土木工程材料學(xué)習(xí)指導(dǎo)`典型題解析和習(xí)題doc-資料下載頁

　　

【正文】 0 kg/m3以上的為重質(zhì)石材 ,主要用于基礎(chǔ)、橋涵、 擋土墻及道路工程等。表觀密度小于 l800 kg/m3的為，輕質(zhì)石材，多用作墻體材料。 表觀密度的大小間接反映石材的致密程度與孔隙多少。在通常情況下 ,同種石材的表觀密度愈大 ,則抗壓強(qiáng)度愈高 ,吸水率愈小 ,耐久性愈好。 22 (2)吸水性 吸水率低于 %的巖石稱為低吸水性巖石，介于 %%的稱為中吸水性巖石 ,高于 %的稱為高吸水性巖石。 石材的吸水性對其強(qiáng)度與耐水性有很大影響。石材吸水后 ,會(huì)降低顆粒之間的黏結(jié)力 ,從而使強(qiáng)度降低 ,耐水性降低。 (3)耐水性 石材的耐水 性以軟化系數(shù)表示。軟化系數(shù)大于 的為高耐水性 ,軟化系數(shù)在～ 之間的為中耐水性 ,軟化系數(shù)在 之間的為低耐水性 ,軟化系數(shù)小于 。當(dāng)巖石中含有較多粘土或易溶物質(zhì)時(shí) ,耐水性較低 ,如黏土質(zhì)砂巖等。 (4)抗凍性 抗凍性是指石材抵抗凍融破壞的能力 ,是衡量石材耐久性的 — 個(gè)重要指標(biāo)。石材的抗凍性與吸水率大小有密切關(guān)系。一般吸水率大的石材 ,抗凍性能較差。另外 ,抗凍性還與吸水飽程度、凍結(jié)溫度有關(guān)。石材在吸水飽和狀態(tài)下 ,經(jīng)規(guī)定次數(shù)的凍融循環(huán)作用后，若無貫穿裂紋且質(zhì)量損失不超過 5％，強(qiáng)度損失不超過 25％時(shí)，則為抗凍性合格。 (5)耐火性 石材的耐火性取決于化學(xué)組成和礦物組成。由于各種造巖礦物熱膨脹系數(shù)不同 ,受熱后體積變化不 — 致 ,將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致石材崩裂破壞。另外 ,在高溫下 ,造巖礦物會(huì)產(chǎn)生分解或晶型轉(zhuǎn)變。如含有石膏的石材 ,在 100℃以上時(shí)即開始破壞。 (6)強(qiáng)度等級(jí) 石材的強(qiáng)度等級(jí)是以三個(gè) 50mm 179。 50mm179。 50mm 立方體試塊的抗壓強(qiáng)度平均值劃分的 ,共分為 MUl00、 MU80、 MU60、 MU50、 MU MUl5和 MUl0 九 個(gè)等級(jí)。 礦物組成對石材抗壓強(qiáng)度于哦一定影響。例如 ,花崗巖中的石英是很堅(jiān)硬的礦物 ,其含量越多 ,花崗巖的強(qiáng)度也越高 。而云母為片狀礦物 ,易于分裂成柔軟薄片 ,其含量越多 ,則花崗巖的強(qiáng)度也越低。 巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對抗壓強(qiáng)度也有很大影響。如結(jié)晶質(zhì)石材的強(qiáng)度較玻璃質(zhì)的高；具有層狀、帶狀或片狀構(gòu)造的石材，其垂直于層理方向的抗壓強(qiáng)度較平行于層理方向的高。 (7)硬度 巖石的硬度常用莫氏或肖氏硬度表示。它主要取決于組成巖石的礦物硬度、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。凡由致密、堅(jiān)硬的礦物所組成的巖石，其硬度較高；結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)硬度高 于玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；構(gòu)造緊密的巖石硬度也較高。 巖石的硬度與抗壓強(qiáng)度有很好的相關(guān)性，一般抗壓強(qiáng)度高的其硬度也高。巖石的硬度越大，其耐磨性越好，但表面加工越困難。 (8)耐磨性 耐磨性是指石材在使用條件下抵抗摩察、邊緣剪切以及沖擊等復(fù)雜作用的能力。與石 材內(nèi)部組成礦物的硬度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相關(guān)。石材的組成礦物越堅(jiān)硬，構(gòu)造越致密以及抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性越高 ,則石材的耐磨性越好。 凡是用于可能遭受磨損作用的場所 ,例如臺(tái)階、地面、樓梯踏步等處 ,應(yīng)采用具有高耐磨性的石材。 (9)放射性 有些石材 (如部 分花崗石 )含有微量放射性元素 ,對于具有較強(qiáng)放射性的石材應(yīng)避免 23 用于室內(nèi)。 建筑石材的規(guī)格 砌筑用石材分為毛石、料石兩種。 （ 1）毛石是在采石場爆破后直接得到的形狀不規(guī)則的石塊。按其表面的平整程度又分為亂毛石和平毛石兩種。 ①亂毛石 其形狀極不規(guī)則。 ②平毛石 是亂毛石略經(jīng)加工而成的毛石，其形狀較整齊，大致有上、下兩個(gè)平行面。 毛石主要用于砌筑建筑物的基礎(chǔ)、勒腳、墻身、擋土墻等，平毛石還用于鋪筑園林中的小徑石路，可形成不規(guī)則的拼縫圖案，增加環(huán)境的自然美。 （ 2）料石又稱條石，是用毛石經(jīng)人工斬鑿 或機(jī)械加工而成的石塊。按料石表面加工的平整程度可分為以下四種： ①毛料石。表面不經(jīng)加工或稍加修整的料石。 ②粗料石。表面加工成凹凸深度不大于 20mm 的料石。 ③半細(xì)料石。表面加工成凹凸深度不大于 10mm 的料石。 ④細(xì)料石。表面加工成凹凸深度不大于 2mm 的料石。 料石一般是用較致密均勻的砂巖、石灰?guī)r、花崗巖等開鑿而成，制成條石、方料石或拱石，用于建筑物的基礎(chǔ)、勒腳、地面等。 (3)板材 用于建筑裝飾的天然石材品種很多，但按其基本屬性可歸為大理石和花崗石兩大類。飾面板材要求耐久、耐磨、色澤美觀、無裂縫。按表面加 工的粗細(xì)程度，又可分為三種：粗面板材（ RU）（表面平整，但粗糙。具有較規(guī)則的加工紋理，如機(jī)刨板、剁斧板、錘擊板等）、細(xì)面板材（ RB）（表面平整且光滑）、鏡面板材（ PL）（表面平整，并具有鏡面光澤）。 常用建筑石材 (1)花崗巖 花崗巖是常用的一種深成巖漿巖。其主要礦物為長石、石英、云母等由于次要礦物 成分含量的不同呈灰、白、黃、粉紅、紅、黑等多種顏色。花崗巖表觀密度為 2500— 2800 kg/m3 抗壓強(qiáng)度為 120250MPa,孔隙率和吸水率小，莫氏硬度為 6— 7，結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高， 化學(xué)穩(wěn)定性、抗凍性、耐磨性和耐久性好，不易風(fēng)化變質(zhì)，耐酸性很強(qiáng)。由于其所含石英在 573℃時(shí)會(huì)發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，所以耐火性差 .遇高溫時(shí)將因不均勻膨脹而崩裂。天然花崗巖經(jīng)加工后用于建筑部位時(shí)叫花崗石。 花崗石主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒腳、踏步、擋土墻等。經(jīng)磨光的花崗石板材裝飾效果好 ,可用于外墻面、柱面和地面裝飾。由于其有較高的耐酸性 ,可用于工業(yè)建筑中的耐酸襯板或耐酸溝、槽、容器等 ,碎石和粉料可配制耐酸混凝土和耐酸膠泥。 (2)大理巖 大理巖也稱大理石，是由石灰?guī)r、白云石經(jīng)變質(zhì)而成的具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的致密巖石 。大 理巖在我國分布廣泛 ,以云南大理最富盛名。大理巖表觀密度為 25002700 kg/m3,抗壓強(qiáng)度為 50～ l40MPa。