建筑石材.pptx

2024/4/11 周四1课程性质：课程性质：必修课、必修课、专业课；专业课；学时：学时：4848；周数：周数：4-164-16；任务：任务：使学生获得有关建筑材料的性质与应用使学生获得有关建筑材料的性质与应用的基本知识和必要的基本理论，并获得主要的基本知识和必要的基本理论，并获得主要建筑材料试验的基本技能训练。建筑材料试验的基本技能训练。对同学们的要求：对同学们的要求：积极配合老师上好每一节课，积极配合老师上好每一节课，认真听讲，积极思考，认真完成课后作业。认真听讲，积极思考，认真完成课后作业。多给老师提宝贵意见和建议。多给老师提宝贵意见和建议。课程说明课程说明2024/4/11 周四22024/4/11 周四31.2 材料的力学性质1.2.1 材料的强度材料的强度是材料在外力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯2024/4/11 周四4抗压强度、抗拉强度、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度抗剪强度的计算：f材料强度，Fmax材料破坏时的最大荷载，N；A试件受力面积抗弯强度抗弯强度的计算：中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：fw材料的抗弯强度，Fmax材料受弯破坏时的最大荷载L、b、h 两支点的间距，试件横截面的宽及高，mm。-1.2 材料的力学性质2024/4/11 周四51.2.2 弹性和塑性（1）弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。比如：橡皮筋 （2）塑性 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。比如：橡皮泥1.2 材料的力学性质2024/4/11 周四61.2 材料的力学性质1.2.3脆性和韧性n脆性：材料在外力作用下至破坏前无明显塑性变形而突然破坏的性质。脆性材料抗动载能力差，但抗压强度高。如砖、混凝土、玻璃等。n韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能承受很大变形也不致破坏的性能。如钢材、木材等。2024/4/11 周四7 1.2.4 硬度和耐磨性 （1）硬度 材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。1.2 材料的力学性质2024/4/11 周四8（2)耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：式中：G 材料的磨耗率，（g/cm2）；m1材料磨损前的质量，（g）；m2 材料磨损后的质量，（g）；A材料试件的受磨面积（cm2）。1.2 材料的力学性质2024/4/11 周四91.3 材料的热工性质 1.3.1 导热性 当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数表示：式中：导热系数，W/（mK）；Q传导的热量，J；d材料厚度，m；F热传导面积，m2；Z热传导时间，h；（t2t1）材料两面温度差，K。2024/4/11 周四10影响导热系数的因素影响导热系数的因素n材料的导热系数大，则导热性强；反之，绝热性能强。材料的导热系数大，则导热性强；反之，绝热性能强。建筑材料的导热系数差别很大，工程上，通常把0.23W/(m.K)的材料作为保温隔热材料。n无机材料的导热系数大于有机材料；无机材料的导热系数大于有机材料；n材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小同类材料的孔隙率是随体积密度的件小而增大,则导热系数随体积密度的减小而减小；n材料一旦受潮，含水率增加材料一旦受潮，含水率增加,导热系数也增加。绝热性变差导热系数也增加。绝热性变差2024/4/11 周四11 1.3.2 热容量和比热 材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低单位质量材料温度升高或降低1 1所吸收或放所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。出的热量称为热容量系数或比热。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所示：式中：C材料的比热，J/（gK）；Q材料吸收或放出的热量(热容量)；m材料质量，g；（t2 t1）材料受热或冷却前后的温差，K。1.3 材料的热工性质2024/4/11 周四12n比热是反映材料的吸热和放热能力的理量。不同材料的比热不同，它对保持建筑物内部温度温度有很大的意义，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，缓和室内的温度波动。2024/4/11 周四131.3.3 热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力流通过的能力，热阻的定义及计算式为：/式中：R材料层热阻，（m2K）/W；d材料层厚度，m；材料的导热系数，W/（mK）。热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数。护结构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。1.3 材料的热工性质2024/4/11 周四14 1.3.4 材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数表示。L=（t2 t1）L式中：L线膨胀或线收缩量，mm 或 cm；（t2t1）材料前后的温度差，K；材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K；L材料原来的长度，mm或m。材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。钢筋(1012)10-6/，砼(5.812.6)10-6/。1.3 材料的热工性质2024/4/11 周四151.4 材料的耐久性 材料的耐久性材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质其使用性能的性质。耐久性是材料的一种综合性质，诸如抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等均属耐久性的范围。此外，材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久性有密切关系。2024/4/11 周四161.4 材料的耐久性n材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物物理、化学、机械及生物的作用。n 干湿变化物理作用 温度变化 冻融变化(寒冷地区)n这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。2024/4/11 周四171.4 材料的耐久性化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材 料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。2024/4/11 周四181.4 材料的耐久性 材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。