1、第三章第三章 砌筑砌筑 材材 料料建筑材料教案石材（石材（stone）本章内容l 第一节第一节 天然岩石的分类天然岩石的分类l 第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质l 第三节第三节 建筑中常用岩石的特性与应用建筑中常用岩石的特性与应用l 第四节第四节 石材的加工类型与选用原则石材的加工类型与选用原则l 第五节第五节 人造石材人造石材 天然石材天然石材 建筑用石材建筑用石材 人工石材人工石材天然石材是由天然岩石开采的，经过或不经过加天然石材是由天然岩石开采的，经过或不经过加工而制得的石材。工而制得的石材。天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古老的建天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古
2、老的建筑材料之一。世界上有许多著名的古建筑是由天筑材料之一。世界上有许多著名的古建筑是由天然石材建造而成，如意大利的比萨斜塔，我国的然石材建造而成，如意大利的比萨斜塔，我国的赵洲桥等。赵洲桥等。 二、岩石按其二、岩石按其成因不同成因不同可以分为三大类：可以分为三大类： 1. 火成岩（岩浆岩）火成岩（岩浆岩） 2. 沉积岩沉积岩 3. 变质岩变质岩其种类、特点、用途见表其种类、特点、用途见表1. 火成岩（岩浆岩）火成岩（岩浆岩）v定义定义：岩浆岩又称火成岩，因地壳运动熔融的岩浆：岩浆岩又称火成岩，因地壳运动熔融的岩浆体由地壳内部上升并经冷却而成。体由地壳内部上升并经冷却而成。v火成岩是组成地壳的
3、主要岩体，约占地壳总质量的火成岩是组成地壳的主要岩体，约占地壳总质量的89。v根据形成条件的不同，可分为根据形成条件的不同，可分为深成岩深成岩、喷出岩喷出岩和和火火山岩山岩三种，三种，花岗石花岗石即典型的深成岩。即典型的深成岩。 1）深成岩深成岩 深成岩是岩浆在地壳深处受上部覆盖层的压深成岩是岩浆在地壳深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢且较均匀冷却而形成的岩石。力作用，缓慢且较均匀冷却而形成的岩石。 其矿物全部结晶且晶粒较粗，构造致密，具其矿物全部结晶且晶粒较粗，构造致密，具有抗压强度高、吸水率小、表观有抗压强度高、吸水率小、表观 密度大及抗密度大及抗冻性、耐磨性好等特点。冻性、耐磨性好等特点。
4、 建筑上常用的深成岩有建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、辉花岗岩、正长岩、辉长岩、橄榄岩、闪长岩长岩、橄榄岩、闪长岩等。等。 2）喷出岩喷出岩 喷出岩是岩浆岩喷出地表时，在压力骤减和喷出岩是岩浆岩喷出地表时，在压力骤减和冷却较快的条件下而形成的岩石。冷却较快的条件下而形成的岩石。 由于结晶条件差，多呈隐晶质或玻璃体结构。由于结晶条件差，多呈隐晶质或玻璃体结构。当喷出的岩浆形成的岩层很厚时，其结构接近当喷出的岩浆形成的岩层很厚时，其结构接近深成岩。当喷出岩凝固成比较薄的岩层时，常深成岩。当喷出岩凝固成比较薄的岩层时，常呈多孔构造，近于火山岩。呈多孔构造，近于火山岩。 工程上常用的喷出岩有工程上
5、常用的喷出岩有玄武岩、安山岩和辉玄武岩、安山岩和辉绿岩绿岩等。等。 3）火山岩火山岩 火山岩是火山爆发时岩浆被喷到空中，急速冷却后火山岩是火山爆发时岩浆被喷到空中，急速冷却后形成的岩石。形成的岩石。 火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造。如火山灰、火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造。如火山灰、火山渣、浮石和凝灰岩等。火山灰、火山渣可作为火山渣、浮石和凝灰岩等。火山灰、火山渣可作为水泥的混合材料。浮石可作轻混凝土的骨料。水泥的混合材料。浮石可作轻混凝土的骨料。岩石岩石种类种类常用岩石常用岩石特特 点点用用 途途火火成成岩岩花岗岩花岗岩表观密度表观密度2500-2800Kg/m3、抗压强度抗压强度120-2
