建筑材料—天然石材 第二章天然石材 内容： 岩石的基本性质 常用建筑石材

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 （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。

建筑材料—天然石材 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

建筑材料—天然石材 （2）岩石的构造 岩石的构造是指岩石中不同矿物间的 排列 方式及充填方式。 块状构造：整体均匀性耐久性高（花岗岩、大 理岩） 层片状构造：易沿层片连接处崩裂而风化（砂 岩、页岩、片麻岩） 斑状构造、杏仁状构造、结核状构造：整体均 匀性差，易开裂和风化，不易制取 规整的块材（安山岩、斑岩） 气孔状构造（火山碎屑岩、喷出岩）

建筑材料—天然石材 （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。

建筑材料—天然石材 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： 深成岩 侵入岩 浅成岩 1.火成岩 正变质岩 喷出岩 副变质岩 深成岩 侵入岩 浅成岩 1.火成岩 喷出岩 碎屑岩化学、沉积岩 2.沉积岩 生物沉积岩粘土岩 3.变质岩

建筑材料—天然石材 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

建筑材料—天然石材 2.沉积岩：岩石在地质、外力作用下经风化、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 沉积岩好。如大理岩、石英岩等。

建筑材料—天然石材 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2400~3200kg／m3，常用致密岩石的体 积密 度为 2400~ 2850kg／m3。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 性差。

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 （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。 强度等级：划分有MU100、MU80、MU 60、 MU50、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

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 (四)建筑石材的规格 1．料石：外形规则(毛料石除外)，截面的宽度、高度不小于200mm，且不小于长度的1／4。通常用质地均匀的岩石加工而成（如砂岩和花岗岩）。 按加工程度的粗细，又分为： 细料石 ： 叠砌面的凹入深度不大于10mm。 半细料石 ：叠砌面的凹入深度不大于15mm。 · 粗料石 ： 叠砌面的凹入深度不大于20mm。 毛料石 ： 外形大致方正，一般不加工或稍加修正，高度不小 于200mm，叠砌面凹入深度不大于25mm。 根据加工程度的不同分别用于建筑物的外部装饰、勒胸、台阶、砌体、石拱等。 2．毛石：形状不规则，中部厚度不小于200mm的石材。 主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土

建筑材料—天然石材 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。 （3）根据尺寸偏差、平面度允许极限偏差、角度允许极限偏差、 外观质量、镜面光泽度等分为优等品、一等品、合格品

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 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 制混凝土。

建筑材料—天然石材 （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。

建筑材料—天然石材 （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 ~ 150 MPa ）， 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。

建筑材料—天然石材 （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。

建筑材料—天然石材 (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。

建筑材料—天然石材 (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2800~3000 kg／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。

建筑材料—天然石材 (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。

建筑材料—天然石材 (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。

建筑材料—天然石材 (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。

建筑材料—天然石材 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 等会显著下降。

建筑材料—天然石材 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。

建筑材料—天然石材 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 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 2.花岗岩属于（ ）。 A．火成岩 B．砂岩 C．变质岩 D．沉积岩 3.大理岩属于（ ）。 4.砂岩属于（ ）。 A．火成岩 B．正变质岩 C．变质岩 D．沉积岩

建筑材料—天然石材 5.片麻岩是变质岩，其母岩（或原火成岩）为（ ）。 A．花岗岩 B．砂岩 C．玄武岩 D．石灰岩或白云岩 5.片麻岩是变质岩，其母岩（或原火成岩）为（ ）。 A．花岗岩 B．砂岩 C．玄武岩 D．石灰岩或白云岩 6. 花岗岩的特征是（ ）。   A、.强度高、耐久性差、体积密度小、耐磨性差 B．强度高、耐久性差、体积密度大、抗火性好 C．强度高、体积密度小、耐磨性差、 D．强度高、耐磨性好、耐久性好、体积密度大、抗火性差 7.花岗岩特别适合于（ ）。 A．室外装修 B．抗火性要求高的工程 C．室内装修 D．室内、高级装修

建筑材料—天然石材 8.大理岩较花岗岩（ ）。 A．强度高、耐磨性差 B．耐久性差、耐磨性差 C．抗火性差 D．耐磨性差 8.大理岩较花岗岩（ ）。 A．强度高、耐磨性差 B．耐久性差、耐磨性差 C．抗火性差 D．耐磨性差 9.石灰岩的主要组成为（ ）。 A．石英 B．长石 C．方解石 D．云母 10.花岗岩的主要组成为（ ）。 A．石英和长石 B．长石 C．方解石 D．云母 11.属于沉积岩的为（ ）。 A．花岗岩 B．大理岩 C．砂岩 D．片麻岩 12.属于沉积岩的为（ ）。 A．花岗岩和大理岩 B．大理岩和砂岩 C．砂岩和石灰岩 D．片麻岩

建筑材料—天然石材 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。 13.砌筑用石材的强度等级划分的依据为（ ）。 13.砌筑用石材的强度等级划分的依据为（ ）。 A．抗压强度 B．抗拉强度 C．抗折强度 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．70mm × 70mm× 70mm B．50mm ×50mm× 50mm C．100mm × 100mm×100mm D．150mm × 150mm× 150mm