《建筑材料》课程教学资源（教案讲义）第三章 天然石材

第三章天然石材3.1岩石的组成与分类3.1.1岩石的组成岩石是由矿物组成的，土木工程材料中最常见的造岩矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏等。3.1.2岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法）1）岩浆岩（又称火成岩，占地壳总量的89%）（1）深成岩：有花岗岩、辉长岩、闪长岩等，矿物全部结晶且晶粒较粗，呈块状结构，构造致密，具有抗压强度高，吸水率小，表观密度大，抗冻性、耐磨性、耐水性好的特点。（2）喷出岩：有玄武岩、辉绿岩、安山岩等，大部分结晶不完全，多呈细小结晶（隐晶质）或玻璃质结构。强度不及深成岩。（3）火山岩：有火山灰、浮石、火山凝灰岩等，呈多孔玻璃质结构，表观密度小，强度低。2）沉积岩（又称水成岩）（1）机械沉积岩：砂岩（2）化学沉积岩：石膏岩、菱镁矿（3）生物沉积岩：石灰岩（占地壳总量的5%，达地壳表面积的75%）、白垩、硅藻土等。与岩浆岩比较，沉积岩表观密度小，密实度差，吸水率较大，强度较低，耐久性较差。3）变质岩：由岩浆岩及沉积岩变质得到，有大理岩、石英岩、片麻岩等。3.2石材的技术性质3.2.1物理性质1）颜色与光泽：在建筑装饰工程中，材料的颜色起着重要作用，建筑石材的颜色主要取决于各种金属离子。影响花岗岩光泽度的主要是石英，其多半为无色或乳白色，透明度大的石英吸光性强，反射光少，使光泽度降低。2）表观密度：岩石的表观密度差别较大，在500~3100kg/m3之间。3）吸水性：岩石的吸水率差别较大，在0.515%之间。4）耐水性（抗水性）：岩石的耐水性用软化系数k表示。k>0.9，为高耐水性石材：k=0.7~0.9，为中耐水性石材：k=0.6~0.7，为低耐水性石材。5）抗冻性：吸水率小于5%的石材，可认为是抗冻的。6）耐热性：各种岩石的耐热性不一样，如：石膏，100℃开始破坏；含碳酸镁的石材，625℃开始破坏；含碳酸钙的石材，827℃开始破坏；花岗岩，700℃开始破坏。7）导热性：岩石的导热系数为2.91~3.49W/m.K)。相同成分的石材，玻璃态比结晶态的导热系数小

第三章 天然石材 3.1 岩石的组成与分类 3.1.1 岩石的组成 岩石是由矿物组成的，土木工程材料中最常见的造岩矿物有石 英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏等。 3.1.2 岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法） 1）岩浆岩（又称火成岩 ，占地壳总量的 89%） （1）深成岩：有花岗岩、辉长岩、闪长岩等，矿物全部结晶且 晶粒较粗，呈块状结构，构造致密，具有抗压强度高，吸水率小，表观密度大， 抗冻性、耐磨性、耐水性好的特点。 （2）喷出岩：有玄武岩、辉绿岩、安山岩等，大部分结晶不完 全，多呈细小结晶（隐晶质）或玻璃质结构。强度不及深成岩。 （3）火山岩：有火山灰、浮石、火山凝灰岩等，呈多孔玻璃质 结构，表观密度小，强度低。 2）沉积岩(又称水成岩) （1）机械沉积岩：砂岩 （2）化学沉积岩：石膏岩、菱镁矿 （3）生物沉积岩：石灰岩（占地壳总量的 5% ，达地壳表面积 的 75% ）、白垩、硅藻土等。 与岩浆岩比较，沉积岩表观密度小，密实度差，吸水率较大， 强度较低，耐久性较差。 3）变质岩：由岩浆岩及沉积岩变质得到，有大理岩、石英岩、片麻岩等。 3.2 石材的技术性质 3.2.1 物理性质 1）颜色与光泽：在建筑装饰工程中，材料的颜色起着重要作用，建筑石材的颜 色主要取决于各种金属离子。影响花岗岩光泽度的主要是石英，其多半为无色或 乳白色，透明度大的石英吸光性强，反射光少，使光泽度降低。 2）表观密度：岩石的表观密度差别较大，在 500~3100kg/m3 之间。 3）吸水性：岩石的吸水率差别较大，在 0.5~15%之间。 4）耐水性（抗水性）：岩石的耐水性用软化系数 k 表示。k>0.9，为高耐水性石 材；k=0.7~0.9，为中耐水性石材；k=0.6~0.7，为低耐水性石材。 5）抗冻性：吸水率小于 5%的石材，可认为是抗冻的。 6）耐热性：各种岩石的耐热性不一样，如：石膏，100℃开始破坏；含碳酸镁的 石材，625℃开始破坏；含碳酸钙的石材，827℃开始破坏；花岗岩，700℃开始 破坏。 7）导热性：岩石的导热系数为 2.91~3.49 W/(m.K)。相同成分的石材，玻璃态 比结晶态的导热系数小