来决定的。例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料，其耐久性以抗老化能力来表示。2024/4/11 周四19第2章 天然石材2024/4/11 周四20 第2章 天然石材n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。2024/4/11 周四212.1 岩石的组成与分类 2.1.1 岩石的组成n岩石是多种天然固态矿物的集合体。矿物是在地壳中受各种不同地质作用，所形成的具有一定化学组成和物理性质的单质或化合物，它具有一定的化学成分和结构特征。目前，已发现的矿物有3300多种，绝大多数是固态无机物。主要造岩矿物有30多种，各种造岩矿物具有不同的颜色和特性。2024/4/11 周四222.1.2 岩石的分类n1按岩石的形成分类 n 岩石根据形成的地质条件不同，分为岩浆岩、岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类沉积岩和变质岩三大类。n（1）岩浆岩（火成岩）n岩浆岩又称火成岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。岩浆岩是组岩浆岩是组成地壳的主要岩石成地壳的主要岩石，占地壳总质量的89。岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为深成岩、喷出岩和火山岩三种。2024/4/11 周四23n（2）沉积岩（水成岩）n沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风化后，经过风吹搬迁、流水冲移而沉积和再造化后，经过风吹搬迁、流水冲移而沉积和再造岩等作用，在离地表不太深处形成的岩石岩等作用，在离地表不太深处形成的岩石。沉积岩为层状构造，其各层的成分、结构、颜色、层厚等均不相同。与火成岩相比，其特性是：结构致密性较差，容重较小，孔隙率及吸水率结构致密性较差，容重较小，孔隙率及吸水率均较大，强度较低，耐久性也较差一些。2.1.2 岩石的分类2024/4/11 周四24n（3）变质岩n变质岩是由原生的火成岩或沉积岩，经过地壳内变质岩是由原生的火成岩或沉积岩，经过地壳内部高温、高压等变化作用后而形成的岩石部高温、高压等变化作用后而形成的岩石，其中沉积岩变质后，性能变好，结构变得致密，坚实耐久，如石灰岩（沉积岩）变质为大理石；而火成岩经变质后，性质反而变差，如花岗岩（深成岩）变质成的片麻岩，易产生分层剥落，使耐久性变差。n建筑上常用的变质岩有：大理岩、片麻岩、石英岩、板岩等。2.1.2 岩石的分类2024/4/11 周四25 2.2 砌筑石材 2.2.1 按外形分类按外形分类 1.料石砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。料石外形规则，截面的宽度、高度不小于200 mm，长度不宜大于厚度的4倍。2.毛石砌体用毛石呈块状，其中部厚度不应小于200 mm。毛石又有乱毛石和平毛石之分，乱毛石是指形状不规则的石块，平毛石是指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土等。2024/4/11 周四262.2.2 砌筑石材的性质与技术要砌筑石材的性质与技术要求求n1.力学性质n砌筑石材的力学性能主要是考虑其抗压强度。砌筑石材的强度等级可用边长为70 mm的立方体试块的抗压强度表示，抗压强度取三个试块破坏强度的平均值。天然石材的强度等级分为 MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU80和MU100共7个强度等级。天然石材抗压强度的大小，取决于岩石的矿物成分、结晶粗细、胶结物质的种类及均匀性，以及荷载和解理方向等因素。2024/4/11 周四27n2.耐久性耐久性n石材的抗冻性石材的抗冻性主要决定于其矿物成分、晶粒大小和分布均匀性、天然胶结物的胶结性质、孔隙率及吸水性等性质。n抗风化能力n岩石抗风化能力强弱与其矿物组成、结构和构造状态有关。n耐水性n石材耐水性按其软化系数分为高、中、低三等。软化系数大于0.9者为高耐水性石材，软化系数为0.70.9者为中等耐水性石材，软化系数为0.60.7者为低耐水性石材。软化系数低于软化系数低于0.6的石材一般不允许用于重要建筑的石材一般不允许用于重要建筑。2024/4/11 周四28 2.3 建筑中常用石材n砌筑用石材n拌合混凝土用石材n装饰用石材2024/4/11 周四29一、块状石材1.毛石：山体爆破直接得到的石块。1.乱毛石：形状布规则，主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙等；2.平毛石：乱毛石经粗略加工而成，主要用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等。2.料石（条石）：具有较规则六面体形的石块。1.毛料石：外观大致方正2.粗料石：3.细料石：经过细加工，外观规则 2.3 建筑中常用石材2024/4/11 周四30二、板材（一）天然大理石 1.概况 天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。2.成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。2.3 建筑中常用石材2024/4/11 周四31 颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰中得以广泛应用。缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。天然大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工而成的石板。2.3 建筑中常用石材2024/4/11 周四32天然大理石板2024/4/11 周四33天然大理石板2024/4/11 周四34天然大理石板2024/4/11 周四35天然大理石板2024/4/11 周四36天然大理石板2024/4/11 周四372024/4/11 周四38天然大理石板2024/4/11 周四39天然大理石板2024/4/11 周四40天然大理石板2024/4/11 周四41 2.3 建筑中常用石材（二）花岗石 建筑用天然花岗石是由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩，是全晶质岩石。主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（4），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。2024/4/11 周四42优点：比大理石密度大，密度为23002800/3，抗压强度高达120250MPa。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。技术要求：书2024/4/11 周四43天然花岗石2024/4/11 周四44天然花岗石2024/4/11 周四452024/4/11 周四46天然花岗石2024/4/11 周四47天然花岗石2024/4/11 周四48天然花岗石2024/4/11 周四49天然花岗石2024/4/11 周四50天然石材的应用举例2024/4/11 周四51天然花岗石、大理石装饰板（室内）2024/4/11 周四52天然花岗石装饰板