土木工程材料的物理性能及吸水性分析

1.表观密度与孔隙率

表观密度间接反映了石材的密度和孔隙率。对于相同类型的石材，表观密度越高，抗压强度越高，吸水性越低，耐久性越好，导热性越高。表观密度小于1800kg/m3的天然石材，称为轻质石材；表观密度大于1800kg/m3时，称为重质石材，主要用作强度要求较高、耐久性要求较强的构件中。

像花岗岩、大理石等致密的石材，其表观密度是接近于其密度的，约2500-3100kg/m3。孔隙率较大的石材如火山凝灰岩、浮石等，其表观密度仅为500-1700kg/m3。

2.吸水性

吸水性即石材吸收水分的性质，所含水分的多少以吸水率表示。通常，吸水率小于1.5%的岩石称为低吸水性岩石，吸水率介于1.5%～3.0%的岩石称为中吸水性岩石，吸水率大于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。

石材的吸水性取决于孔隙率及孔隙特征，还与其矿物组成、湿润性及浸水条件有关。若石材中含有蛭石、蒙脱石等膨胀性相当高、亲水性能比较好的矿物时，会导致石材孔隙率增大，吸水后对石材的质量影响非常大。一般孔隙率越大，吸水率也越大，但对封闭的孔隙率则不一定。深成岩及许多变质岩的孔隙率很小，吸水率也很小，如花岗岩的吸水率通常小于0.5%。由于沉积岩的形成条件不同，其胶结情况与密实程度差别很大，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%。

另外，石材的吸水性对其强度和耐久性影响很大，因为石材吸水后会降低颗粒之间的黏结力，导致石材的结构强度降低。石材的吸水率越高，其抗风化的能力就弱；某些岩石，如石灰岩等，还易被水溶蚀而造成材料本身的结构破坏；吸水性还会影响其导热性、抗冻性等其他性质。

3.耐水性

岩石中含有较多的黏土或易溶物时，软化系数较小，耐水性较差。软化系数KR＞0.90的称之为高耐水石材，KR在0.70～0.90之间时称之为中耐水石材，KR在0.60～0.70之间时称之为低耐水石材。对于KR小于0.80的石材，则不允许用于重要结构中。(www.xing528.com)

4.抗冻性

石材的抗冻性是石材在吸水饱和的状态下，所能经受的冻融循环次数。若经反复冻融循环，无贯穿裂纹且质量损失不超过5%、强度损失不超过25%，即为抗冻性合格，其允许冻融循环的次数就是抗冻等级数。石材在工程中的抗冻能力与其吸水性、矿物组成及冻结情况等有关。吸水率越低，抗冻性越好。一般认为吸水率低于0.5%的石材抗冻性较好，可不进行抗冻试验。通常，坚硬致密的花岗岩、石灰岩、砂岩等都具有较好的抗冻性。

5.耐热性

耐热性取决于石材的化学成分和矿物组成。如含有石膏的石材，在100℃以上时就开始产生结构破坏；含有碳酸镁的石材，温度高于625℃时就会分解破坏；含有碳酸钙的石材，温度达到827℃时才开始产生结构破坏。由石英组成的结晶石材，如花岗岩等，当温度在573-870℃时因石英受热膨胀，强度会迅速下降。

6.导热性

导热性主要与石材的致密程度和结构状态有关。相同成分的石材，玻璃态比结晶态的导热率小；孔隙率较高且有封闭孔隙的石材则导热率较小。重质石材导热率可达2.91～3.49W/（m·K）；轻质石材导热系数在0.23～0.7W/（m·K）之间。

7.耐酸碱性

花岗岩类的石材耐酸碱性良好，既耐腐蚀又耐磨蚀。反之，大理石则不耐酸碱腐蚀也不耐磨。