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第九章 砌体材料 学习目标： 第一节 天然石材 石材是具有一定的物理，化学性能，可用作建筑材料的岩石。天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古老的建筑材料之一。 我国对天然石材的使用也有悠久的历史和丰富的经验。例如，隋代的赵州永济桥，江苏洪泽湖大提，北京人民英雄纪念碑 ，玉带桥等。 由于天然石材具有抗压强度高，耐久性，和耐磨性好，资源分布广，便于就地取材等优点而被广泛接触。但岩石也具有性质较脆，抗拉强度低，表观密度大，硬度搞的特点，因此开采和加工都比较困难。 一 岩石的构造和石材的技术性质 （一）岩石的构造 岩石是由各种不同的地质作用所形成的天然矿物构成的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。矿物是在地壳中受各种不同的地质作用所形成的具有一定化学组成和物理性质的单质或化合物。目前已经发现的矿物有3300多种，绝大多数是固态无机物。主要造岩矿物有30多种。 而常见的造岩矿物有： 石英（是结晶的二氧化硅），长石（是钾，钙，钠等的铝硅酸盐的晶体），角闪石，辉石，方解石，白云石等。 （二）岩石的分类 天然岩石根据生成条件，按地质分类法分为岩浆岩，沉积岩和变质岩三种。 1：岩浆岩 岩浆岩又叫做火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层里，根据岩浆冷却程度不同而分为深层岩，喷出岩，火山岩。 深层岩是地壳深处的岩浆，在受上部覆盖压力的作用下经缓慢冷凝而形成的岩石。结构致密，结晶完整。具有抗压强度高，孔隙 喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下形成的岩石。常见的喷出岩是玄武岩。 3：变质岩 变质岩是岩浆岩或沉积岩在地质条件发生剧烈变化时，在高温、高牙或者其它因素作用下，经过变质作用后形成的岩石。其结构与岩浆岩相似，主要结构形式有变晶结构、变余结构等。变晶结构是由重结晶作用形成的，是变质岩中最常见的结构。 （三）岩石的技术性质 1：表观密度 石材的表观密度与其矿物组成和孔隙率有关。致密的石材，如花岗岩、大理岩等，其表观密度接近于其密度，一般为2500 kg/m3~3100kg/m3。而孔隙率较大的石材，如火山凝灰岩、浮石等，其表观密度远小于其密度，约为500 kg/m3~1700 kg/m3。因此，表观密度的大小间接地反映了石材内部结构的密实性和坚硬程度。同种石材，其表观密度越大，石材越坚硬，其抗压强度越高，耐久性越好。按照表观密度的大小，将石材分为重石和轻石两类。表观密度小于1800 kg/m3时，称为轻石，多用作有轻质保温要求的墙体材料；表观密度大于或者等于1800 kg/m3时，称为重石，主要用作基础、贴面、地面、桥梁及水工构筑物等结构物中要求较高强度的材料，要求高耐久性的耐腐蚀面材与水工覆面材料，以及要求耐磨性和装饰性的道面材料或者装饰材料等。 2：吸水性 岩石的吸水性的大小主要取决于内部孔隙率及孔隙特征，因此也是反映石材内部结构致密性和密实程度的物理性能指标。深成岩以及一些变质岩的孔隙率很小，因而吸水性也很低，例如花岗岩的吸水率通常小于0.5%。沉积岩由于形成条件的不同，密实程度也有所不同，内部孔隙率与孔隙特征的变化也很大，因而其吸水率波动也很大。致密的石灰岩，吸水率一般小于1%；而多孔的贝壳石灰岩，吸水率则可达15%。通常吸水率小于1.5%的岩石称之为低吸水性岩石；吸水率介于1.5%~3.0%的称为中吸水性岩石，吸水率大于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。石材的吸水性对其强度和耐久性有很大影响。石材吸水后，内部结构减弱，降低矿物颗粒之间的粘结力，从而使石材的强度降低。同时，吸水性还会影响其导热性、抗冻性等其他性质。 3：耐水性 石材的耐水性用软化系数表示。高耐水性石材，其软化系数0.90；中耐水性石材，其软化系数为0.75~0.90；低耐水性石材，其软化系数为K=0.60~0.75. 4：抗冻性 石材的抗冻性是用冻融循环次数表示的。石材在吸水饱和状态下，经反复冻融循环，若无贯穿裂缝，且质量损失不超过5%，强度损失不超过25%，则认为抗冻性合格。其允许的冻融循环次数就是抗冻等级。 石材的抗冻能力主要与其吸水性、矿物组成及冻结情况等有关。通常，吸水率越低，抗冻性越好。 5：耐热性 石材的耐热性主要取决于石材的化学成分和矿物组成。含有石膏的石材，温度超 过100℃开始破坏；含有碳酸镁的石材，温度高于625℃时会发生破坏；含有碳酸钙的石材，温度达到827℃时结构才开始破坏；而由石英组成的石材，如花岗岩等，当温度到超过700℃时，由