6-第六章工程石材,墙体材料和屋面材料

第六章工程石材、墙体材料和屋面材料第一节工程石材第二节墙体材料第三节屋面材料第一节工程石材(stone)第六章工程石材、墙体材料和屋面材料石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。最古老的石砌建筑是公元前2750年建于撒哈拉的金字塔，我国著名的古代石材建筑是河北的赵洲桥。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料开罗西南十公里处的吉萨区（Giza）有三座很大的金字塔，分别是胡夫金字塔、哈夫拉金字塔和孟考拉金字塔，一般统称为大金字塔（TheGreatPyramids）。其中以胡夫金字塔最为著名，是吉萨金字塔中规模最大、建筑水平最高、保存最完好的一座，大约建于公元前2570年，是法老胡夫给自己建造的寝陵。胡夫金字塔原高146.59米，四周底边原长230米。数千年以来它一直是地球上最高的建筑物。它是用230万块磨光的石灰石砌成，平均每块岩石重量约2.5吨，建造时曾用了十万名民夫，花费20年时间。建造时，先在金字塔的侧面建造斜坡道，再随石阶愈高，而往上建斜坡道。也在斜坡道上埋人圆木，以减少撬的阻力。胡夫金字塔第六章工程石材、墙体材料和屋面材料巨石阵（Stonehenge）坐落在英国伦敦西南100多公里的索尔兹伯里平原上，建于公元前2300年左右（距今4300年）。巨石阵占地大约11公顷，主要是由许多整块的蓝砂岩组成，每块约重50吨。这些石柱排成圆形，最高的石柱高达10米，不少横架在两根竖直的石柱上。人们猜测，这很可能是远古人类为观测天象而建造的。专家们认为，架置石块横梁很可能用的是“土屯法”。巨石阵第六章工程石材、墙体材料和屋面材料秦长城第六章工程石材、墙体材料和屋面材料箭扣长城箭扣长城位于京郊怀柔县西北八道河乡境内，距怀柔县城约30公里，山势非常富于变化，险峰断崖之上的长城也显得更加雄奇险要。箭扣长城因整段长城蜿蜒呈W状，形如满弓扣箭而得名。箭扣长城是明代万里长城最著名的险段之一，是近年来各种长城画册中上镜率最高的一段，向来是长城摄影的热点。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料许家山石屋建筑群宁波宁海许家山村，是一个有着２００多年历史的山村。在村边地头，有为数可观的青灰色安山岩质石材，地方上俗称“铜板石”。这里是浙东最完整、最特别的石屋古村，仅石头屋就有200幢之多。许家山村的石屋高大宽敞，一般有两层，内部采用传统建筑抬架式筑法，大块的石头做了房基，次之做门楣、窗楣，更小则密密排列组成石墙。只有在梁柱和门窗等处使用了少量木材。石屋随着地势起伏灵活布置，从东往西一排接一排渐次升高，每两排石屋之间自然形成南北走向的巷道。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料赵州桥赵州桥（又称安济桥）位于河北省赵县境内，建于隋开皇年间（公元595－605年），距今已有近1400年历史，它不仅是我国而且也是世界上现存最早、保存最完整的巨大石拱桥，特别是拱上加拱的“敞肩拱”的运用，更为世界桥梁史上的首创。1991年，赵州桥被美国土木工程师学会选定为世界第十二处“国际土木工程历史古迹”，是目前国内唯一一处。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料圆明园大水法遗址圆明园坐落在北京西郊海淀区，与颐和园紧相毗邻。它始建于康熙46年（1709年），由圆明园、长春园、万春园三园组成。有园林风景百余处，建筑面积逾16万平方米，是清朝帝王在150余年间创建和经营的一座大型皇家宫苑。圆明园于咸丰十年，即1860年10月，遭到英法联军的洗劫和焚毁，成为中国近代史上的一页屈辱史。石材的生产制备工艺：第六章工程石材、墙体材料和屋面材料矿体岩石露天/地下开采毛石整形修边下脚料抛光粉体料石板材石材第一节工程石材石材是指从天然岩石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。石材的优点是：抗压强度高，耐久性、耐磨性、装饰性好，资源丰富；缺点是：表观密度大，脆性大，开采加工费用高。目前，在结构应用方面，石材逐步被混凝土所取代；在装饰应用方面，石材仍在继续发展，同时也正被其他更适宜的装饰材料所逐步取代。利用岩石还可生产岩棉(rockwool)、铸石(caststone)等建材产品。