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石材材质和岩板材质

时间:2022-11-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:石材的技术性质,可分为物理性质、力学性质和工艺性质。石材的表观密度是单位体积所具有的质量。耐水性是指石材在水的作用下,强度和稳定性降低的性质,常以软化系数表示。天然石材是典型的脆性材料,其冲击韧性取决于岩石的矿物组成和构造。磨光性是指石材能否磨成平整光滑表面的性质。由于用途和使用条件不同,对石材的性质及其所要求的指标均有所不同。

石材的技术性质,可分为物理性质、力学性质和工艺性质。天然石材因形成条件各异,常含有不同种类的杂质,矿物成分也会有变化,所以,即使是同一类岩石,它们的性质也可能有很大差别。因此在使用时,都必须进行检验和鉴定,以保证工程质量。

8.2.1 物理性质

1)表观密度

石材的表观密度是单位体积所具有的质量。按表观密度大小,石材可分为重质石材和轻质石材两类。表观密度大于1800kg/m3的为重质石材,主要用于建筑的基础、贴面、地面、路面、房屋外墙、挡土墙、桥梁及水工构筑物等;表观密度小于1800kg/m3的为轻质石材,主要用作墙体材料,如采暖房屋外墙等。

2)吸水性

石材的吸水性常用吸水率表示,其大小主要与石材的化学成分、孔隙率大小、孔隙特征等因素有关。常用岩石的吸水率为:花岗岩小于0.5%;致密石灰岩一般小于1%;贝壳石灰岩约为15%。石材吸水后,降低了矿物的黏结力,破坏了岩石的结构,从而导致石材的强度和耐水性降低。

3)耐水性

耐水性是指石材在水的作用下,强度和稳定性降低的性质,常以软化系数表示。按软化系数大小,可将石材的耐水性分为高、中、低3个等级。软化系数大于0.90为高耐水性,软化系数在0.75~0.90的为中耐水性,软化系数在0.60~0.75的为低耐水性,软化系数小于0.60者不允许用于重要建筑中。

4)抗冻性

石材在饱水状态下,能经受多次冻融循环而不破坏,同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。通常采用-15℃的温度冻结后,再在20℃的水中融化,此为一次冻融循环,抗冻性用冻融循环次数来表示。一般室外工程饰面石材的抗冻循环应大于25次。石材的抗冻性与吸水性密切相关,吸水率大的石材其抗冻性也差。根据经验,吸水率小于0.5%的石材,则认为是抗冻的,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因组成矿物发生分解和变异等导致结构破坏。如含有石膏的石材,在100℃以上时就开始破坏;含有碳酸镁的石材,温度高于725℃会发生破坏;含有碳酸钙的石材,温度达827℃时开始破坏。由石英与其他矿物所组成的结晶石材(如花岗岩等),当温度达到700℃以上时,由于石英受热发生膨胀,强度迅速下降。

6)导热性

石材的导热性主要与其表观密度和结构状态有关,重质石材导热系数可达2.91~3.49 W/(m·K)。相同成分的石材,玻璃态的比结晶态的导热系数小。具有封闭孔隙的石材,导热系数小。

7)安全性

少数天然石材中可能含有某些放射性元素,如镭-226、钍-232、钾-40等,它们对人体健康有害,若超过国家规定的标准则是不安全的。用于室内及人口密集处的石材,应满足《天然石材产品放射防护分类控制标准》(JC518—1993)的要求。其中,A类石材产品的应用不受限制;B类产品不可用于居室内饰面,可用于其他建筑物的内、外饰面。

8.2.2 力学性质

1)抗压强度

根据《砌体结构设计规范》(GB50003—2011)规定,石材的强度等级可用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示,抗压强度取3个试件破坏强度的平均值。试件也可采用200 mm、150mm、100mm、50mm的立方体,但应对其试验结果乘以相应的换算系数1.43、1.28、1.14、0.86后方可作为石材的强度等级。天然石材的强度等级有MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20共7个等级。

2)冲击韧性

石材抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性,可用石材冲击值表示。天然石材是典型的脆性材料,其冲击韧性取决于岩石的矿物组成和构造。石英岩、硅质砂岩脆性较大,含暗色矿物较多的辉长岩辉绿岩等具有较高的韧性。通常,晶体结构的岩石比非晶体结构的岩石具有较高的韧性。

3)硬度

石材的硬度以莫氏或肖氏硬度表示。石材的硬度与抗压强度有很好的相关性,一般抗压强度高,其硬度也大。石材的硬度越大,其耐磨性和抗刻划性能越好,但表面加工越困难。

4)耐磨性

耐磨性是指石材在使用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及冲击等复杂作用的性质,用单位面积磨耗量表示。石材的耐磨性与其内部组成矿物的硬度、结构、构造特征以及石材的抗压强度和冲击韧性等性质有关。组成矿物越坚硬构造越致密,抗压强度和冲击韧性越高,则石材的耐磨性越好。

8.2.3 工艺性质

石材的工艺性质主要包括加工性、磨光性、抗钻性等。

1)加工性

石材的加工性是指岩石开采、锯解、切割、凿琢、磨光和抛光等加工工艺的难易程度。凡强度、硬度、韧性较高的石材,不易加工;质脆而粗糙,有颗粒交错结构,含有层状或片状构造,以及易风化的岩石,都难以满足加工要求。

2)磨光性

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、鳞片状构造的岩石,磨光性不好。

3)抗钻性

抗钻性是指石材钻孔难易程度的性质。影响抗钻性的因素很复杂,一般石材的强度越高,硬度越大,越不易钻孔。

由于用途和使用条件不同,对石材的性质及其所要求的指标均有所不同。工程中用于基础、桥梁、隧道以及石砌工程的石材,一般规定其抗压强度、抗冻性与耐水性必须达到一定指标。

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