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第3章装饰石材主要内容:3.1岩石的基本知识3.2天然石材3.3人造石材1.掌握天然石材的分类、特性、表示方法。2.熟悉天然石材及其应用。3.了解人造石材的种类、特性及应用；重点内容：天然石材的特性及其应用难点：人造石材的特性3.1岩石的基本知识石材定义：凡是由天然岩石开采而得到的毛料，或经加工而制成的块状或板状岩石，统称为石材。石材分天然石材和人造石材。具有一定物理、化学性能，可用作建筑材料的岩石称建筑石材。具有装饰性能的建筑石材，加工后可供建筑装饰用的称装饰石材。3.1.1岩石的分类及性质1、造岩矿物矿物是具有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物和单质的总称。岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。由单矿物组成的岩石叫单矿岩.如白色大理石，它是由方解石或白云石组成。由两种或两种以上的矿物组成的岩石叫多矿岩（又称复矿岩）.如花岗岩，它是由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成。自然界中的岩石大多以多矿岩形式存在。岩石的性质由组成岩石各矿物的特性、结构、构造等因素决定。建筑工程中常用岩石的主要造岩矿物见表3.1所示。表3.1主要造岩矿物的组成与特征的结构矿物组成密度(g/cm3)莫氏硬度颜色其他特性石英结晶SiO22.657无色透明至乳白等色坚硬、耐久、具有贝状断口，玻璃光泽长石铝硅酸盐2.5~2.76白、灰、红青等色耐久性不如石英，在大气中长期风化后成为高岭土，解理完全，性脆云母含水的钾镁铁铝硅酸盐2.7~3.12~3无色透明至黑色解理极完全，易分裂成薄片，影响岩石的耐久性和磨光性，黑云母风化后形成蛭石矿物组成密度(g/cm3)莫氏硬度颜色其他特性角闪石辉石橄榄石铁镁硅酸盐3~45~7色暗，统称暗色矿物坚硬、强度高，韧性大，耐久方解石结晶CaCO32.73通常呈白色硬度不大，强度高，遇酸分解，晶形呈菱面体，解理完全白云石CaCO3MgCO32.94通常呈白色至灰色与方解石相似，遇热酸分解黄铁矿FeS256~6.5黄条痕呈黑色，无解理，在空气中氧化铁和硫酸污染岩石是岩石中的有害物质2、岩石的结构与性质岩石的结构是指岩石的原子、分子、离子层次的微观构成形式根据微观粒子在空间分布状态的不同，可分为结晶质结构和玻璃质结构。岩石大多数属于结晶晶体，少数属于玻璃质结构.两者相比结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性及耐久性好。岩石构造是指用放大镜或肉眼宏观可分辨的岩石构成形式，通常根据岩石的孔隙特征和构成形态分为致密状、多孔状、片状、斑状、砾状等。岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性，耐水性及耐久性等会显著下降。3.岩石的分类按地质形成条件不同，通常可分为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩。(1)岩浆岩岩浆岩又称火成岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为:深成岩、浅成岩、喷出岩和火山岩如花岗岩属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性好。(2)沉积岩沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风化后，经过搬运、沉积等作用形成的岩石。与火成岩相比，其特性是：结构致密性较差，密度较小，孔隙率及吸水率均较大，强度较低，耐久性也较差。根据生成条件，沉积岩分为以下三类：机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩如:石灰岩属于沉积岩，主要由方解石组成.(3)变质岩变质岩是由原生的岩浆岩或沉积岩，经过地壳内部高温、高压等变化作用后而形成的岩石。