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料一、岩石的基本知识1.岩石的组成岩石是由一种或多种矿物构成的。矿物：存在于地壳中具有一定的化学成分和物理性质的自然元素或化合物。（单质、化合物）由一种矿物构成的岩石称单成岩（如石灰岩），其性质由其矿物组成及结构构造决定；由几种矿物集合组成的岩石称复成岩（如花岗岩），其性质由其组成矿物的相对含量及结构构造决定。岩石没有确定的化学组成和物理性质。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料造岩矿物：构成岩石的矿物。岩石的主要造岩矿物有：（1）石英（结晶状SiO2）（2）长石（结晶的铝硅酸盐）（3）云母（片状铝硅酸盐）（4）暗色矿物——角闪石、辉石、橄榄石（结晶的铁镁硅酸盐）（5）方解石（结晶状CaCO3）（6）白云石（结晶的碳酸钙镁复盐）等。石英晶体方解石正长石橄榄石第六章工程石材、墙体材料和屋面材料2.岩石的分类根据地质形成条件，岩石分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。地表岩石分布情况：沉积岩占75%，岩浆岩和变质岩占25%。（1）岩浆岩又称火成岩，由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，占地壳总量的89%。根据岩浆冷却条件，分为：深成岩（如花岗石、正长岩、闪长岩）、喷出岩（如玄武岩、安山岩、辉绿岩）、火山岩（如火山灰、浮石、火山凝灰岩）。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料（2）沉积岩又称水成岩，由地表岩石经风化后沉积再造而成。根据成因和物质成分，分为：机械沉积岩（如页岩、砂岩、砾岩）、化学沉积岩（如石膏、菱镁石、白云岩）、生物沉积岩（如石灰岩、白垩、硅藻土）。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料（3）变质岩由于强烈的地质活动，原岩在固态下发生再结晶，使其矿物组成及构造发生显著变化而形成的新岩石，称为变质岩。a.正变质岩：由岩浆岩形成的变质岩，性能变差。如花岗岩变质成片麻岩。b.副变质岩：由沉积岩形成的变质岩，性能变好。如石灰岩、白云岩变质成大理岩，砂岩变质成石英岩。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料2.岩石的结构与构造岩石结构：矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及组合方式的特征。（1）结晶程度：全结晶、半结晶及玻璃体结构。（2）矿物颗粒大小：显晶质（矿物晶体颗粒较粗，用肉眼或放大镜识别）及隐晶质（矿物颗粒细小肉眼不能识别）结构。（3）矿物颗粒相对大小：等粒、不等粒、斑状、似斑状。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式。a.块状构造（均一构造）：整体性好、耐久性高，制取大型石材。花岗岩、闪长岩、大理岩。b.层片状构造：沉积岩特征，砂岩、页岩、片麻岩等c.斑状、杏仁状及结核状构造：斑状（斑岩）、杏仁状（方解石、蛋白石）及结核状构造。岩石整体均匀性差。d.气孔状构造：火山碎屑岩、喷出岩的主要构造形式。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料二、岩石的技术性质1.物理性质（1）表观密度：小于1800kg/m3为轻质石材，不小于1800kg/m3为重质石材。（2）吸水性：与孔隙率和孔隙特征有关。吸水性对强度、耐水性、导热性、抗冻性有很大影响。（3）耐水性：按软化系数分高（＞0.90）、中（0.70~0.90）、低（0.60~0.70）耐水性石材。一般软化系数低于0.80的石材不得用于重要建筑。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料（4）抗冻性：与吸水率有密切关系。（5）耐热性：与其化学成分及矿物组成有关。（6）导热性：与其致密程度、孔隙特征有关。（7）抗风化性：与其孔隙率、矿物组成有关。防风化的措施：表面磨光、防止表面积水、用有机硅喷涂表面等。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料2.