能力。其值是根据石材在水饱和状态下按规范要求所能经受的冻融循环次数表示。能经受的冻融循环次数越多，则抗冻性越好。石材抗冻性与吸水性有密切的关系，吸水率大的石材其抗冻性也差。根据经验，吸水率＜0.5％的石材，则认为是抗冻的。（一）物理性质

（5）耐热性 石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。石材经高温后，由于热胀冷缩、体积变化而产生内应力或因组成矿物发生分解和变异等导致结构破坏。如含有石膏的石材，在100℃以上时就开始破坏；含有碳酸镁的石材，温度高于725℃会发生破坏；含有碳酸钙的石材，温度达827℃时开始破坏。（一）物理性质

天然石材的力学性质主要包括：抗压强度、冲击韧性、硬度及耐磨性等。天然石材的力学性质主要包括：抗压强度、冲击韧性、硬度及耐磨性等。（1）抗压强度石材的抗压强度，是以三个边长为70mm的立方体试块的抗压破坏强度的平均值表示。根据抗压强度值的大小，石材共分九个强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、和MU10。（二）力学性质

（2）冲击韧性：石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。石英岩、硅质砂岩脆性较大。含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有较高的韧性。通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。（2）冲击韧性：石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。石英岩、硅质砂岩脆性较大。含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有较高的韧性。通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。（3）硬度：它取决于石材的矿物组成的硬度与构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度就高。岩石的硬度以莫氏硬度表示。（二）力学性质

（4）耐磨性 耐磨性是指石材在使用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及冲击等复杂作用的能力。石材的耐磨性包括耐磨损与耐磨耗两方面。凡是用于可能遭受磨损作用的场所，例如台阶、人行道、地面、楼梯踏步等和可能遭受磨耗作用的场所，例如道路路面的碎石等，应采用具有高耐磨性的石材。（二）力学性质

石材的工艺性质，主要指其开采和加工过程的难易程度及可能性，包括加工性、磨光性与抗钻性等。石材的工艺性质，主要指其开采和加工过程的难易程度及可能性，包括加工性、磨光性与抗钻性等。（1）加工性：石材的加工性，主要是指对岩石开采、锯解、切割、凿琢、磨光和抛光等加工工艺的难易程度。凡强度、硬度、韧性较高的石材，不易加工；质脆而粗糙，有颗粒交错结构，含有层状或片状构造，以及业已风化的岩石，都难以满足加工要求。（三）工艺性质

（2）磨光性 指石材能否磨成平整光滑表面的性质。致密、均匀、细粒的岩石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮洁的表面。疏松多孔、有鳞片状构造的岩石，磨光性不好。（3）抗钻性指石材钻孔时，其难易程度的性质。影响抗钻性的因素很复杂，一般石材的强度越高、硬度越大，越不易钻孔。（三）工艺性质

由于用途和使用条件的不同，对石材的性质及其所要求的指标均有所不同。工程中用于基础、桥梁、隧道以及石砌工程的石材，一般规定其抗压强度、抗冻性与耐水性必须达到一定指标。由于用途和使用条件的不同，对石材的性质及其所要求的指标均有所不同。工程中用于基础、桥梁、隧道以及石砌工程的石材，一般规定其抗压强度、抗冻性与耐水性必须达到一定指标。（三）工艺性质

建筑上使用的天然石材常加工为散粒状、块状，形状规则的石块、石板，形状特殊的石制品等。建筑上使用的天然石材常加工为散粒状、块状，形状规则的石块、石板，形状特殊的石制品等。毛石――是在采石场爆破后直接得到的形状不规则的石块。按其表面的平整程度分为乱毛石和平毛石两类。建筑用毛石，一般要求石块中部厚度不小于150mm，长度为300～400mm，质量约为20～30kg，其强度不宜小于10MPa，软化系数不应小于0.75。常用于砌筑基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，也可配制片石混凝土等。二、加工类型

料石――是用毛料加工成较为规则的，具有一定规格的六面体石材。按料石表面加工的平整程度可分为以下四种：毛料石、粗料石、半细料石和细料石。料石常用致密的砂岩、石灰岩、花岗岩等开采凿制，至少应有一个面的边角整齐，以便相互合缝。料石常用于砌筑墙身、地坪、踏步、拱和纪念碑等；形状复杂的料石制品可用于柱头、柱基、窗台板、栏杆和其它装饰品等。二、加工类型