6、50MPa、孔隙率小、吸水率低、耐孔隙率小、吸水率低、耐磨性好、耐久性高、呈灰磨性好、耐久性高、呈灰白色白色建筑物基础、闸建筑物基础、闸坝、台阶、勒坝、台阶、勒脚、路面、混脚、路面、混凝土骨料、设凝土骨料、设备衬里备衬里辉绿岩辉绿岩表观密度表观密度2900-3300Kg/m3、抗压强度抗压强度200-350MPa、有较高的耐酸性、韧性、有较高的耐酸性、韧性、抗风化性好、呈绿色抗风化性好、呈绿色饰面材料、混凝饰面材料、混凝土骨料、化工土骨料、化工设备衬里设备衬里玄武岩玄武岩表观密度表观密度2900-3300Kg.m3、抗压强度抗压强度250-500MPa、结构细密、强度高、硬度结构细密、强度高、
7、硬度大、颜色较深大、颜色较深高强混凝土骨料、高强混凝土骨料、道路路面道路路面2. 沉积岩沉积岩v定义：定义：又称水成岩，它由母岩经漫长的岁月风化、又称水成岩，它由母岩经漫长的岁月风化、流水侵蚀、自然搬运、再经地壳的压力作用，形成流水侵蚀、自然搬运、再经地壳的压力作用，形成于地表的浅层处。于地表的浅层处。v与火成岩相比，容重小，强度低，结构致密性差，与火成岩相比，容重小，强度低，结构致密性差，孔隙率及吸水率较大，耐久性也低。孔隙率及吸水率较大，耐久性也低。v沉积岩仅占地壳总质量的沉积岩仅占地壳总质量的5，但在地球上分布极，但在地球上分布极广，约占地球表面积的广，约占地球表面积的75。v沉积岩的用
8、途广泛，且易于开采，其中最重要的是沉积岩的用途广泛，且易于开采，其中最重要的是石灰岩（俗称青石）石灰岩是烧制石灰和水泥的主石灰岩（俗称青石）石灰岩是烧制石灰和水泥的主要原料，更是配置普通混凝土的重要组成材料。还要原料，更是配置普通混凝土的重要组成材料。还用作铺筑道路修堤筑坝的原材料。用作铺筑道路修堤筑坝的原材料。 1）机械沉积岩机械沉积岩 ：由自然风化而逐渐破碎松散的岩石，经风、雨、冰川、沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，如砂岩、页岩等。 2）化学沉积岩化学沉积岩 ：由溶解于水中的矿物质经聚积、沉积、重结晶、化学反应等过程而形成的岩石。如石膏、白云石等。 3）有机沉积岩有机沉积岩
9、：由各种有机体的残骸沉积而成的岩石。如石灰岩、硅藻土等。第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质一、表观密度一、表观密度 岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。根据表观密度可分为：轻质石材（表观密度决定。根据表观密度可分为：轻质石材（表观密度小于小于1800kg/m3）和重质石材（表观密度大于或等）和重质石材（表观密度大于或等于于1800kg/m3）。表观密度的大小，常间接地反映）。表观密度的大小，常间接地反映出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水
10、率越小，材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性、导热性越好。耐久性、导热性越好。三、耐水性三、耐水性 当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和情况下，强度会明显下降。石材的耐水性以软饱和情况下，强度会明显下降。石材的耐水性以软化系数表示。软化系数大于或等于化系数表示。软化系数大于或等于0.9的为高耐水的为高耐水性石材、软化系数为性石材、软化系数为0.7-0.9属中耐水性石材、软化属中耐水性石材、软化系数系数0.6-0.7为低耐用水性石材，一般软化系数小于为低耐用水性石材，一般软化系数小于0.8的石材不允许用于重要建筑。的石材不允许用于重要
11、建筑。四、抗冻性四、抗冻性 抗冻性是石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材抗冻性是石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标，用石材在水饱和状态下所耐久性的一个重要指标，用石材在水饱和状态下所能经受的冻融循环次数来表示能经受的冻融循环次数来表示 。在规定的冻融循环。在规定的冻融循环次数内次数内,无贯穿裂纹无贯穿裂纹,重量损失不超过重量损失不超过5%,强度降低不强度降低不大于大于25%,则为抗冻性合格。一般室外工程饰面石材则为抗冻性合格。一般室外工程饰面石材抗冻次数应大于抗冻次数应大于25次。次。 五、耐热性五、耐热性 耐热性与石材的矿物组成有关，在高温下造岩矿耐热性与石材的矿物组成有关
