郑州大学土木工程材料 工程石材

• 第一节、工程石材 • 第二节、墙体材料 • 第三节、屋面材料
第一节 工程石材
• 石材是指从天然岩石体中开采未经加工或经加工 制成块状、板状或特定形状的石材的总称。
• 石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。由于其 具有相当高的强度、良好的耐磨性和耐久性，并 且资源丰富，易于就地取材，因此，在大量使用 钢材、混凝土和高分子材料的现代建筑中，石材 的使用仍然相当普遍和广泛。
• 按地壳质量计，仅占5％，但在地表分布很广，约占地壳 表面积的75％，因而开采方便，使用量大。
• 沉积岩大都呈层状构造，表观密度小，孔隙率大，吸水率 大，强度低，耐久性差。而且各层间的成分、构造、颜色 及厚度都有差异。
• 不少沉积岩具有化学活性，磨细可作水泥掺和料，如硅藻 土、硅藻石。
(3) 变质岩
成的构造。 • 杏仁状构造：是次生矿物填充在气孔中所形成的构造。 • 结核状构造：是部分沉积岩呈结核状，其组成物与包裹其
周围岩石的矿物成分不同。 • 以上几种构造所组成的岩石整体均匀性差，斑晶、杏仁及
结核构造易开裂和破坏。
（4）气孔状构造
• 岩浆中含有一些易挥发的成分，当岩浆上升至地 面或喷出地表，由于温度和压力剧减，便形成气 体逸出，岩浆凝固后便留下了气孔。气孔构造的 岩石孔隙率大，强度低，绝热好。
• 1)抗压强度 石材的强度取决于造岩矿物及岩石的 结构和构造。
• 如花岗岩的主要造岩矿物有石英、长石、云母和 少量暗色矿物。若石英含量高，则强度高，若云 母含量高，则强度低。
• 当岩石中有矿物胶结物质存在，则胶结物质对强 度也有一定影响。如砂岩，硅质砂岩强度高于钙 质砂岩，粘土质砂岩强度最低。
• 结晶质石材强度高于玻璃质石材强度，细颗粒构 造强度高于粗颗粒构造，层片状、气孔状构造强 度低，构造致密的岩石强度高。
磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿等。
• 某些造岩矿物对岩石的性能会造成一定的 影响：
• 如石膏易溶于水，岩石中含有石膏会降低 其建筑性能。
• 又如黄铁矿为结晶的二硫化铁，岩石中含 有黄铁矿，遇水及氧化作用后生成游离的 硫酸，污染并破坏岩石，为有害杂质。
2．分 类
• 岩石按地质形成条件可分为岩浆岩(火成岩)、 沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。
2．分 类
• (1)岩浆岩 • 岩浆岩是由地壳深处上升的岩浆冷凝结晶
而成的岩石，其成分主要是硅酸盐矿物， 是组成地壳的主要岩石。 • 按地壳质量计，岩浆岩占89％，储量极大。 根据冷却条件不同，可分为深成岩、喷出 岩和火山岩三类。
(2) 沉积岩
• 沉积岩是地表岩石经长期风化作用，生物作用或某种火山 作用后，成为碎屑颗粒状或粉尘状，经风或水的搬运，通 过沉积和再造作用而形成的岩石。
• 少数矿物为单质，绝大多数矿物是由各种 化学元素所组成的化合物。
1、组成
• 构成岩石的矿物，称为造岩矿物。 • 岩石的性质不仅取决于组成矿物的特性，
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
有所差别。
• 岩石中的主要造岩矿物有： • （1）石英 • （2）长石 • （3）云母 • （4）角闪石、辉石、橄榄石 • （5）方解石 • （6）白云石 • 除上述造岩矿物之外，尚有石膏、菱镁矿、
• 岩石由于强烈的地质活动，在高温和高压下，矿 物再结晶或生成新矿物，使原来岩石的矿物成分、 结构及构造发生显著变化而成为一种新的岩石， 称为变质岩。
• 变质岩大多是结晶体，构造、矿物成分都较岩浆 岩、沉积岩更为复杂而多样。
• 根据原岩种类分为正变质岩和副变质到地表附 岩浆岩 近或喷出地表，冷却凝
抗冻性与吸水率大小有密切关系。用石材在水饱和状态下 所能经受的冻融循环次数(强度降低不超过25％，质量损 失不超过5％，无贯穿裂缝)表示。 • 5)耐火性 各种造岩矿物热膨胀系数不同，受热后产生内 应力以致崩裂。在高温下，造岩矿物会产生分解或变质。 • 6)导热性 导热性主要与石材的致密程度有关。
(2) 力学性质
• 具有成分均匀、构造致密、整体性好的特点。因 此，这类岩石强度高、抗冻性和耐久性好。
（2）层片状构造
• 岩石的矿物成分、结构和颜色等沿垂直方向一 层一层变化而形成层状构造。
• 这类岩石整体性差。各层的物理力学性能不同。 易被水侵蚀风化和破坏。但是易于开采。
（3）流纹、斑状、杏仁和结核状构造
• 流纹状构造：是岩浆沿地表流动时冷却而形成的构造。 • 斑状构造：是较粗大的晶粒分布在微晶矿物或玻璃体中形
结而成岩。
沉积岩 变质岩
岩石风化后，再经沉积、 胶结而成岩。
岩石在温度、压力或化 学的作用下，经变质而 成岩
主要品种
花岗岩 玄武岩 辉绿岩 石灰岩
砂岩
大理岩 片麻岩
二、岩石的构造与性能
• 不同的成岩条件和造岩矿物使各类岩石具 有不同的结构和构造特征，它们对岩石的 物理和力学性能影响甚大。
• 1．结构与构造
第一节、工程石材
• 一、岩石的组成与分类 • 二、岩石的构造与性能 • 三、常用石材 • 四、石材的应用及防护
一、岩石的组成与分类
• 岩石是构成地壳的主要物质。它是由地壳 的地质作用形成的固态物质，具有一定的 结构构造和变化规律。
1、组成
• 岩石是由一种或数种主要矿物所组成的集 合体。所谓矿物即是存在于地壳中具有一 定化学成分和物理性质的自然元素或化合 物。
• 岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、 颗粒大小、形态及结合方式的特征。
• 岩石的构造是指岩石中矿物集合体之间的 排列或组合方式，或矿物集合体与其他组 成物质之间结合的情况。
• （1）块状构造
• （2）层片状构造
• （3）流纹、斑状、杏仁和结核状构造
• （4）气孔状构造
（1）块状构造
• 该岩石是由无序排列、分布均匀的造岩矿物所组 成的一种构造。
2．技术性质
• 石材的技术性质可分为物理性质、力学性 质和工艺性质。
(1) 物理性质
• 1)表观密度 石材的表观密度由岩石的矿物组成及致密程 度所决定。
• 2)吸水性 石材的吸水性与其孔隙率和孔隙特征有关。 • 3)耐水性 石材的耐水性以软化系数来表示。 • 4)抗冻性 抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，石材的