天然石材第2章天然石材本章学时：讲课2主要内容：建筑常用石材及选用重点：※掌握花岗岩和大理石的主要特性；※掌握天然石材的物理性质和力学性质；前言：古埃及的金字塔、意大利的比萨斜塔，中国隋唐时代的石窟、石塔，赵州永济桥，明、清故宫宫殿的汉白玉、大理石基座、栏杆，都是具有历史代表性的石材建筑。
在现代建筑中，北京人民英雄纪念碑、毛主席纪念堂、人民大会堂等，都是使用石材的典范，石材被公认为是一种优良的土木工程材料，被广泛应用于土木工程中。
天然石材具有以下的优点。
(1) 蕴藏量丰富、分布广，便于就地取材。
(2) 石材结构致密，抗压强度高，大部分石材的抗压强度可达到100MPa以上。
(3) 耐久性好，使用年限一般可达到百年以上。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5(4) 装饰性好。
石材具有纹理自然、质感稳重、肃穆和雄伟的艺术效果。
(5) 耐水性好。
(6) 耐磨性好。
但石材也有自身不易克服的缺点，主要缺点是自重大，质地坚硬，加工困难，开采和运输不方便。
2.1 建筑用石材2.1.1 岩石的形成及分类天然岩石按形成原因不同可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。
（1）岩浆岩：结晶构造没有层理1）深成岩：花岗岩、正长岩、橄榄岩、闪长岩2）喷出岩：玄武岩、辉绿岩、安山岩3）火山岩：火山灰、浮石、火山凝灰岩（2）沉积岩：层状结构1）机械沉积岩：砂岩、页岩2）化学沉积岩：石膏、白云石3）有机沉积岩：石灰岩、硅藻岩（3）变质岩：石灰岩和白云岩变质为大理岩性能提高花岗岩变质为片麻岩性能降低2.1.2 常用石材：花岗岩、石灰岩、砂岩、大理岩（1）花岗岩常见颜色：灰白、微黄、淡红、深青；表观密度2500～2700Kg/ m3，孔隙率0.04%～2.8%，吸水率0.11%～0.7%，抗仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5压强度120～250MPa，莫氏硬度6以上，具有较高的耐磨性、耐酸碱腐蚀性、耐久性（75年～200年），耐火性差。
工程部位：重要的大型建筑物的基础、勒脚、柱子、栏杆、踏步等部位以及桥梁、堤坝等工程中，是建造永久性工程，纪念性建筑的良好材料。
例如：学院教学楼、宿舍楼、学生食堂墙裙及石材幕墙（2）石灰岩常见颜色：灰白、浅灰，含杂质呈深灰、灰黑、浅黄、浅红；表观密度2000～2600Kg/ m3，吸水率2%～10%，抗压强度80～160Mpa1，粘土含量不超过3%～4%时，也有较好的耐水性和抗冻性。
工程部位：块石可作为建筑物的基础、墙身、阶石及路面等，其碎石是常用的混凝骨料。
此外，它也是生产水泥和石灰的主要原料。
例如：学院内道路路缘石（3）砂岩岩因胶结物质和构造的不同，其抗压强度(5MPa～200MPa)表观密度(2200kg/m3～2500kg/m3)，孔隙率(1.6%～28.3%)，吸水率(0.2%～7.0%)，软化系数(0.44～0.97)等性质差异很大。
工程部位：基础、墙身、人行道、踏步等；纯白色砂岩俗称白玉石，可用作雕刻及装饰材料。
（4）大理岩表观密度为2600kg/m3～2700kg/m3，抗压强度为50MPa～140Mpa，但硬度不大(莫氏硬度约3～5)，较易进行锯解，雕仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5琢和磨光等加工。
吸水率一般不超过1%，耐久性好，一般使用年限为40年～100 年。
大理石因一般均含多种矿物质，常呈多种色彩组成的花纹。
纯净的大理石为白色，称汉白玉，纯白或纯黑的大理石属名贵品种。
工程部位：主要用于建筑物室内饰面，如墙面、地面、柱面、台面、栏杆和踏步等。
大理石抗风化能力差，易受空气中酸性氧化物(如SO2等)的侵蚀而失去光泽，变色并逐步破损，从而降低装饰性能。
因此，大理石一般不宜做室外装修，只有汉白玉和艾叶青等少数几种致密、质纯的品种可用于室外。
例如：大门外立面原设计一块汉白玉，因装饰效果不协调而取消2.2 建筑石材的选用2.2.1 技术性质（1）物理性质1）表观密度轻质石材(表观密度＜1800kg/m3)；主要用于保温房屋外墙；重质石材(表观密度≥1800kg/m3)，可用于建筑的基础、贴面、地面、不采暖房屋外墙、桥梁及水工构筑物等。
2）吸水性仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5低吸水性岩石(吸水率＜1.5%)；中吸水性岩石(吸水率=1.5%～3.%)；高吸水性岩石(吸水率＞3%)。
3）耐水性高耐水性石材(软化系数＜0.90)；中耐水性石材(软化系数=0.70～0.90)；低耐水性石材(软化系数=0.60～0.70)；当石材软化系数＜0.8 时，则不允许用于重要建筑物中。
4）抗冻性石材吸水率<0.5%的石材，则认为是抗冻的，可不进行抗冻试验。
5）耐热性石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。