12、，在高温下造岩矿物会产生分解或变质，而且由于各种造成矿物的热物会产生分解或变质，而且由于各种造成矿物的热膨胀系数不同，受热后会产生内应力以致崩裂。膨胀系数不同，受热后会产生内应力以致崩裂。七、硬度七、硬度 石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩石的硬度以莫坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩石的硬度以莫氏硬度表示。氏硬度表示。八、耐磨性八、耐磨性 耐磨性是石材抵抗磨擦、边缘剪切以及撞击等复杂耐磨性是石材抵抗磨擦、边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。耐磨性包括耐磨损性（石材受磨擦作用）作用的性质。耐磨性包括耐磨损性（
13、石材受磨擦作用）和耐磨耗性（石材同时受磨擦与冲击作用）两个方面。和耐磨耗性（石材同时受磨擦与冲击作用）两个方面。耐磨损性是以单位磨擦面积所产生的质量损失的大小耐磨损性是以单位磨擦面积所产生的质量损失的大小来表示；耐磨耗性是以单位质量所产生的质量损失的来表示；耐磨耗性是以单位质量所产生的质量损失的大小来表示。一般而言，石材的强度高，则耐磨性也大小来表示。一般而言，石材的强度高，则耐磨性也较好。较好。九、抗风化性九、抗风化性 由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程，称为风化。对石材表面进行磨光、落的过程，称为风化。对石材表面进行磨光、喷涂等处理，可有效地防止风
14、化的产生。喷涂等处理，可有效地防止风化的产生。十、放射性十、放射性 少数天然石材中含有某些放射性元素，少数天然石材中含有某些放射性元素，若超过标准（见若超过标准（见天然石材产品放射防护分天然石材产品放射防护分类控制标准类控制标准）对人体的健康不利。）对人体的健康不利。v一、天然大理石一、天然大理石v天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的用形成的变质岩变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。v天然大理石化学
15、成分为碳酸盐（如碳酸钙或碳酸镁），天然大理石化学成分为碳酸盐（如碳酸钙或碳酸镁），矿物成分为方解石或白云石，纯大理石为白色，矿物成分为方解石或白云石，纯大理石为白色，我国称我国称汉白玉，分布较少，属高级的装饰材料。汉白玉，分布较少，属高级的装饰材料。v当含有部分其它深色矿物时，便产生多种色彩与优美花当含有部分其它深色矿物时，便产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。从纹理上说，有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、从纹理上说，有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。自然景观。3.3 建筑中常用岩石的特性与分类建
16、筑中常用岩石的特性与分类v大理石是以云南省大理县的大理城而命名的。大理城位大理石是以云南省大理县的大理城而命名的。大理城位于云南高原西部，这里风光绮丽，苍山峻拔，被誉为于云南高原西部，这里风光绮丽，苍山峻拔，被誉为“东方的瑞士东方的瑞士”又因大理石给人清新凉爽的感觉，也称又因大理石给人清新凉爽的感觉，也称“醒酒石醒酒石”。云南大理石云南大理石v云灰大理石，在云灰底色上泛起朵朵酷似天然云彩状花云灰大理石，在云灰底色上泛起朵朵酷似天然云彩状花纹。纹。 v白色大理石。洁白如玉，晶莹纯净，又称汉白玉，属名白色大理石。洁白如玉，晶莹纯净，又称汉白玉，属名贵品种，以北京房山最负盛名。贵品种，以北京房山最负
17、盛名。v彩花大理石。是大理石中的精品。经研磨、抛光后，呈彩花大理石。是大理石中的精品。经研磨、抛光后，呈现山水林木，花草虫鱼，云雾雨雪、奇岩怪石等世界罕现山水林木，花草虫鱼，云雾雨雪、奇岩怪石等世界罕见。见。v毛主席纪念堂的十四个大理石花盆，每个花盆正面图案毛主席纪念堂的十四个大理石花盆，每个花盆正面图案中有韶山，井冈山、赤水河、雪山、草地、延安等，长中有韶山，井冈山、赤水河、雪山、草地、延安等，长征经过的地方或毛主席工作生活过的场所。征经过的地方或毛主席工作生活过的场所。 2、技术性能指标及用途性能指标 ： 1）结构致密 2）硬度不大硬度不大，易锯解、雕琢和磨光 3）装饰性好 4）吸水率小