大理巖質(zhì)地密實(shí)但硬度不高，鋸切、雕刻性能好，表面磨光后十分美觀，是高級(jí)裝飾材料。純大理石為白色 ,稱作漢白玉，若含有不同的礦物雜質(zhì)則 24 呈灰色、黃色、玫瑰色、粉紅色、紅色、綠色、黑色等多種色彩和花紋，是高級(jí)裝飾材料。 大理石主要的化學(xué)成分為碳酸鹽類（碳酸鈣或碳酸鎂）。從礦體開采出來的大理石荒料經(jīng)鋸切、研磨、拋光等加工而成為大理石裝飾面板，主要用于建筑物的室內(nèi)飾面，如墻面、地面、柱面、臺(tái)面、欄桿 、踏步等。當(dāng)用于室外時(shí)，由于大理石抗風(fēng)化能力差，易受空氣中二氧化硫的腐蝕，而失去表面光澤，變色并逐漸破壞。因此大理石板材除極少數(shù)品種如漢白玉外，一般不宜用于室外飾面。 (3)石灰?guī)r 石灰?guī)r俗稱灰石或青石， ,主要成分是方解石，常含有白云石、菱鎂礦、石英、蛋白石、含鐵礦物和熟土等。顏色通常為淺灰、深灰、淺藍(lán)、淡紅等色。表觀密度為 2022～2600 kg/m3,抗壓強(qiáng)度為 20— 120MPa。多數(shù)石灰?guī)r構(gòu)造致密，耐水性和抗凍性較好。石灰?guī)r分布廣、易于開采加工。塊狀材料可用于砌筑工程 ,碎石可用作混凝土骨料 。石灰?guī)r還是生產(chǎn)石灰、水泥等建筑材料的原料。 (4)砂巖 砂巖是由砂粒經(jīng)膠結(jié)而成。由于膠結(jié)物和致密程度的不同而性能差別很大。膠結(jié)物有硅質(zhì)、石灰質(zhì)、鐵質(zhì)和粘土質(zhì)四種。致密的硅質(zhì)砂巖性能接近于花崗巖，表觀密度達(dá)2600 kg/m3,抗壓強(qiáng)度達(dá) 250MPa。質(zhì)地均勻、密實(shí)，耐久性高，如白色硅質(zhì)砂巖是石雕制加工比較容易。鐵質(zhì)砂巖性能較石灰質(zhì)砂巖差。粘土質(zhì)砂巖強(qiáng)度不高，耐水性差。 (5)石英巖 石英巖是硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而成，質(zhì)地均勻致密，硬度大，抗壓強(qiáng)度高達(dá) 250— 400MPa，加工困難，耐久性高。石英巖板材 可用作建筑飾面材料、耐酸襯板或用于地面、踏步等部位。 (6)片麻巖 片麻巖是由花崗巖變質(zhì)而成。其礦物組成與花崗巖相近，呈片狀構(gòu)造，各個(gè)方向物理力學(xué)性質(zhì)不同。垂直于片理方向抗壓強(qiáng)度為 120— 200MPa，沿片理方向易于開采和加工。通常加工成毛石或碎石 ,用于不重要的工程。 石材的選用原則 l)適用性 主要考慮石材的技術(shù)性能能否滿足使用要求。可根據(jù)石材在建筑物中的用途、部位以 及所處環(huán)境 ,選定技術(shù)性能滿足要求的巖石。如承重用的石材 ,主要考慮其強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、抗凍性等技術(shù)性能 。圍護(hù)結(jié) 構(gòu)用的石材應(yīng)考慮是否具有良好的絕熱性能 。裝飾用的構(gòu)件 ,需考慮石材本身的色彩與 .環(huán)境的協(xié)調(diào)及可加工性等。 2)經(jīng)濟(jì)性 天然石材的表觀密度大，運(yùn)輸不便，運(yùn)費(fèi)高，應(yīng)綜合考慮地方資源，盡可能做到就地 取材。難于開采加工的石料 ,將使材料成本提高 ,選材時(shí)應(yīng)加注意。 3)安全性 天然石材是構(gòu)成地殼的基本物質(zhì)，因此可能存在含有放射性物質(zhì)。在選用四，應(yīng)有放射性檢驗(yàn)合格證明或檢測鑒定。 典型題解 析 25 【 例 321】 選用天然石材的原則是什么？為什么一般大理石板材不宜用于室外？ 解 ： 選用天然石材時(shí)應(yīng)滿足以下幾方面 的要求： 1．適用性。