沉积岩变质后，性能变好，结构变得致密，坚实耐久；而岩浆岩变质后，性质反而变差。其碎块可用于道路或作混凝土的集料。如:大理岩属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。T常见变质岩大理石、石灰石脱硫3.2天然石材樱花红石材黑白根黑金沙济南青山东白麻金镶玉广西白米白洞石黄洞石英国棕美国白麻黄金钻非钻西班牙米黄金花米黄灰木纹大理石玛瑙黄虎皮红啡网纹橙皮红3.2.1天然石材的技术指标1、表观密度天然石材按其表观密度大小分为重石和轻石两类。表观密度大于1800kg/m3的为重石，主要用于建筑的基础、贴面、地面、路面、房屋外墙、挡土墙、桥梁以及水工构筑物等；表观密度小于1800kg/m3的为轻石，主要用作墙体材料，如采暖房屋外墙等。2、抗压强度天然岩石是以100mm×100mm×100mm的正方体试件，用标准试验方法测得的抗压强度值作为评定石材强度等级标准。根据《砌体结构设计》（GBJ3）规定，天然石材的强度等级为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15和MU10九个等级。T3、吸水性石材吸水性的大小用吸水率表示，其大小主要与石材的化学成分、孔隙率大小、孔隙特征等因素有关。酸性岩石比碱性岩石的吸水性强。常用岩石的吸水率：花岗岩小于0.5%；致密石灰岩一般小于1%；贝壳石灰岩约为15%。石材吸水后，降低了矿物的粘结力，破坏了岩石的结构，从而降低石材的强度和耐水性。4、抗冻性石材的抗冻性用冻融循环次数表示，一般有F10、F15、F25、F100、F200。致密石材的吸水率小、抗冻性好。吸水率小于0.5%的石材，认为是抗冻的，可不进行抗冻试验。5、耐水性石材的耐水性用软化系数K表示。按K值的大小，石材的耐水性可分为高、中、低三等K＞0.90的石材为高耐水性石材;K＝0.70~0.90的石材为中耐水性石材;K＝0.60~0.70的石材为低耐水性石材。一般K＜0.80的石材，不允许用在重要建筑中。3.2.2石材的种类天然石材按其生成因素而衍生众多种类，目前较为普遍的是大理石和花岗岩。1、大理石大理石是大理岩的俗称，它是石灰岩经过地壳内高温高压作用形成的变质岩，常呈层状结构，有明显的结晶和纹理，主要矿物为方解石和白云石，它属于中天然大理石的主要化学成分见表3.2表3.2天然大理石的化学成分化学成分CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3SO3其他(Mn、K、Na)含量(%)28~543~220.5~230.1~2.50~30~3微量大理石中的碳酸钙会和酸雨中的酸反应提问：在污染严重，经常下酸雨的地方，为什么大理石的建筑和雕塑表面会显得斑斑驳驳？表3.3天然大理石的性能项目指标体积密度(kg/m3)2500~2700强度(MPa)抗压70.0~110.0抗折6.0~16.0抗剪7.0~12平均韧性(cm)10平均质量磨耗率(%)12吸水率(%)1膨胀系数(10-6/℃)6.5~10.12耐用年限(年)40~100溶洞太湖石太湖珍珠汉白玉作品大理石浮雕桂林山水泰姬陵珊瑚实验装置样品名称加入盐酸后的现象澄清石灰水现象结论有气泡有气泡无气泡无气泡变浑浊变浑浊无浑浊无浑浊有CaCO3有CaCO3无CaCO3无CaCO3石头乙石头甲大理石石灰石返回首页天然大理石的优缺点天然大理石板的优点：（1）结构致密，抗压强度高，加工性好，不变形。（2）装饰性好。（3）吸水率小、耐腐蚀、耐久性好。天然大理石板的缺点：（1）硬度较低（2）抗风化能力差Q1:为什么主要用作建筑物的内墙和外墙的饰面材料中，外墙多用火成岩及变质岩，内墙多用大理岩、石灰岩、石膏？经久耐用。第二类可承受不大的载荷。Q2做地板时，人流大的用什么？人流小时用什么？第三类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，重量可达数十吨至数百吨。Q3列举几个石材纪念性建筑物？全美闻名的拉什莫尔山上雕刻着美国四位著名总统的巨大头像。Q5四位著名总统都是谁？从左至右，这四位总统是：开国元勋华盛顿、《独立宣言》的起草者杰佛逊、奠定20世纪美国之基础的西奥多·罗斯福和解放黑奴的领导者林肯。