天然石材的技术性质-《建筑材料与检测》中的重要内容

由于天然石材形成条件差异,所含有杂质和矿物成分也有所变化,因此表现出来的性质也可能有很大的差别。所以,在使用天然材料前都必须进行检查和鉴定,以保证工程质量。天然石材的技术性质可分为物理性质、力学性质和工艺性质。

1.物理性质

(1)表观密度。石材按表观密度大小,可分为轻质石材(表观密度≤1800kg/m2)、重质石材(表观密度＞1800kg/m2)。岩石的表观密度由其矿物及致密程度决定。一般来说,石材的表观密度越大,孔隙率越小,其抗压强度越高、吸水率越小、耐久性越好。重质石材可用于建筑的基础、贴面、地面、桥梁及水工构筑物等;轻质石材主要用于保暖房屋外墙。

(2)吸水性。石材吸水性的大小与其孔隙率及孔隙特征有关。岩浆深成岩及许多变质岩的孔隙率很小,故而吸水率很小,例如,花岗石的吸水率通常小于0.5%,沉积岩由于形成条件、密实程度与胶结情况有所不同,因而孔隙率与孔隙特征的变化很大,导致石材吸水率的波动也很大,如致密的石灰岩,它的吸水率可小于1%,而多孔贝壳灰岩吸水率可高达15%。

(3)耐水性。石材的耐水性以软化系数表示。软化系数大于0.90为高耐水性;软化系数在0.75～0.90为中耐水性;软化系数在0.60～0.75为低耐水性。软化系数小于0.80的岩石,不允许用于重要建筑物中。

(4)抗冻性。石材的抗冻性用冻融循环次数来表示,是指石材在水饱和状态下,保证强度降低值不超过25%、质量损失不超过5%、无贯通裂缝的条件下能经受的冻融循环次数。抗冻性是衡量石材耐久性的一个重要指标,石材的抗冻性与吸水性有着密切的关系,吸水性大的石材其抗冻性也差。根据经验,吸水率小于0.5%的石材是抗冻的,可不进行抗冻试验。

(5)耐热性。石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。石材经高温后,由于热胀冷缩体积变化而产生内应力,或由于高温使岩石中矿物发生分解和变异等导致结构破坏。例如,含有石膏的石材,在100 ℃以上时就开始破坏;含碳酸镁的石材,当温度高于725 ℃时会发生破坏等。

(6)导热性。石材的导热性用导热率表示,主要与其致密程度有关。相同成分的石材,玻璃态比结晶态的导热率小。具有封闭孔隙的石材,导热性差。

2.力学性质

(1)抗压强度。石材的强度等级是以边长为70mm 的立方体抗压强度表示的,取三个试件破坏强度的平均值。《砌体结构设计规范》(GB50003—2011)规定,天然石材强度等级可分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20七个等级。试件也可采用表8-3所列各种边长尺寸的立方体,对试验结果乘以相应的换算系数后方可作为石材的强度等级。(www.xing528.com)

表8-3　石材强度等级的换算系数

(2)冲击韧性。石材的冲击韧性取决于矿物组成与构造。石英和硅质砂岩脆性很大,含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有较大的韧性。晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石又具有较大的韧性。

(3)硬度。石材的硬度反映其加工的难易性和耐磨性,天然岩石的硬度以莫氏硬度表示。由致密、坚硬矿物组成的石材,其硬度较高;岩石的硬度与抗压强度相关性很大,一般抗压度低的硬度也小。

3.工艺性质

天然石材的工艺性质是指其开采及加工过程的难易程度及可能性,包括加工性、磨光性和抗钻性。

(1)加工性。石材的加工性是指对岩石进行开采、劈解、切割、凿琢、研磨、抛光等加工工艺的难易程度。强度、硬度、韧性较高的石材不宜加工;质脆而粗糙,有颗粒交错,含有层状或片粒结构及已风化的岩石,都难以满足加工要求。

(2)磨光性。石材的磨光性是指石材能否磨成平整、光滑表面的性质。致密、均匀、细粒的岩石一般都有良好的磨光性,可以磨成光滑、亮洁的表面。疏松多孔、有鳞片状构造的岩石,磨光性差。

(3)抗钻性。石材的抗钻性是指岩石钻孔的难易程度。影响抗钻性的因素很复杂,一般与岩石的强度、硬度等性质有关。当石材的强度越高、硬度越大时,越不易钻孔。