3.2.2力学性质1）抗压强度：岩石的抗压强度见表2-1。表 2-1 岩石的抗压强度>250180~28080~18040~80<40抗压强度（MPa)多孔石灰石凝辉岩岩石种类玄武岩花岗岩石灰石砂岩白垩闪长岩多孔砂岩片麻岩辉绿岩石英斑岩2）冲击韧性（脆性）：约为抗压强度的1/10~1/20。3）硬度：相对硬度亦称为莫氏硬度，是以10种特定矿物为标准，按硬度大小顺序分为10级（下表），后一种矿物能刻划前一种矿物。表 2-2莫氏硬度表6硬度等级235789104滑石磷灰石正长石石英黄玉金刚石矿物名称石膏方解石萤石刚玉4）耐磨性：天然矿物材料的耐磨性用耐磨率M表示。耐磨率是衡量饰面板材品质优劣的重要指标。耐磨率过低则不易打光，过高则矿石过硬不易研磨。3.3土木工程中常用的岩石1）花岗岩：岩石学中花岗岩指由石英、长石、及少量云母和暗色矿物（橄榄石类、辉石类、角闪石类及黑云母等）组成的全晶质的岩石。建筑上所说的花岗石是广义的，指具有装饰功能，可磨光、抛光的岩浆岩及少量其它类岩石。有花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩（以上均属深成岩）、辉绿岩、玄武岩、安山岩（以上均属喷出岩）、片麻岩（属变质岩）等。花岗岩强度高，但不抗火。2）玄武岩：常用作高强混凝土的骨料，也用其铺筑道路的路面，也是制造石棉的原材料。3）石灰岩：是土木工程中用量最大的岩石。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。4）砂岩5）大理岩：岩石学中所指大理石是由石灰岩或白云岩变质而成的变质岩，主要矿物成分是方解石或白云石，主要化学成分为碳酸盐类。建筑上所说的大理石是广义的，指具有装饰功能，并可磨光、抛光的各种沉积岩和变质岩。有大理岩、石英岩、蛇纹岩（以上均属变质岩）、致密石灰石、砂岩、白云岩（以上均属沉积岩）等。大理岩硬度不大，抗风化性差。6）石英岩7）片麻岩

3.2.2 力学性质 1）抗压强度：岩石的抗压强度见表 2-1。 表 2-1 岩石的抗压强度 抗压强度(MPa) >250 180~280 80~180 40~80 <40 岩石种类 玄武岩 花岗岩 闪长岩 辉绿岩 石英斑岩 石灰石 砂岩 片麻岩 多孔石灰石 多孔砂岩 凝辉岩 白垩 2）冲击韧性（脆性）：约为抗压强度的 1/10~1/20。 3）硬度：相对硬度亦称为莫氏硬度，是以 10 种特定矿物为标准，按硬度大小顺 序分为 10 级（下表），后一种矿物能刻划前一种矿物。 表 2-2 莫氏硬度表 硬度等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 矿物名称 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 4）耐磨性：天然矿物材料的耐磨性用耐磨率 M 表示。耐磨率是衡量饰面板材品 质优劣的重要指标。耐磨率过低则不易打光，过高则矿石过硬不易研磨。 3.3 土木工程中常用的岩石 1）花岗岩：岩石学中花岗岩指由石英、长石、及少量云母和暗色矿物（橄榄石 类、辉石类、角闪石类及黑云母等）组成的全晶质的岩石。建筑上所说的花岗石 是广义的，指具有装饰功能，可磨光、抛光的岩浆岩及少量其它类岩石。有花岗 岩、闪长岩、正长岩、辉长岩（以上均属深成岩）、辉绿岩、玄武岩、安山岩（以 上均属喷出岩）、片麻岩（属变质岩）等。 花岗岩强度高，但不抗火。 2）玄武岩：常用作高强混凝土的骨料，也用其铺筑道路的路面，也是制造石棉 的原材料。 3）石灰岩：是土木工程中用量最大的岩石。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。 4）砂岩 5）大理岩：岩石学中所指大理石是由石灰岩或白云岩变质而成的变质岩，主要 矿物成分是方解石或白云石，主要化学成分为碳酸盐类。建筑上所说的大理石是 广义的，指具有装饰功能，并可磨光、抛光的各种沉积岩和变质岩。有大理岩、 石英岩、蛇纹岩（以上均属变质岩） 、致密石灰石、砂岩、白云岩（以上均属 沉积岩）等。 大理岩硬度不大，抗风化性差。 6）石英岩 7）片麻岩

3.4石材的选用及防护石材的选用应考虑适用性、经济性、装饰性。石材广泛用于承重、围护结构、地面、台阶装饰等。为了减轻与防止石材的风化与破坏，可以采取合理选材、表面处理等措施

3.4 石材的选用及防护 石材的选用应考虑适用性、经济性、装饰性。 石材广泛用于承重、围护结构、地面、台阶装饰等。 为了减轻与防止石材的风化与破坏，可以采取合理选材、表面处理等措施