泰姬陵——历时22年之久建造大的世界上堪称奇迹的白色大理石陵墓Q4自由女神像在什么地方，是哪国造的，用了多少时间？屹立在美国纽约港入口处自由岛上的自由女神像，像工程在1874年才开始动工，经历10年，于1884年完工。表3.4天然大力板材标准规格长(mm)宽(mm)厚(mm)长(mm)宽(mm)厚(mm)30015020600600203003002090060020400200201070750204004002012006002060030020120090020305152209156102030530520106776220610305201220915202、花岗岩花岗石是花岗岩的俗称，它属于深成岩，是岩浆岩中分布最广的岩石，其主要矿物组成为长石、石英和少量云母及暗色矿物。花岗石为全晶质结构，按结晶颗粒的大小，通常分为粗粒、中粒、细粒和斑状等多种构造。花岗石的主要化学成分花岗石的化学成分随产地不同而有所区别，各种花岗岩SiO2含量均很高，一般为67%~75%，属酸性岩石。花岗石主要化学成分见表3.5。表3.5花岗石的化学成分化学成分SiO2Al2O3CuOMgOFe2O3含量(%)67~7512~171~21~20.5~1.5表3.6天然花岗石的性能项目指标体积密度（kg/m3）2500~2700强度抗压抗折抗剪120~2508.5~1513~19吸水率（%）膨胀系数（10－6/℃）平均韧性（cm）平均质量磨耗率（%）耐用年限＜15.6~7.3481175~200花岗石的优缺点（1）（2）材质坚硬，耐磨性很强。（3）孔隙率小，吸水率极低，耐冻性强。（4）装饰性好。（5）（6）耐腐蚀性等耐久性很强。缺点：（1）（2）硬度大，给开采和加工造成困难。（3）质脆，耐火性差。（4）装某些花岗岩含有微量放射性元素，应根据花岗石石材的放射性强度水平确定其应用范围。花岗石普型板材规格见表3.7表3.7天然花岗石普型板材规格长(mm)宽(mm)厚(mm)长(mm)宽(mm)厚(mm)3003002030530520400400206103052060030020610610206006002091561020900900201067762201070759203、石材的选用在建筑施工和设计中，石材的选用主要根据适用性和经济性这两个原则。1)适用性要按使用要求分别衡量各种石材在建筑中的适用性。承重构件（如基础、勒脚、墙、柱等）需要考虑抗压强度能否满足设计要求；围护结构构件要考虑是否具有良好的绝热性能；用作地面、台阶、踏步等构件要求坚韧耐磨；2)经济性石材的表观密度大，运输不便，在建筑施工中应充分利用地方资源，尽可能做到就地取材。难于开采和加工的原料必然使成本提高，选材时应充分注意。3.3人造石材人造石材是人造大理石和人造花岗岩的总称.属水泥混凝土或聚酯混凝土的范畴.优点:它的花纹图案可人为控制，胜过天然石材，且质量轻、强度高、耐腐蚀、耐污染、施工方便，是现代建筑的理想装饰材料。3.3.1人造石材的分类按照生产原料分可分为：水泥型人造石材树脂型人造石材复合型人造石材烧结型人造石材1、水泥型人造石材水泥型人造石材是以各种水泥为胶结材料，砂、天然碎石粒为粗细骨料，经配制、搅拌、加压蒸养、磨光和抛光后制成的人造石材。配制过程中，混人色料，可制成彩色水泥石。水泥型石材的生产取材方便，价格低廉，但其装饰性较差。水磨石和各类花阶砖即属此类。2、树脂型人造石材树脂型人造石材是以不饱和聚脂树脂为胶结剂，与天然大理碎石、石英砂、方解石、石粉或其他无机填料按一定的比例配合，再加入催化剂、固化剂、颜料等外加剂，经混合搅拌、固化成型、脱模烘干、表面抛光等工序加工而成。不饱和聚脂的优点:粘度低，易于成型，常温下可固化。产品光泽好、颜色鲜艳丰富、可加工性强、装饰效果好；成型方法:有振动成型、压缩成型和挤压成型。室内装饰工程中采用的人造石材主要是树脂型的应用：室内墙面、柱面、壁面、浮雕等。3、复合型人造石材粘结剂:既有无机材料，又有有机高分子材料。制作工艺:先用水泥、石粉等制成水泥砂浆的坯体，再将坯体浸于有机单体中，使其在一定条件下聚合而成。对板材而言:底层用性能稳定而价廉的无机材料，面层用聚脂和大理石粉制作。无机胶结材料可用快硬水泥、自水