如含有石膏的石材，在100℃以上开始破坏；含有碳酸镁的石材，温度高于是725℃会发生破坏；含有碳酸钙的石材，温度达827℃时开始破坏。
由石英与其他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，强度会迅速下降。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5（2）力学性质1）抗压强度以 3个边长为70 mm 的立方体试块的抗压破坏强度的平均值表示，砌体所用石材根据抗压强度分成9 个强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。
表 2-1 石材强度等级的换算系数石材的抗压强度与其矿物组成、结构与构造特征等有密切的关系。
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。
一般来说，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。
3）硬度石材的硬度取决于石材的矿物组成与构造，凡由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度就高。
岩石的硬度以莫氏矿度表示。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢54）耐磨性石材的耐磨性质与石材内部组成矿物的硬度、结构和构造有关。
石材的组成矿物越坚硬，构造越致密以及其抗压强度和冲击韧性越高，则石材的耐磨性越好。
（3）工艺性质1）加工型石材的加工性，是指对岩石开采、据解、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，含有层状或片粒结构以及已风化的岩石，都难以满足加工要求。
2）磨光性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）抗钻性抗钻性指石材钻孔难易程度的性质。
影响抗钻性的因素很复杂，一般与岩石的强度、硬度等性质有关。
当石材的强度越高，硬度越大时，越不易钻孔。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢52.2.2 加工类型（1）块状石材1）毛石建筑用毛石，一般要求石块中部厚度不小于150mm，长度为300～400mm，质量均为20～30kg，其强度不宜小于10MPa，软化系数不应小于0.75。
工程部位：砌筑基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，也可配置毛石混凝土等，平毛石可用于铺筑小径石路。
2）料石○1毛料石：表面不经加工或稍加修饰的料石；○2粗料石：正表面的凹凸相差不大于20mm的料石；○3半细料石：正表面的凹凸相差不大于10mm的料石；○4细料石：经过细加工，外形规则，正表面的凹凸相差不大于2mm的料石。
工程部位：砌筑基础、墙身、踏步、拱和纪念碑；形状复杂的料石制品用于柱头、柱脚、楼梯、窗台板、栏杆等。
（2）板材1）大理石板材仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5工程部位：建筑室内装饰，如墙面、地面、柱面、台面、栏杆、踏步等。
前面讲到：一般不宜做室外装修，只有汉白玉和艾叶青等少数几种致密、质纯的品种可用于室外。
2）花岗岩板材工程部位：各类高级建筑物的墙、地、楼梯、台阶等表面装饰及服务台，展示台及家具等。
学院各楼室外台阶、楼梯踏步、墙裙及部分幕墙均采用花岗岩板材（3）散粒状石料1）碎石经人工或机械破碎而成的粒径大于5mm的粒状石料。
可用作混凝土的粗骨料或用作道路、基础等的垫层。
2）卵石用途同碎石，还可用作装饰混凝土的骨料和园林庭院地面的铺砌材料等。
3）石渣用天然大理石或花岗岩等残碎料加工而成，可用作人造大理石、水磨石等。
2.2.3 石材的选用仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢5精品好文档，推荐学习交流（1）力学指标根据石材在建筑物中不同的使用部位和用途，选用满足强度、硬度等力学性能要求的石材，如承重用的石材(基础、墙体、柱等)主要应考虑其强度等级，而对于地面用石材则应要求其具有较高的硬度和耐磨性能。
（2）耐久性要根据建筑物的重要性和使用环境，选择耐久性良好的石材。
如用于室外的石材要首先考虑其抗风化性能的优劣；处于高温高湿，严寒等特殊环境中的石材应考虑所用石材的耐热，抗冻及耐化学侵蚀性等。
（3）质感和色彩用于建筑物饰面的石材，选用时必须考虑其色彩、质感及天然纹理与建筑物周围环境的协调性，以取得最佳装饰效果，充分体现建筑物的艺术美。
（4）经济性由于天然石材密度大、开采困难、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，以降低成本。
难于开采和加工的石材，将使材料成本提高，选材时应加以注意。
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