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本课件可查阅造岩矿物的种类与特性、岩石结构与构造对性质的影响、岩石按地质成因的三大分类，以及花岗岩、石灰岩、大理岩、玄武岩、砂岩、片麻岩等常用石材的组成、性质与应用场合。
第二章天然石材内容：岩石的基本性质常用建筑石材
学习目的和要求1.了解岩石的基本知识。2.掌握常用石材性质、品种及应用，熟悉常用石材的技术要求。
2.1岩石的基本性质天然石材:采自地壳的天然岩石，不经机械加工或经机械加工而得的材料。天然石材的优点：强度高、装饰性好、耐水性、耐磨性、耐久性高、来源广泛。天然石材的缺点：加工困难，自重大，开采和运输不方便。天然石材的应用：重要结构，特别是建筑装饰。
一.造岩矿物1.造岩矿物：组成岩石的矿物称为造岩矿物。（矿物是具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质）大多数岩石是由多种造岩矿物组成的，由于其各种矿物的含量、颗粒结构均有差异，因而颜色、强度、耐久性等也有差异。造岩矿物的性质及其含量决定岩石的性质。2.主要造岩矿物及其性质主要造岩矿物有以下几种：石英、长石、角闪石、辉石、方解石、白云石、黄铁矿、云母。1石英：二氧化硅(Si02)晶体的总称。莫氏硬度为7，非常坚硬，强度高，化学稳定性及耐久性高。但受热时(573C以上)，因晶型转变会产生裂缝．甚至松散。2长石：钾、钠、钙等的铝硅酸盐晶体。莫氏硬度为6，坚硬、强度高、耐久性高，但低于石英，具有白、灰、红、青多种颜色。长石是火成岩中最多的造岩矿物，约占总量的2／3。
3角闪石、辉石、橄榄石：莫氏硬度为5~7，强度高、韧性好、耐久性好。具有多种颜色，但均为暗色，故也称暗色矿物。4方解石：莫氏硬度为3，强度较高、耐久性次于上述矿物，遇酸后分解。5白云石：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。6黄铁矿：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。黄铁矿为岩石中的有害矿物。7云母：莫氏硬度为2~3，具有权完全解理(矿物在外力等作用下，沿一定的结晶方向易裂成光滑平面的性质称为解理，裂成的平面称为解理面)，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，后者易风化为岩石中的有害矿物。
二、岩石的结构、构造与性质（一）岩石的结构及构造（1）岩石的结构岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及组合方式按结晶程度：全晶质、半晶质、玻璃质按矿物颗粒大小：显晶质(晶体颗粒较粗，肉眼或放大镜可识别)、隐晶质(晶体颗粒较细，肉眼不可识别)按矿物颗粒相对大小：等粒、不等粒、斑状、似斑状
（二）性质1.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、韧性及耐久性好。2.细小晶粒较粗大晶粒的强度高、韧性及耐久性好。3.含有极完全解理的矿物组成的岩石，强度低、韧性差、易于开采。4.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。
1.火成岩2.沉积岩3.变质岩三、岩石的形成、分类与性质(一)分类：岩石按地质形成条件分为：侵入岩深成岩浅成岩喷出岩碎屑岩化学、沉积岩生物沉积岩粘土岩正变质岩副变质岩
1.火成岩：侵入岩（深成岩和浅成岩）和喷出岩(1)深成岩：岩浆在地表深处受上部岩层的压力作用，缓慢冷却结晶成岩。结构致密具有粗大的晶粒和块状构造(矿物排列无序，宏观呈块状构造)。如花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等。(2)浅成岩：岩浆在地表浅处冷却结晶成岩。结构致密，由于冷却较快，故晶粒较小，如辉绿岩。侵入岩为全晶质结构(岩石全部由结晶的矿物颗粒组成)，且没有解理。侵入岩的体积密度大、抗压强度高、吸水率低、抗冻性好。(3)喷出岩由于形成条件不同，结构有的致密(形成较厚的岩层)或多孔构造(形成较薄的岩层)或内部含有大量的气孔(当岩浆被喷到空气中，急速冷却而形成的岩石)并多呈玻璃质
2.沉积岩：岩石在地质、外力作用厂经风比、搬运、沉积成岩作用(压固、胶结等)，在地表或地表不太深处形成的岩石，又称水成岩。分为以下四种：碎屑岩、化学沉积岩、生物沉积岩、粘土岩主要待征:呈层状构造，各层岩石的成分、构造、颜色、性能均不同，且为各向异性。与深成岩相比，沉积岩的体积密度小、孔隙率大、吸水率较大、强度和耐久性较低。3.变质岩：1正变质岩：由火成岩变质而成，性能一般较原火成岩差。如片麻岩2副变质岩：由沉积岩变质而成，性能一般较原
