土木工程材料_石材简介

1石材井冈山大学建筑工程学院11建筑本一班111612028肖四平2目录一、石材概述二、石材的主要技术性质三、石材组成结构四、建筑砌筑石材五、建筑饰面石材六、石材选用原则3石材概述一.人类开采、利用石材的历史1.新石器时代：约5万年前——使用经过打磨、加工的石器作为生产工具和生活用具了。2.人类开采天然石材用作建筑材料：约五千多年——埃及的胡夫金字塔距今约4700年。3.石材开采方法的进步:十四世纪末期意大利开始用爆破的方法开采大理石（元朝1279～1368年火药传入欧洲），1800年采用普通钢绳锯，1896年使用风动凿岩机，1978年开始使用串珠式锯石机锯采石材。4石材概述二.中国石材工业发展过程1.我国利用机械开采和加工石材始于五十年代初期开始的。2.1971年我国召开第一届石材工业会议，确定了福建、山东、广东为中国石材工业基地，这次会议确立了石材做为一个产业的开端。3.二十世纪八十年代末期到九十年代我国开始大量引进欧洲石材工业的先进设备与技术。4.二十世纪九十年代中期开始中国石材工业的产量在世界上名列前茅。5三.基本概念石材：凡是由天然岩石开采而得到的毛料，或经人工加工而制成的块状或板状岩石，统称为石材。石材是古老的建筑材料之一，具有的高强度、高硬度、高耐磨性、高耐久性、丰富多彩的天然纹理。在建筑中常被用作砌体材料、装饰材料，还可以作为胶结材料和人造石的原料。石材概述6岩石形成：火成岩岩石是由地幔或地壳的岩石经熔融或部分熔融的物质如岩浆冷却固结形成的，花岗岩就是火成岩的一种；沉积岩是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石，石灰石和砂岩属于这一类；变质岩是在高温高压和矿物质的混合作用下由一种石头自然变质成的另一种石头，大理石，板岩，石英岩，玉石都是属于变质岩。一般岩石的成分主要为CaO、SiO2等，在少数石材中也含有铅、镉、砷、汞、硫等有害元素。石材概述7岩石的种类：（1）按所含成分的数量不同：单成岩、复成岩单成岩：仅含一种矿物质的岩石，此种数量少，如白色大理石是由方解石或白云石所组成。复成岩:是有两种或以上的矿物质构成的。如花岗岩是由长石、云母、石英及某些暗色矿物质组成的。石材概述8（2）按其成因不同可以分为三大类：火成岩、沉积岩、变质岩1、火成岩：由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成的岩石。A、深层岩特点：结晶完全、晶粒较粗、呈致密块状结构。特性：表观密度大、强度高、吸水率小、抗冻性好。常用品种：花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩。B、喷出岩特点：结晶条件差、多成隐晶质或玻璃体结构。品种：玄武岩、安山岩、辉绿岩。C、火山岩特点：玻璃体结构、多孔构造。品种：火山灰、火山砂、浮石、凝灰石。石材概述92、沉积岩：露出地表的岩石经自然风化、风力搬迁和流水冲移等作用逐渐沉积而成的岩石。特点：层状结构、密度小、孔隙率大、吸水率大、强度低、耐久性差、各层差异大。机械沉积岩：页岩、砂岩、砾岩。化学沉积岩：石膏、白云岩、石灰岩。生物沉积岩：石灰岩、硅藻土。石材概述103、变质岩岩石在地壳内部受强烈的地质活动（高温高压），内部结构和组成发生变化而形成的新岩石。建筑常用的有石英岩、大理石岩、白云岩、砂岩、花岗岩、片麻岩石材概述11石材的主要技术性质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。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，例如花岗岩的吸水率通常小于0.5％。沉积岩由于形成条件、密实程度与胶结情况有所不同，因而孔隙率与孔隙特征的变动很大，这导致石材吸水率的波动也很大，例如致密的石灰岩，它的吸水率可小于1％，而多孔的贝壳石灰岩吸水率可高达15％。石材的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12石材的主要技术性质（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0.75～0.90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＜0.60者，则不允许用于重要建筑物中。（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。（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。由石英与其它矿物所组成的结晶石材，如花岗岩等，当温度达到700℃以上时，由于石英受热发生膨胀，强度迅速下降。13石材的主要技术性质二、力学性质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。（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。抗压试件也可采用表3.1所列各种边长尺寸的立方体，但应对其试验结果乘以相应的换算系数。