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1、,建筑材料,第二章 天然石材1.岩石的组成及分类2.天然石材的技术性质3.石材的加工类型及选用,建筑材料,第一节.岩石的组成及分类(1)天然岩石的组成元素 矿物 岩石：单矿岩多矿岩O 长石 花岗岩Si 石英 玄武岩Ca 云母 砂岩Fe 角闪石 页岩Al 方解石,地质作用,建筑材料,(2)天然岩石的分类按生成的地质条件：(一)岩浆岩(二)沉积岩(三)变质岩,建筑材料,(一)岩浆岩1.岩浆岩的形成岩浆：地壳下面存在着的高温高压熔融状态的硅酸盐物质，主要成分是SiO2，还有其他元素，化合物及挥发成分。,建筑材料,由地壳内部熔融岩浆上升冷凝而成。根据冷却条件不同可分为以下三类：(1)深成岩：地壳深处(
2、形成深度在地表以下5km)，岩浆缓慢均匀的冷却而形成。矿物全部是晶体。如花岗岩，正长岩，闪长岩(2)喷出岩：喷出地表迅速冷却而成，大部分结晶不完全。有玄武岩，安山岩等。(3)火山岩：火山爆发，岩浆在空气中急速冷却。形成的玻璃质结构，表观密度小。有火山灰，火山砂等。,建筑材料,按岩浆岩的分类（按Si02含量）,超基性岩(Si0245%)橄榄岩,基性岩(Si02：45%52%),中性岩(Si02：52%65%),酸性岩(Si02：65%),玄武岩(喷出岩),辉长岩(深成岩),安山岩(喷出岩),正长岩(深成岩),流纹岩(喷出岩),花岗岩(深成岩),建筑材料,常用的岩浆岩：(1)花岗岩深成岩的一种，分
3、布较广花岗岩构造致密，较小的孔隙率和吸水率较大的密度和抗压强度，耐酸耐火性能差优良的装饰性能,建筑材料,(2)玄武岩喷出岩的一种由斜长石，橄榄石和辉石组成。硬度高脆性大，抗风化能力强常用于高强混凝土的骨料，道路路面和水利工程,建筑材料,(3)浮石，火山灰火山岩的一种浮石是颗粒状的火山岩。可作为轻混凝土的骨料。火山灰是粉状火山岩。能与石灰反应生成水硬性胶凝材料。可作为水泥的混合材和混凝土的外掺料。,建筑材料,(二)沉积岩沉积岩又称水成岩，地表的各类岩石经自然界的风化作用破坏，被风力，水流和冰川搬迁后再沉淀堆积，在地表或地表下不太深的地方形成的岩石。按生成条件可分为三类：(1)机械沉积 是岩石经自
4、然风化而松散破碎后，经风力，水流，冰川等的搬运，沉积，重新压实而成的岩石，砂岩和页岩等属于这一类。(2)化学沉积 是岩石中易溶于水的矿物，经聚集沉积而成的岩石，有石膏，白云岩和菱镁石等。(3)生物沉积 是各种生物死亡后的残骸沉积而成的岩石，有白垩，硅藻土等。,建筑材料,2.常用的沉积岩：石灰石：主要成分为CaCO3，主要矿物为方解石。使用如下：石灰岩是生产水泥和石灰的主要原料；(2)石灰岩块石可用于基础，墙身，台阶和路面，水利工程中可用于堤岸，护坡等；(3)石灰岩碎石是混凝土常用的骨料。,建筑材料,砂岩：由石英砂或石灰岩等细小碎 屑经沉积并重新胶结而成的 岩石。主要矿物为石英。其性质决定于胶结
5、物的种类和胶结的致密程度。1.硅质砂岩2.钙质砂岩3.铁质砂岩,建筑材料,(三)变质岩1.变质岩的形成 变质岩是地壳中原有的各类岩石，在高温高压下，发生再结晶作用，矿物组成，结构发生部分或全部改变所形成新的岩石。大理岩由石灰岩和白云岩变质而成：建筑饰面材料。石英由砂岩变质而成：陶瓷和玻璃的主要原料。深成岩变质后，性能变差,建筑材料,2.常用的变质岩(1)大理岩(2)石英岩(3)片麻岩,建筑材料,第二节 天然石材的技术性质一 物理性质(一)抗风化性水，冰，化学因素造成岩石开裂或剥落的过程称为岩石的风化。孔隙率的大小对风化有很大影响,建筑材料,风化作用的类型(1)物理风化指地表成因(主要指温度，水
6、等)使得岩石产生机械崩解的过程。现象：热胀冷缩，冰劈，晶胀等结果：使得岩石块体越来越小,建筑材料,(2)化学风化指岩石在水，水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解，水化，水解，碳酸化和氧化等一些列复杂的化学变化。作用方式：溶解：CaCO3(石灰岩)+CO2+H2O Ca(HCO3)2(重碳酸钙)水化：CaSO4(硬石膏)+2H2O CaSO42H2O(重碳酸钙)水解：长石 高岭土(附属物KOH，SiO2被水带走)氧化：黄铁矿(FeS2)褐铁矿(Fe2O3nH2O),水解,氧化,建筑材料,(3)生物风化指生物在生长和分解过程中直接或间接地对岩石矿物产生的物理化学作用。现象：跟劈-压力
7、可达1015kg/cm2 人类活动促成的风化作用,植物，细菌,有机酸硝酸碳酸亚硝酸,生物死亡,腐殖质(有机酸),腐蚀岩石,新陈代谢,建筑材料,(二)表观密度表观密度与矿物组成和孔隙率有关表观密度可间接反映出石材的致密程度，孔隙率，抗压强度，吸水率和耐久性能。,建筑材料,石材按表观密度大小分为：1.重石 表观密度大于等于1800kg/m3，主要用于基础，路面，桥梁，承重墙，水工建筑物等。2.轻石 表观密度小于1800kg/m3，主要用于墙体材料。,建筑材料,(三)吸水性 岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常用吸水率，饱和吸水率与饱水系数等指标表示。岩石的吸水性与孔隙率与孔隙
