-
石材的性質(zhì)決定于其組成礦物的種類、特性和它的結(jié)合狀態(tài)(構(gòu)造)。
1.物理性質(zhì)
1)表觀密度(ρo)
石材的表觀密度與其礦物組成和孔隙率有關(guān)。按表觀密度大小分為重石和輕石兩類,ρo>1800 kg/m3的為重石,ρo<1800 kg/m3的為輕石。重石可用于建筑物的基礎(chǔ)、貼面、地面、房屋外墻、橋梁及水工構(gòu)筑物等;輕石主要用做墻體材料。
花崗巖、大理石的ρo約為2 500~3 100 kg/m3;火山凝灰?guī)r、浮石的ρo約為500~1 700 kg/m3。
2)吸水性
石材的吸水性主要與其孔隙率及孔隙特征有關(guān)。―般深成巖和變質(zhì)巖吸水率很小。沉積巖會因形成條件不同、膠結(jié)情況和密實(shí)度不同,孔隙率和孔隙特征變化很大,其吸水率的波動也很大,花崗巖吸水率小于0.5%,致密的石灰?guī)r吸水率小于1%,多孔貝殼石灰?guī)r吸水率為15%。
石材吸水后使強(qiáng)度下降、導(dǎo)熱性增大、抗凍性較差。
3)耐水性
石材的耐水性,根據(jù)軟化系數(shù)(k)的大小分為高、中和低三等。K>0.90為高耐水性的石材,用于處于水中的重要結(jié)構(gòu)物;k=0.70~0.80為中耐水性石材,用于水中的―般結(jié)構(gòu);k=0.60~0.70為低耐水性石材,用于不遇水的結(jié)構(gòu)。
4)抗凍性
石材的抗凍性與其礦物組成、晶粒大小及分布均勻性、天然膠結(jié)物的膠結(jié)性質(zhì)等有關(guān)。
要求試件在規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi),無貫穿裂紋,質(zhì)量損失不大于5%,強(qiáng)度降低不大于25%為合格。―般大、中橋梁,水利工程的結(jié)構(gòu)物表面石材,要求抗凍融次數(shù)>50次,其他室外工程表面石材的抗凍融次數(shù)>25次。
5)耐熱性
石材的耐熱性取決于其化學(xué)成分及礦物組成。含有石膏的石材,在100℃以上時開始破壞;含碳酸鎂的石材,在65℃以上發(fā)生破壞;含碳酸鈣的石材,在827℃以上破壞。由石英和其他礦物組成的結(jié)晶石材,如花崗巖,溫度達(dá)700℃以上時,發(fā)生膨脹而破壞。
6)導(dǎo)熱性
石材的導(dǎo)熱性與其表觀密度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)。重質(zhì)石材λ=2.91~3.49 W/(m·K)。相同成分的石材玻璃態(tài)比結(jié)晶態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)小。
2.力學(xué)性質(zhì)
1)抗壓強(qiáng)度
石材抗壓強(qiáng)度大小,取決于造巖礦物的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造,膠結(jié)物質(zhì)的種類及其均勻性。例如花崗巖中石英含量高,則強(qiáng)度高;云母含量高,則強(qiáng)度低。如砂巖由硅質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的,則強(qiáng)度高;由石灰質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的次之;由泥質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的最低。
結(jié)晶質(zhì)石材強(qiáng)度高于玻璃質(zhì)石材強(qiáng)度。細(xì)粒構(gòu)造強(qiáng)度高于粗粒構(gòu)造。層片狀、氣孔狀構(gòu)造強(qiáng)度低;構(gòu)造致密的強(qiáng)度高。
石材的強(qiáng)度等級是按吸水飽和狀態(tài)下的試件(尺寸為70 mm×70 mm×70 mm的立方體)抗壓極限強(qiáng)度平均值,將石材劃分為MUl00、MU80、MU60、MU50、MU540、MU30、MU20、MUl5和MUl0等九個等級。
2)沖擊韌性
石材是非均質(zhì)和各向異性的材料,為典型的脆性材料。石材的沖擊韌性決定于其礦物組成與結(jié)構(gòu)。像石英巖、硅質(zhì)砂巖脆性高,而輝長巖、輝綠巖則韌性較好。通常晶體結(jié)構(gòu)的巖石較非晶體結(jié)構(gòu)的巖石韌性好。
3)硬度
石材的硬度取決于巖石組成礦物的硬度和構(gòu)造。凡由致密、堅(jiān)硬礦物組成的石材,其硬度就高。―般巖石的抗壓強(qiáng)度高,其硬度也大。巖石的硬度越大,其耐磨性越好。
巖石的硬度以莫氏硬度或肖氏硬度表示。
4)耐磨性
耐磨性包括耐磨損性和耐磨耗性兩個方面。
耐磨損性是以磨損度表示石材受摩擦作用,其單位摩擦面積所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大小。
耐磨耗性是以磨耗度表示石材同時受摩擦與沖擊作用,其單位質(zhì)量損失的大小。
石材的耐磨性與巖石中造巖礦物的硬度及巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)。―般巖石強(qiáng)度高、構(gòu)造致密,則耐磨性也好。