（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14石材的主要技术性质（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。（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。15石材的主要技术性质三、工艺性质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。（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。（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。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。建筑工程中常用天然石材的技术性能可参见表3.2。16石材的主要技术性质17天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物，常见的造岩矿物有以下几种：1、石英是二氧化硅（SiO2）晶体的总称。无色透明至乳白色，密度为2.65g/cm3，莫氏硬度为7、化学稳定性及耐久性高。2、长石是长石族矿物的总称包括正长石、斜长石等，密度为2.5～2.7，莫氏硬度为6，具有白、灰、红、青等多种颜色。3、方解石为碳酸钙晶体（CaCO3）。白色，密度2.7g/cm3，莫氏硬度为3，耐久性次于上述矿物，遇酸后分解。石材的组成结构石英长石方解石184、白云石为碳酸钙与碳酸镁的复盐晶体（CaCO3MgCO3）。白色，密度为2.9g/cm3，莫氏硬度为4。强度、耐酸腐蚀性及耐久性略高于方解石，遇酸时分解。5、角闪石、辉石、橄榄石为铁、镁、钙等硅酸盐的晶体。密度为3～3.6g/cm3，莫氏硬度为5～7。颜色多种，但均为暗色，故也称暗色矿物。石材的组成结构角闪石橄榄石辉石白云石196、黄铁矿为二硫化铁晶体（FeS2）。金黄色，密度为5g/cm3，莫氏硬度为6～7。耐久性差，遇水和氧生成游离硫酸，且体积膨胀，并产生锈迹。7、云母是云母族矿物的总称，为片状的含水复杂硅铝酸盐晶体。密度为2.7～3.1g/cm3，莫氏硬度为2～3。具有极完全解理,易裂成薄片，玻璃光泽，耐久性差，具有多种颜色。云母的主要种类为白云母和黑云母。石材的组成结构、黄铁矿云母20石材的组成结构21一、毛石1、定义：在采石厂将岩石经爆破等方法直接得到的形状不规则的石块。2、分类：毛石依其平整程度。乱毛石：不规则，质量约为20-30Kg。平毛石：有两个平行面3、建筑用毛石：中部厚度≮150mm，长度300～400mm，质量20～30kg，抗压强度MU10以上，K软＞0.804、用途：砌筑基础、勒脚、墙身、挡土墙、堤岸及护坡等，配制片石混凝土。建筑砌筑石材22二、料石1、定义：是由人工或机械开采加工而成的形状较规则的六面体石块，经人加工凿磨而成的。2、分类：按表面加工的平整程度，料石分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种：毛料石：凹凸深度≯25mm；粗料石：凹凸深度≯20mm；半细料石：凹凸深度≯15mm；细料石：凹凸深度≯10mm3、用途：砌筑基础、石拱、台阶、勒脚、墙体等。建筑砌筑石材23三、铺地石1、定义：是由人工或机械开采加工而成小型石块，具有较高强度、耐磨、抗冻、抗冲击等。2、分类：按形状分为石板、条石、方石、拳石、卵石、不规则石等3、用途：广场地坪、路面、庭院小径用石材，砌筑基础、石拱、台阶、勒脚、墙体等建筑砌筑石材24四、石渣1、定义：是将各种天然石材破碎石加工而成，它具有多种光泽，应颗粒坚硬，有棱角、洁净，不含有风化的颗粒，使用时要冲刷干净。2、用途：常用作人造大理石、水磨石、斩假石、水刷石、干粘石的骨料。建筑砌筑石材25一、定义：建筑装饰用的石材是从天然岩体开采的，可加工成各种块状或板状，用于建筑物表面起装饰和保护作用。二、分类：A.石质类装饰材料根据其形成方式不同，可分为天然石材和人造石材两种。对于天然石材来说，根据成分不同，分为天然大理石和天然花冈石两种。B.根据使用范围的不同可分为：1、基本上不承受任何机械荷载；主要用作建筑物的内墙和外墙的饰面材料。2、主要用于纪念性建筑物；耐风雨，要求一定的物理力学性能,有时要求特大尺寸建筑饰面石材26天然石材一.天然大理石1、定义:石灰岩或白云岩在高温、高压等地质条件下，重新结晶变质而成的变质岩，因盛产于大理而得名。纯大理石为白色，称汉白玉。2、性能指标：A、优点:表观密度2500～2700kg/m3;抗压强度60～150MPa;莫氏硬度3～4;吸水率小于0.75%；;耐用年限为40-100年；B、缺点：抗风化能力较差，易被空气中的酸性物质腐蚀，而变得多孔粗糙，降低装饰效果。建筑饰面石材273、板材命名与标记;大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光及切割而成的石材，常用规格为厚20、宽150-915、长300-1220。A.命名方式：荒料产地地名、花纹色调特征名称、颜色B.