18、5）耐磨性好 6）耐久性好 7）抗风化性较差，一般不宜用作室不宜用作室外装修外装修。二、天然花岗石二、天然花岗石v花岗岩是典型的花岗岩是典型的火成岩火成岩，是全晶质岩石，其主要成，是全晶质岩石，其主要成分是石英、长石和少量的暗色矿物和云母。分是石英、长石和少量的暗色矿物和云母。v按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。v优质花岗岩石英含量多（），云母含优质花岗岩石英含量多（），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛光后光泽明亮，不易
19、风化，色调鲜明，花色丰富，光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。庄重大方。v花岗岩比大理石密度大，密度为花岗岩比大理石密度大，密度为230028003，抗压强度高达，抗压强度高达120250 MPa。v孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。v经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。石、勒脚等处首选装饰材料。（3）石灰岩）石灰岩 它属于它属于沉积岩沉积岩，主要矿物成分为方解石，呈层状，主要矿物成分为方解石，呈层状构造。
20、构造。 石灰岩常用于砌筑建筑工程的基础、桥墩、台阶石灰岩常用于砌筑建筑工程的基础、桥墩、台阶等，或作为骨料大量用于混凝土中。等，或作为骨料大量用于混凝土中。（4）砂岩）砂岩 它属它属沉积岩沉积岩，其主要造岩矿物有石英及少量的长，其主要造岩矿物有石英及少量的长石、方解石和白云石等，呈层状结构。石、方解石和白云石等，呈层状结构。 砂岩常用于基础、墙身、人行道、踏步等。砂岩常用于基础、墙身、人行道、踏步等。2 、技术性能指标及用途 1）.构造细密、质地坚硬，密度大，抗压强度高 2）.耐磨耐压，耐久性好 3）.孔隙率小，吸水率极低 4）.化学稳定性好，不易风化变质 5）.耐腐蚀性强 6）.可经受100
21、200次以上的冻融循环 7）.自重大 8）.硬度大，不易开采和加工 9）.质脆 10）.耐火性差，含大量石英 11）.含放射性元素，应严格避免用于室内。镭、钍等元素衰变过程中将生成天然放射性气体氡。氡是无色、无味气体，特别易在通风不良的地方聚集，可导致肺、血液、呼吸道发生病变。 三、三、 其他天然石材其他天然石材1、化石系列、化石系列2、筋石系列、筋石系列3、玉石系列、玉石系列4 、石英石系列、石英石系列5 、云母石系列、云母石系列6 、卵石、卵石7 、一般碎石、一般碎石8 、其它、其它第四节第四节 石材的加工类型与选用原则石材的加工类型与选用原则一、石材的加工类型一、石材的加工类型 1 1、
22、块状石材、块状石材 块状石材多为砌筑石材。分为毛石和料石两类块状石材多为砌筑石材。分为毛石和料石两类（1 1）毛石（又称片石或块石）毛石（又称片石或块石） 毛石是由爆破直接获得的石块。毛石常用于砌筑毛毛石是由爆破直接获得的石块。毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝和配制毛石混凝土等。石基础、勒脚、墙身、堤坝和配制毛石混凝土等。（2）料石）料石 料石是经人工或机械开采出的较规则的六面体石块，料石是经人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略加凿制而成，至少应有一个面的边角整齐，以便略加凿制而成，至少应有一个面的边角整齐，以便互相合缝。互相合缝。第一节第一节 墙体材料墙体材料一、烧结砖一、烧结砖
23、 砖是砌筑用的小型块材。砖是砌筑用的小型块材。 砌墙砖按用途：砌墙砖按用途：承重砖和非承重砖； 按原材料：按原材料：粘土砖（N）、粉煤灰砖（F）、煤矸石砖（M）、页岩砖（Y）、灰砂砖（LSB）、煤（炉）渣砖（MZ）等； 按外形按外形:实心砖、多孔砖和空心砖； 按生产工艺按生产工艺:烧结砖和非烧结砖(蒸养或蒸压工艺)。 根据根据烧结多孔砖烧结多孔砖(GB 135442000)的规的规定，强度和抗风化性能合格的烧结多孔砖，根据定，强度和抗风化性能合格的烧结多孔砖，根据尺寸偏差、外观质量、孔形及孔洞排列、泛霜、尺寸偏差、外观质量、孔形及孔洞排列、泛霜、石灰爆裂分为优等品石灰爆裂分为优等品(A)、一等