石材的性質(zhì)決定于其組成礦物的種類、特性和它的結(jié)合狀態(tài)(構(gòu)造)。
1.物理性質(zhì)
1)表觀密度(ρo)
石材的表觀密度與其礦物組成和孔隙率有關(guān)。按表觀密度大小分為重石和輕石兩類,ρo>1800 kg/m3的為重石,ρo<1800 kg/m3的為輕石。重石可用于建筑物的基礎(chǔ)、貼面、地面、房屋外墻、橋梁及水工構(gòu)筑物等;輕石主要用做墻體材料。
花崗巖、大理石的ρo約為2 500~3 100 kg/m3;火山凝灰?guī)r、浮石的ρo約為500~1 700 kg/m3。
2)吸水性
石材的吸水性主要與其孔隙率及孔隙特征有關(guān)。―般深成巖和變質(zhì)巖吸水率很小。沉積巖會因形成條件不同、膠結(jié)情況和密實(shí)度不同,孔隙率和孔隙特征變化很大,其吸水率的波動也很大,花崗巖吸水率小于0.5%,致密的石灰?guī)r吸水率小于1%,多孔貝殼石灰?guī)r吸水率為15%。
石材吸水后使強(qiáng)度下降、導(dǎo)熱性增大、抗凍性較差。
3)耐水性
石材的耐水性,根據(jù)軟化系數(shù)(k)的大小分為高、中和低三等。K>0.90為高耐水性的石材,用于處于水中的重要結(jié)構(gòu)物;k=0.70~0.80為中耐水性石材,用于水中的―般結(jié)構(gòu);k=0.60~0.70為低耐水性石材,用于不遇水的結(jié)構(gòu)。
4)抗凍性
石材的抗凍性與其礦物組成、晶粒大小及分布均勻性、天然膠結(jié)物的膠結(jié)性質(zhì)等有關(guān)。
要求試件在規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi),無貫穿裂紋,質(zhì)量損失不大于5%,強(qiáng)度降低不大于25%為合格。―般大、中橋梁,水利工程的結(jié)構(gòu)物表面石材,要求抗凍融次數(shù)>50次,其他室外工程表面石材的抗凍融次數(shù)>25次。
5)耐熱性
石材的耐熱性取決于其化學(xué)成分及礦物組成。含有石膏的石材,在100℃以上時開始破壞;含碳酸鎂的石材,在65℃以上發(fā)生破壞;含碳酸鈣的石材,在827℃以上破壞。由石英和其他礦物組成的結(jié)晶石材,如花崗巖,溫度達(dá)700℃以上時,發(fā)生膨脹而破壞。
6)導(dǎo)熱性
石材的導(dǎo)熱性與其表觀密度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)。重質(zhì)石材λ=2.91~3.49 W/(m·K)。相同成分的石材玻璃態(tài)比結(jié)晶態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)小。
2.力學(xué)性質(zhì)
1)抗壓強(qiáng)度
石材抗壓強(qiáng)度大小,取決于造巖礦物的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造,膠結(jié)物質(zhì)的種類及其均勻性。例如花崗巖中石英含量高,則強(qiáng)度高;云母含量高,則強(qiáng)度低。如砂巖由硅質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的,則強(qiáng)度高;由石灰質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的次之;由泥質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)的最低。
結(jié)晶質(zhì)石材強(qiáng)度高于玻璃質(zhì)石材強(qiáng)度。細(xì)粒構(gòu)造強(qiáng)度高于粗粒構(gòu)造。層片狀、氣孔狀構(gòu)造強(qiáng)度低;構(gòu)造致密的強(qiáng)度高。
石材的強(qiáng)度等級是按吸水飽和狀態(tài)下的試件(尺寸為70 mm×70 mm×70 mm的立方體)抗壓極限強(qiáng)度平均值,將石材劃分為MUl00、MU80、MU60、MU50、MU540、MU30、MU20、MUl5和MUl0等九個等級。
2)沖擊韌性
石材是非均質(zhì)和各向異性的材料,為典型的脆性材料。石材的沖擊韌性決定于其礦物組成與結(jié)構(gòu)。像石英巖、硅質(zhì)砂巖脆性高,而輝長巖、輝綠巖則韌性較好。通常晶體結(jié)構(gòu)的巖石較非晶體結(jié)構(gòu)的巖石韌性好。
3)硬度
石材的硬度取決于巖石組成礦物的硬度和構(gòu)造。凡由致密、堅(jiān)硬礦物組成的石材,其硬度就高。―般巖石的抗壓強(qiáng)度高,其硬度也大。巖石的硬度越大,其耐磨性越好。
巖石的硬度以莫氏硬度或肖氏硬度表示。
4)耐磨性
耐磨性包括耐磨損性和耐磨耗性兩個方面。
耐磨損性是以磨損度表示石材受摩擦作用,其單位摩擦面積所產(chǎn)生的質(zhì)量損失的大小。
耐磨耗性是以磨耗度表示石材同時受摩擦與沖擊作用,其單位質(zhì)量損失的大小。
石材的耐磨性與巖石中造巖礦物的硬度及巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)。―般巖石強(qiáng)度高、構(gòu)造致密,則耐磨性也好。