8、特征有关。一般深成岩与变质岩孔隙率小，吸水率也小；沉积岩的孔隙率波动大。,建筑材料,(1)吸水率 岩石的吸水率(Wa)是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(Mw1)与岩样干质量(Mw2)之比，用百分数表示，即,建筑材料,(2)饱和吸水率 岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量(Mw2)与岩样干质量(Ms)之比，用百分数表示，即,建筑材料,(3)饱水系数岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为饱水系数。反映了岩石中大，小开口孔隙的相对比例关系。饱水系数愈大，岩石中的大开口孔隙相对愈多，而小开口孔隙相对愈小。饱水系数大，说
9、明常压下吸水后余留的孔隙就愈少，岩石愈易被冻胀破坏，因而其抗冻性差。,建筑材料,(四)岩石的耐水性岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性。用软化系数(KR)表示。KR定义为岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值，即,建筑材料,按软化系数分为高，中，低三等1.K软0.90，为高耐水性石材2.0.700.90，为中耐水性石材3.0.600.70，为低耐水性石材经常与水接触的建筑物中，石料的K软0.75 0.90,建筑材料,(五)抗冻性 岩石抵抗冻融破坏的能力称为抗冻性。常用抗冻系数和质量损失率来表示。抗冻系数(Rd)是指岩石试件吸水饱和状态经反复冻融后的干抗压强度(c2)与冻融前干抗压强度(c
10、1)之比，用百分数表示，即,建筑材料,质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(ms1-ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示，即,建筑材料,力学性质石材的力学性质有抗压强度，冲击韧性，硬度和耐磨性等。(1)抗压强度 砌体结构以三个边长为70mm的立方体试件，吸水饱和下的抗压强度算术平均值。根据强度值划分为MU100，MU80，MU60，MU50，MU40，MU30，MU20，MU15，MU10九个强度等级,建筑材料,在水利工程中，将石材按50mm100mm的圆柱体或，50mm50mm100mm的棱柱体，在浸水饱和状态下的极限抗压强度划分为100,80,70,60,50,30六
11、个强度等级。,建筑材料,强度影响因素：形状和尺寸：尺寸越小，强度越高矿物组成：主要矿物为石英时强度较高，但云母含量多时强度低构造：有层理的岩石，垂直层理方向的强度高于平行层理的强度。孔隙率和风化：较大的孔隙率，易风化，易降低岩石强度。,建筑材料,（二）冲击韧性决定于矿物组成和构造。晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。（三）硬度石材的硬度决定于矿物组成的硬度与构造。（四）耐磨性石材能抵抗摩擦和磨损的能力成为耐磨性。耐磨性主要取决与矿物组成，结构和构造。土木工程的地面，踏步，人行道等须耐磨。,建筑材料,第三节.石材的加工类型及选用土木工程中用到的石材常加工为毛石，料石，板材和颗粒等。一
12、 石材的加工(一)砌筑用石材根据加工后的外形规则程度：分毛石，料石毛石-爆破得来，平整程度不同分，1.乱毛石 2.平毛石,建筑材料,料石-人工或机械加工而成，按外形规则程度分：1.毛料石；2.粗料石；3.半细料石；4.细料石建筑工程中常用作砌筑墙体，台阶，地坪，拱桥和纪念碑。也可用于装饰，水利工程中砌筑闸，坝和桥墩。,建筑材料,（二）板材 多为饰面材料，主要有花岗石和大理石。一般打磨成20mm厚。,建筑材料,（三）颗粒状石料1.碎石-粒径大于5mm混，凝土用；2.卵石-用途同碎石，也可铺设园林；3.石渣-天然大理石，花岗石的石渣可制作水磨石等。,建筑材料,二 石材的选用依据适用性与经济型原则选用石材。适用性：考虑石材的技术性能。根据建筑部位的不同，选择耐水，强度，耐久性，绝热性能，防冻性能，防腐蚀，石材的颜色等。经济性：主要考虑的是就地取材。因密度大，重量大，增加运输成本。,建筑材料,小结：1.天然岩石的组成与分类由矿物组成分成岩浆岩，沉积岩和变质岩三类2.天然石材的技术性质物理性质-表观密度，吸水性，耐水性，抗冻性，抗风化力学性质-抗压强度，冲击韧性，硬度，耐磨性3.石材的加工类型及选用石材的加工石材的选用,建筑材料,The Ending,建筑材料,作业：课后习题,