是指在選用建筑石材時(shí)，應(yīng)針對建筑物不同部位，選用滿足技術(shù)要求的石材。如對于結(jié)構(gòu)用石材，主要要求指標(biāo)是石材的強(qiáng)度、耐水性、抗凍性等；飾面用石材，主要技術(shù)要求是尺寸公差、表面平整度、光澤度和外觀缺陷等； ２．經(jīng)濟(jì)性。由于天然石材自重大，開采運(yùn)輸不方便，故應(yīng)貫徹就地取材原則，以縮短運(yùn)距，降低成本。同時(shí)，天然巖石雕琢加工困難，加工費(fèi)工耗時(shí)，成本高。一些名貴石材，價(jià)格高昂，因此選材時(shí)必須予以慎重考慮。 ３．色彩。石材裝飾必須要與建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)，其中色彩相融性尤其明顯和重要。因此選用天然石材時(shí)， 必須認(rèn)真考慮所選石材的顏色與紋理，力爭取得最佳裝飾效果。 天然大理石化學(xué)成分為碳酸鹽。當(dāng)大理石長期受雨水沖刷，特別是受酸性雨水沖刷時(shí)，可能使大理石表面的某些物質(zhì)被侵蝕，從而失去原貌和光澤，影響裝飾效果，因此一般大理石板材不宜用于室外裝飾。 【 評(píng) 】 建筑工程選用天然石材時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的類型、使用要求和環(huán)境條件，再結(jié)合地方資源進(jìn)行綜合考慮。選用天然石材時(shí)應(yīng)滿足適用、經(jīng)濟(jì)和美觀等幾方面的要求。 習(xí)題 11 石材的“耐磨性” 11 天然石材 11造巖礦物 11巖漿巖 11 沉積巖 11變質(zhì)巖 11深成巖 11噴出巖 11 火山巖 11機(jī)械沉積巖 11生物沉積巖 11化學(xué)沉積巖 11 花崗巖 11大理巖 11毛石 11料石 21 沉積巖是由于地殼內(nèi)部熔融巖漿上升冷卻而成的巖石。 （ ） 22 花崗巖屬于火成巖。 （ ） 23 軟化系數(shù) 大于 的石材都可用于工程的重要 結(jié) 構(gòu)承重。 （ ） 24 石材屬于典型的脆性材料。 （ ） 25 石材的抗壓強(qiáng)度測試必須在干燥條件下測試。 （ ） 26 石材是各向同性材料。 （ ） 27 大理石不能用于地面裝飾材料。 （ ） 28 花崗石板材既可用于室內(nèi)裝飾又可用于室外裝飾。 （ ） 29 大理石板材既可用于室內(nèi)裝飾又可用于室外裝飾。 （ ） 210 漢白玉是一種白色花崗石，因此可用作室外裝飾和雕塑。 （ ） 211 石材按其抗壓強(qiáng)度共分為 MU100、 MU80、 MU60、 MU50、 MU MU MUMU1 MU10 九個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 （ ） 212 巖石沒有確定的化學(xué)組成和物理力學(xué)性質(zhì) , 同種巖石 ,產(chǎn)地不同 ,性能可能就不同。 ( ) 213 黃鐵礦、云母是巖石中的有害礦物。 （ ） 214 同種巖石表觀密度越大 ,則孔隙率越低 ,強(qiáng)度、吸水率、耐久性越高。 （ ） 26 215 毛石可用于基礎(chǔ)、墻體、擋土墻等。 （ ） 216 花崗巖主要由石英、長石、云母等組成 ,故耐酸性好 ,耐火性差。 （ ） 217 大理巖是由石灰?guī)r、白云石等沉積巖變質(zhì)而成。 （ ） 218 大理巖主要由方解石組成 ,故耐 酸雨 ,主要用作城市內(nèi)建筑物的外部裝飾。 （ ） 219 與大理巖相比 ,花崗巖耐久性更高 ,具有更廣泛的使用范圍。 （ ） 220 砂巖由于膠結(jié)物和致密程度的不同而性能相差很大 ,使用時(shí)需加以區(qū)別。 ( ) 221 黏土質(zhì)砂巖可用于水工建筑物。 ( ) 222 片麻巖是由花崗巖變質(zhì)而成 ,礦物成分與花崗巖相似 ,在凍融循環(huán)作用下不會(huì) 剝落。 （