力学性质（1）抗压强度：用于砌体等的石材的抗压强度采用边长70mm的立方体试件测定，根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）规定，石材强度等级分MU100~MU20七个等级。装饰用石材的抗压强度采用边长50mm的立方体试件测定（GB9966.1-88）。（2）冲击韧性：取决于矿物成分与构造（3）硬度：莫氏硬度、肖氏硬度（4）耐磨性：包括耐磨损性、耐磨耗性。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料3.工艺性质——主要指开采和加工过程的难易程度及肯性，包括加工性、磨光性、抗钻性等。（1）加工性：是指对岩石劈解、破碎与凿琢等加工工艺的难易程度。强度、硬度、韧性较高者，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者，也难以满足加工要求。（2）磨光性：指岩石能否磨成光滑表面的性质。（3）可钻性：指岩石钻孔时其难易程度的性质。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料三、常用石材1.花岗岩组成：石英、长石、云母及暗色矿物。坚硬致密、抗压强度高（120~250MPa）孔隙率小，吸水率低，耐磨性好，耐久性高，使用年限75~200年。用于基础、勒角、柱子、地面等部位。也是高档的装修、装饰材料。2.辉长岩：深成岩的一种，由暗色矿物组成，属全晶质等粒状结构，块状构造。抗压强度：200~350MPa，表观密度2900~3300kg/m3。韧性好、耐磨性强、耐久性好，可做承重结构材料，也可作装饰装修材料。3.玄武岩：属喷出岩，斜长石、辉石、橄榄石组成。为玻璃体或隐晶质。常用作筑路材料、混凝土集料。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料4.石灰岩：方解石组成，分为密实、多孔、散粒构造。用于基础、外墙、桥墩、台阶和路面，还可用作混凝土集料，也是生产石灰、水泥和玻璃的主要原料。5.大理岩：石灰岩或白云岩变质而成。主要用于室内墙面、柱面、地面、栏杆、踏步、花饰等，不宜用作城市内建筑物的外部装饰。6.砂岩：硅质砂岩，钙质砂岩，铁质砂岩，粘土砂岩。常用语基础、墙身、人行道、踏步等。7.其他建筑石材第六章工程石材、墙体材料和屋面材料四、石材的应用及防护1.石材的应用（1）毛石定义：是指岩石经爆破后所得形状不规则的石块。分类：乱毛石——形状不规则平毛石——有2个大致平行面技术要求：中部厚度≥150mm，长度300~400mm，抗压强度＞10MPa，软化系数≥0.75应用：砌筑基础、勒脚、墙身、挡土墙、堤岸、护坡，制作毛石混凝土（2）料石定义：是指经加工而成规则的六面体块石。分类：a.按表面加工的平整程度：毛料石、粗料石、半细料石、细料石b.按形状：条石、方石、拱石（3）石板定义：是用致密的岩石凿平或锯解而成，厚度一般为20mm的石材。作为饰面用的板材一般用花岗岩和大理岩加工制作。第六章工程石材、墙体材料和屋面材料第六章工程石材、墙体材料和屋面材料花岗石、大理石室内装饰板第六章工程石材、墙体材料和屋面材料2.石材的防护结构预防制成易排水的形状，或覆盖一层防水材料。表面磨光采用致密岩石，表面加工磨光，尽量使表面平滑无孔表面处理石蜡或涂料进行处理，疏水剂表面处理第六章工程石材、墙体材料和屋面材料第二节墙体材料墙体材料的功能：结构、围护、美化。墙体材料的改革方向：保护环境、节约资源、能源满足建筑结构体系的发展，包括抗震以及多功能采用工厂化、现代化施工新型墙体材料正朝着大型化、轻质化、节能化、利废化、复合化、装饰化等方面发展墙用板材墙用砌块砌墙砖墙体材料砌墙砖系指以粘土、工业废料或其他地方材料为主要原料，以不同工艺制造的、用于砌筑承重和非承重墙体的墙砖。一、砌墙砖烧结普通砖蒸压灰砂砖的砖汽（压）养护硬化而成非烧结砖：经碳化或蒸砖烧结砖：经焙烧制成的按照生产工艺一、砌墙砖数量少的砖15％，孔的尺寸大而空心砖：孔洞率数量多的砖15％，孔的尺寸小而多孔砖：孔洞率洞率＜15％的砖实心砖：没有孔洞或孔按照孔洞率实心砖多孔砖空心砖1.烧结普通砖定义：烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通砖。（一）烧结砖烧结粉煤灰砖(F)烧结煤矸石砖(M)烧结页岩砖(Y)烧结黏土砖(N)按照原材料1.烧结普通砖生产工艺：采土配料调制制坯干燥焙烧成品要进行阴干，否则易出现裂缝最为关键，焙烧的火候不同有三种成品欠火砖正火砖过火砖（一）烧结砖