大理石板材――是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工后的石板。大理石板材主要用于建筑物室内饰面。当用于室外时，因大理石抗风化能力差，易受空气中二氧化硫的腐蚀，而使表面层失去光泽，变色并逐渐破损。通常，只有汉白玉、艾叶青等少数几种致密、质纯的品种可用于室外。大理石板材――是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工后的石板。大理石板材主要用于建筑物室内饰面。当用于室外时，因大理石抗风化能力差，易受空气中二氧化硫的腐蚀，而使表面层失去光泽，变色并逐渐破损。通常，只有汉白玉、艾叶青等少数几种致密、质纯的品种可用于室外。二、加工类型

花岗石板材――是由火成岩中的花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩等荒料加工而成的石板。该类板材的品种、质地、花色繁多。由于花岗石板材质感丰富，具有华丽高贵的装饰效果，且质地坚硬、耐久性好，所以是室内外高级饰面材料。可用于各类高级建筑物的墙、柱、地、楼梯、台阶等的表面装饰及服务台、展示台及家具等。花岗石板材――是由火成岩中的花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩等荒料加工而成的石板。该类板材的品种、质地、花色繁多。由于花岗石板材质感丰富，具有华丽高贵的装饰效果，且质地坚硬、耐久性好，所以是室内外高级饰面材料。可用于各类高级建筑物的墙、柱、地、楼梯、台阶等的表面装饰及服务台、展示台及家具等。二、加工类型

在建筑设计和施工中，应根据适用性和经济性等的原则选用石材。在建筑设计和施工中，应根据适用性和经济性等的原则选用石材。（1）适用性主要考虑石材的技术性能是否能满足使用要求。可根据石材在建筑物中的用途和部位及所处环境，选定其主要技术性质能满足要求的岩石。三、选用原则

（2）经济性 天然石材的密度大，运输不便、运费高，应综合考虑地方资源，尽可能做到就地取材。难于开采和加工的石料，将使材料成本提高，选材时应加注意。（3）安全性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的物质。石材中的放射性物质主要是指镭、钍等放射性元素，在衰变中会产生对人体有害的物质。三、选用原则

人造石材是以大理石、花岗石碎料，石英砂、石渣等为骨料，树脂或水泥等为胶结料，经拌和、成型、聚合或养护后，研磨抛光、切割而成。常用的人造石材有人造花岗石、大理石和水磨石三种。它们具有天然石材的花纹、质感和装饰效果，而且花色、品种、形状等多样化，并具有质量轻、强度高、耐腐蚀、耐污染、施工方便等优点。目前常用的人造石材有下述四类。 3.3 人造石材

1、水泥型人造石材 以白色、彩色水泥或硅酸盐、铝酸盐水泥为胶结料，砂为细骨料，碎大理石、花岗石或工业废渣等为粗骨料，必要时再加入适量的耐碱颜料，经配料、搅拌、成型和养护硬化后，再进行磨平抛光而制成。例如，各种水磨石制品。该类产品的规格、色泽、性能等均可根据使用要求制作。 3.3 人造石材

2、树酯型人造石材 以不饱和聚酯为胶结料，加入石英砂、大理石渣、方解石粉等无机填料和颜料，经配制、混合搅拌、浇注成型、固化、烘干、抛光等工序而制成。目前，国内外人造大理石、花岗石以聚酯型为多，该类产品光泽好、颜色浅，可调配成各种鲜明的花色图案。由于不饱和聚酯的粘度低，易于成型，且在常温下固化较快，便于制作形状复杂的制品。与天然大理石相比，聚酯型人造石材具有强度高、密度小、厚度薄、耐酸碱腐蚀及美观等优点。但其耐老化性能不及天然花岗石，故多用于室内装饰。 3.3 人造石材

3、复合型人造石材 该类人造石材，是由无机胶结料和有机胶结料共同组合而成。例如，可在廉价的水泥型板材上复合聚酯型薄层，组成复合型板材，以获得最佳的装饰效果和经济指标；也可将水泥型人造石材侵渍于具有聚合性能的有机单体中并加以聚合，以提高制品的性能和档次。有机单体可用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙稀氰、二氯乙烯、丁二烯等。 3.3 人造石材

4、烧结型人造石材 这种石材是把斜长石、石英、辉石石粉和赤铁矿以及高岭土等混合成矿粉，再配以40％左右的粘土混合制成泥浆，经制坯、成型和艺术加工后，再经1000℃左右的高温焙烧而成。如仿花岗石瓷砖，仿大理石陶瓷艺术板等。 3.3 人造石材

在土建工程中，石材用途较广，且可就地取材，也是用量较大的一种建筑材料。在土建工程中，石材用途较广，且可就地取材，也是用量较大的一种建筑材料。通过本章学习，了解岩石的形成条件对石材的结构及其性能的影响。重点掌握石材的技术性能，以及如何合理的应用于工程中。本章小结

P25,2、4 本章作业

本章结束 谢谢！

第十一章 石材