天然石材.ppt
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1、贵州大学第二章 天然石材 第二章 天然石材石材是土木工程和建筑装饰工程中常见的材料之一,可分为天然石材和人造石材两大类。天然石材具有抗压强度高、耐久性好、装饰性好、可就地取材等特点,其中致密的块体石材常用于砌筑基础、墙体、护坡、挡土墙、沟渠与隧道衬砌等;散粒碎石、卵石、砂则用作水泥混凝土和沥青混凝土的粗集料;坚固耐久、色泽美观的石材常用作墙面、地面等装饰材料。人造石材是由无机或有机胶结料、矿物质原料及各种外加剂配制而成,如大理石、花岗石等,由于人造石材可以人为控制其性能、形状、花色图案等,因此,人造石材也得到了广泛应用。第一节 天然石材的形成和分类存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然
2、元素和化合物,称为矿物。构成岩石的矿物,称为造岩矿物,岩石是一种或多种造岩矿物以一定的规律组成的自然集合体,他构成了地球的固体部分。主要的造岩矿物有:石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、磁铁矿等。由单种矿物组成的岩石称为单矿岩,例如纯质的大理石是由方解石组成的。而大多数岩石是由两种以上的矿物组成,称为多矿岩,例如花岗岩的主要矿物为石英、长石和去母等。大自然中大部分岩石都是由多种造岩矿物组成,各种造岩矿物由于化学成分和结构特征不同。具有不同的颜色和特性 各种造岩矿物在不同的地质条件下,形成不同类型的岩石,按岩石的形成条件分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类,它们具有显著不同的结构
3、和构造。岩石在地表分布情况为沉积岩占75%,岩浆岩和变质岩占25%。天然岩石名 称成岩情况主要品种岩浆岩熔融岩浆上升到地表附近或喷出地表,冷却凝结而成岩。花岗岩玄武岩辉绿岩沉积岩岩石风化后,再经沉积、胶结而成岩。石灰岩砂岩变质岩岩石在温度、压力或化学的作用下,经变质而成岩大理岩片麻岩 第二节 天然石材的技术性质一、物理性质1、表观密度岩石的表观密度大小分为轻质石材(表观密度小于1800kg/m3)、重质石材(表观密度大于1800kg/m3)。表观密度越大,孔隙率越小,抗压强度越高,吸水率越小,耐久性越好。第二节 天然石材的技术性质2、吸水性岩石在浸水状态下吸入水分的能力称为吸水性。吸水性的大小
4、,以吸水率表示。岩石的吸水率有吸水率和饱和吸水率。吸水率为岩石在规定条件下,岩石最大吸水质量与烘干岩石试件质量的百分比;饱和吸水率为在强制条件下,岩石试样最大吸水质量与烘干岩石试件质量的百分比。材料的吸水性大,则材料的强度低,抗冻性、耐久性、导热性下降。第二节 天然石材的技术性质3、耐水性岩石的耐水性根据软化系数大小分为高、中、低三个等级。软化系数越小,耐水性越差。软化系数0.90为高耐水性石材,软化系数在0.70.90之间为中耐水性石材,软化系数在0.600.7之间为低耐水性石材,软化系数0.60者不允许用于重要土木工程结构物中。第二节 天然石材的技术性质4、抗冻性岩石在饱水状态下,能经受多
5、次冻结和融化作用(冻融循环)而不破坏,同时也不显著降低强度的性质称为抗冻性。通常采用-15以下的温度冻结4h后,再在205的水中融化4h,称为一次冻融循环。岩石经多次冻融交替作用后,表面将出现剥落、裂缝、分层及质量损失、强度降低。因岩石孔隙内的水结冰时体积膨胀引起材料破坏。石材的抗冻性还与其矿物组成、晶粒大小及分布均匀性、天然胶结物的胶结性质、孔隙构造及吸水性有关,吸水率0.5%的石材抗冻性较好。般要求室外工程表面石材的抗冻融次数25次,大、中桥梁,水利工程的结构物表面石材要求抗冻融次数50次。第二节 天然石材的技术性质5.耐热性岩石的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏的岩石,在100
6、以上时就开始破坏;含有碳酸镁的岩石,温度高于725会发生破坏;含有碳酸钙的岩石,温度达827时开始破坏。由石英与其它矿物所组成的结晶石材如花岗岩等,当温度达到700以上时,由于石英受热发生膨胀,强度迅速下降。第二节 天然石材的技术性质6.导热性 岩石的导热性主要与其致密程度有关。重质石材的导热系数可达2.913.49 W/(mK);轻质石材的导热系数则在0.230.70 W/(mK)之间。相同成分的石材,玻璃态比结晶态的导热系数小,封闭孔隙的导热性差。第二节 天然石材的技术性质二、力学性质1.抗压强度 根据砌体结构设计规范(500032001)规定,砌筑用石材的抗压强度是以边长为70 mm的立
7、方体抗压强度值表示,根据抗压强度值大小,石材的强度等级分为 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20共7个强度等级。根据天然饰面石材试验方法规定,饰面石材干燥、水饱和的抗压强度是以边长为50mm的立方体或5050mm的圆柱体抗压强度值表示。根据公路工程岩石试验规程(JTG E412005 T0221)规定,岩石强度(包括卵石和碎石的原始岩石强度)用规则形状的岩石(立方体或圆柱体)试件在饱水状态下的单轴抗压强度表示,建筑地基的岩石试验,采用圆柱体作为标准试件,直径为502 mm,高径比为2:1;桥梁工程用的石料试验,采用立方体试件,边长为702 mm;路面工程用的石
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