24、品、一等品(B)和合格品和合格品(C)三个质量等级。三个质量等级。 （1） 外观质量和尺寸偏差外观质量和尺寸偏差 按现行国标按现行国标烧结多孔砖烧结多孔砖（GB1354420002000）规定，烧结多孔砖的尺寸偏差与外观质量应符合规定，烧结多孔砖的尺寸偏差与外观质量应符合下表的要求。下表的要求。 烧结多孔砖的尺寸偏差烧结多孔砖的尺寸偏差(mm) 尺寸 优等品一等品合格品样本平均偏差样本极差样本平均偏差样本极差样本平均偏差样本极差290、2402.062.573.08190、180、175、140、1151.5562.02.57901.541.752.06（1） 密度等级密度等级 空心砖根据其表
25、现密度不同，分为空心砖根据其表现密度不同，分为800、900、1000三个密度等级。三个密度等级。空心砖密度等级（空心砖密度等级（kg/m3）密 度 级 别五 块 密 度 平 均 值80090011008008019009011100 空心砖的每个密度级别又根据孔洞及其排数、空心砖的每个密度级别又根据孔洞及其排数、尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为优等品（优等品（A）、一等品（）、一等品（B）和合格品（）和合格品（C）三个）三个等级。等级。（3） 强度等级强度等级 根据五块空心块的抗压强度，可将空心砖分为根据五块空心块的抗压强度，可将空心砖分为
26、MU5.0、MU3.0、MU2.0三个强度等级。三个强度等级。烧结空心砖的强度等级（烧结空心砖的强度等级（MPa）等级强度等级大面抗压强度条面抗压强度平均值不小于单块最小值不小于平均值不小于单块最小值不小于优等品一等品合格品MU5.0MU3.0MU2.05.03.02.03.72.21.43.42.21.62.31.40.9（4） 物理性质和耐久性物理性质和耐久性空心砖的物理指标和耐久性指标空心砖的物理指标和耐久性指标项 目鉴 别 指 标 冻 融（1）优等品不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象。（2）一等品、合格品 冻裂长度不大于表7.12中(3)、(4)的合格规定。 不允许出现分层
27、、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象。泛 霜（1）优等品 不允许出现轻微泛霜（2）一等品 不允许出现中等泛霜（3）合格品 不允许出现严重泛霜石灰爆裂试验后的每块试样应符合表7.12中(3)、(4)、(5)的规定，同时每组试验必须符合下列要求：（1）优等品 ：在同一大面和条面上出现最大直径5mm10mm的爆裂区域不多于1处的试样，不得多于1块 （2）一等品 在同一大面和条面上出现最大直径5mm10mm的爆裂区域不多于1处的试样，不得多于3块 各面出现最大直径10mm15mm的爆裂区域不多于1处的试样，不得多于2块（3）合格品 ：各面不得出现最大直径大于15mm的爆裂区域吸水率（1）优等品 不大于22%（2
28、）一等品 不大于25%（3）合格品 不要求砌块的抗压强度标准砌块的抗压强度标准强 度 等 级抗 压 强 度（MPa）五块平均值单块最小值MU3.5MU5.0MU7.5MU10.0MU15.03.55.07.510.015.02.84.06.08.012.0v混凝土砌块使用前，应首先检验外观质量和尺寸偏差，合格后再检验其抗压强度及相对含水率。必要时检验其抗渗性和抗冻性。其中相对含水率是指砌块的实际含水率与其最大吸水率之比。v当混凝土砌块使用轻集料时，空心砌块的重量大为减轻，按其表观密度（含孔洞）有5001000 kg3不等。v常用的轻集科有陶粒、煤渣、自燃煤矸石和膨胀珍珠岩等。（2） 蒸压加气混
29、凝土砌块（蒸压加气混凝土砌块（ACB） 蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料（水泥、石灰蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料（水泥、石灰等）和硅质材料（砂、矿渣、粉某灰等）以及加等）和硅质材料（砂、矿渣、粉某灰等）以及加气剂（铝粉）等，经气剂（铝粉）等，经配料、搅拌、浇注、发气、配料、搅拌、浇注、发气、切割和蒸压养护切割和蒸压养护而成的多孔轻质块体材料。而成的多孔轻质块体材料。蒸压加气混凝土砌块规格（蒸压加气混凝土砌块规格（mm）项 目第一系列第二系列长 度高 度宽 度600200、250、30075、100、125、150、175、200、225、250、（以25递增）600240、30060、120、180、240、（以60递增）