2.2常用建筑石材一、天然石材的性质与技术要求(一)物理性质与要求（工程上一般主要对石材的体积密度、吸水率和耐水性等有要求）。1.体积密度：重石：体积密度＞1800kg/m3，建筑物的基础，桥梁及水工构筑物，装饰材料。（如花岗岩、大理石）轻石：体积密度＜1800kg/m3，主要用来生产砌块，做墙体材料。（如浮石、火山岩）一般为2400~3200k8／m3，常用致密岩石的体积密度为2400~2850kg／m。同种岩石，体积密度越大，则孔隙率越低，强度、吸水率、耐久性等越高，但保温隔热
2.2常用建筑石材一、天然石材的性质与技术要求2.吸水率：与岩石的致密程度和岩石的矿物组成有关。侵入岩和多数变质岩的吸水率较小，一般不超过1％。二氧化硅的亲水性较好，因而二氧化硅含量高则吸水率较高，即酸性岩石(Si02＞63％)的吸水率相对较高。岩石的吸水率越小，则岩石的强度与耐久性越高。为保证岩石的性能,有时限制岩石的吸水率，如饰面用大理岩和花岗岩的吸水率须分别小于0.75％、1.0％。3.耐水性：大多数较高。当岩石中含有较多的粘土时，其耐水性较低，如粘土质砂岩等。
（二）力学性质与要求1.抗压强度(1)砌筑用石材试件尺寸：70mm×70mm×70mm的立方体试件当试件为非标准尺寸时，须进行系数换算。MU50、强度等级：划分有MU100、MU80、MU60、MU40、MU30、MU20、MUl5、MUl0九个等级。(2)装饰用石材试件尺寸：50mm×50mm×50mm的立方体试件
2．其它力学性质与要求根据石材的用途，对石材的技术要求还有抗折强度(一般为抗压强度的l／20)、硬度、耐磨性、抗冲击性等。(三)耐久性石材的耐久性主要包括有抗冻性、抗风化性、耐火性、耐酸性等。1.岩石的风化：水、冰、化学因素等造成岩石开裂或剥落。2.防风化措施：磨光石材的表面，防止表面积水；采用有机硅喷涂表面，对碳酸盐类石材可采用氟硅酸镁溶液处理石材的表面。吸水率较小时岩石的抗冻性和抗风化能力较强。一般认为当岩石的吸水率小于0.5%时，岩石的抗陈性合格。当岩石内含有较多的黄铁矿、云母时，风化速度快，此外由方解石、白云石组成的岩石在含有酸性气体的环境中也易风化。
3．板材装饰用石材多为板材，且主要为大理石板材和花岗石板材。1按板材的形状普通板材(正方形或长方形，代号为N)、异形板材(代号为S)2按板材的表面加工程度粗面板材——表面平整粗糙，具有较规则的加工条纹的机刨板、剁斧板、锤击板、烧毛板等。细面板材——表面平整，光滑的板材。镜面板材——表面平整，具有镜面光泽的板材。大理石板材一般均为镜面板材。
粗面板材和细面板材一般只用于室外墙面地面、台阶、柱面等，镜面板材既可用于室外，又可用于室内，但大理石板材只适合用于室内。此外石材还有许多其它应用形式，如拳石、碎石、蘑菇石、柱头等。
2.2常用建筑石材二.常用建筑石材（一）花岗岩1.组成：它属于深成岩，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。2.性质：体积密度大（2500~2800kg／m3），抗压强度高（120~300MPa），孔隙率低，吸水率低（0.1％~0.7％），硬度高（莫氏硬度为6~7），耐磨性好，抗风化性好，耐久性高，耐酸性好，但不耐火（晶型转变，体积膨胀），多含放射性元素。3.应用：主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面；做装饰材料时，主要应用于室外外墙饰面，雕塑；耐酸工程；配
（二）石灰岩1.组成：它属于沉积岩，主要由方解石组成。2.性质：较花岗岩体积密度小（2000~2600kg／m3）、抗压强度低（20~120MPa）、硬度小（莫氏硬度3~4），耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差，3.应用：可用于基础，墙体，挡土墙等石砌体；配制混凝土、生产石灰和水泥。
（三）大理岩1.组成：它属于副变质岩，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。2.性质：结构紧密、细腻，抗压强度高（100~150MPa），体积密度大（2500~2800kg／m3），硬度小（莫氏硬度3~4），易于雕琢磨光。与花岗岩比，其耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差。
（三）大理岩3.应用：大理岩主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。一般的大理岩不宜用于室外的原因是：空气中的SO2遇水后形成硫酸，对大理岩有腐蚀作用，使表面变得粗糙多孔，失去光泽。但吸水率小、杂质少、晶粒细小、纹理细密、质地坚硬，特别是白云岩或白云质石灰岩变质而成的某些大理岩也可用于室外，如汉白玉、艾叶青等。
(四)玄武岩1.组成：它属于喷出岩，主要由辉石和长石组成2.性质：体积密度为2900~3300kg／m3、抗压强度为100~300MPa，脆性大、抗风化性较强3.应用：可用于基础，桥梁等石砌体，破碎后可作为高强混凝土的骨料。
(五)辉长岩、闪长岩、辉绿岩1.组成：辉长岩和闪长岩属于深成岩，辉绿岩属于浅成岩，由长石、辉石和角闪石等组成。2.性质：三者的体积密度均较大，为2800~3000kg／m3，抗压强度为100一280MPa，耐久性及磨光性好。3.应用：可用于基础、墙体、挡土墙等石砌体；还可用作名贵的装饰材，破碎后可用于配制混凝土。
(六)砂岩1.组成：属于碎屑沉积岩，主要由石英组成。2.性质及应用：根据胶结物的不同分为：1硅质砂岩：由氧化硅胶结而成。强度可达300MPa，耐磨性、耐久性、耐酸性高，性能接近于花岩石。可用于各种装饰及浮雕、踏步、地而及耐酸工程。2钙质砂岩：由碳酸钙胶结而成。为砂岩中最常见和最常用的。呈白、灰白色，强度较大，但不耐酸。可用于大多数工程。
(六)砂岩3铁质砂岩：由氧化铁胶结而成。常呈褐色，性能较差，密实的可用于一般工程。4粘土质砂岩：由粘土胶结而成。易风化、耐水性差，甚至会因水作用而溃散。一般不用于建筑工程。由于砂岩的性能相差较大，使用时需加以区别。
(七)片麻岩1.组成：属于正变质岩，由花岗岩变质而成。2.性质及应用：呈片状构造，各向异性。在冰冻作用下易成层剥落。抗压强度为120~250MPa(垂直解理方向)。可用于一般建筑工程的基础、勒角等石砌体，也可用作混凝土骨料。(八)石英岩1.组成：属副变质岩，由硅质砂岩变质而成。2.性质及应用：结构致密均匀、坚硬、加工困难、非常耐久、耐酸性好、抗压强度为250~400MPa。主要用于纪念性建筑等的饰面以及耐酸工程。使用寿命可达干年以上。
小结1.岩石的性质不仅取决于造岩矿物的特性，还受到矿物含量、颗粒结构等因素的影响。同种岩石，由于生成条件不同，其性质也有所不同。2.岩石按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。变质岩又分为正变质岩和副变质岩。3.岩石的结构和构造对岩石的物理力学性能有重要影响。结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性、韧性及耐久性好。细小晶粒较粗大晶粒的强度高、韧性及耐久性好。含有极完全解理的矿物组成的岩石，强度低、韧性差、易于开采。岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性，耐水性及耐久性
4.花岗岩属于深成岩。体积密度大抗压强度高孔隙率低，吸水率低，硬度高，耐磨性好，抗风化性好，耐久性高，耐酸性好，但不耐火，多含放射性元素。应用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面，室内外墙面，是高级装饰、装修材料。5.大理岩属于副变质岩。结构紧密、细腻，抗压强度高，体积密度大，硬度小，易于雕琢磨光。与花岗岩比，其耐磨性差，抗风化性差，耐久性差，耐酸性差。大理岩一般的不宜用于室外，主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。但汉白玉、艾叶青可用于室外。6.石灰岩属于沉积岩。较花岗岩体积密度小,抗压强度低、硬度小，耐磨性、抗风化性、耐久性、耐酸性差，可用于基础，墙体，挡土墙等石砌体；配制混凝土、生产石灰和水泥。
1.按地质形成条件，岩石分为（）。A．火成岩、沉积岩和变质岩B．火成岩、沉积岩和砂岩C．火成岩、沉积岩和大理岩D．火成岩、沉积岩和石灰岩B．砂岩C．变质岩C．变质岩2.花岗岩属于（）。A．火成岩D．沉积岩3.大理岩属于（）。A．火成岩B．砂岩D．沉积岩4.砂岩属于（）。B．正变质岩C．变质岩A．火成岩D沉积岩
8.大理岩较花岗岩（）。B．耐久性差、耐A．强度高、耐磨性差磨性差D．耐磨C．抗火性差性差）。9.石灰岩的主要组成为（D．云母C．方解石A．石英B．长石）。10.花岗岩的主要组成为（C．方解石B．长石A．石英和长石D．云母）。11.属于沉积岩的为（C．砂岩B．大理岩A．花岗岩D．片麻岩12.属于沉积岩的为（）。
13.砌筑用石材的强度等级划分的依据为（）。A．抗压强度C．抗折强度B．抗拉强度D．抗压强度和抗拉强度14.评定砌筑用石材强度等级时，采用的标准尺寸为（）的立方体试件。A.0mm×70mm×70mmB．50mm×50mm×50mmC．100mm×100mm×100mmD．150mm×150mm×150mm
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