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了解岩石的组成与分类；了解岩石的构造；重点掌握建筑石材的技术性质；掌握常用石材的种类；掌握石材的应用及防护。
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一、岩石的组成与分类 （一）岩石的组成
岩石是由一种或数种主要矿物组成的集合体。矿物是在地壳中受各种不同的地质作用，所形成的具有一定的化学组成和物理性质的单质或化合物。组成岩石的矿物称为造岩矿物，造岩矿物有数十种之多，主要的造岩矿物有石英、长石、云母、辉石（角闪石、橄榄石）、方解石和白云石等。
石英主要成分是Si02；长石主要成份为结晶的铝硅酸盐；云母的主要成份是含水铝硅酸盐；辉石主要成份为结晶的铁镁硅酸盐；方解石主要是晶状的碳酸钙；白云石主要成分为碳酸钙镁复盐。
（二）岩石的分类
岩石按地质形成条件可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 1、岩浆岩
是地壳深处上升得岩浆冷凝结晶而成的岩石，是组成地壳的主要岩石。根据冷却条件不同可分为深成岩、喷出岩和火山岩三类。
深成岩——岩浆在地壳深处均匀冷却而成的岩石，这种岩石多为结晶结构，构造致密，因此强度高，吸水率小，抗冻性好。
喷出岩——岩浆喷出地壳表面迅速冷却而成的岩石。这种岩石多为隐晶质或玻璃体结构，结构不够致密，常呈多孔构造。
火山岩——火山爆发时岩浆被喷到空中急速冷却后形成的岩石。火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造，孔隙率大，吸水性强，表观密度小，抗冻性差。
2、沉积岩
地表岩石经长期风化后成碎屑颗粒状，经风和水的搬迁，通过沉积和再造作用而形成的岩石。根据不同沉积条件可分为机械沉积岩，化学沉积岩和生物沉积岩等。
机械沉积岩——岩石风化后，在水流、风力或冰川作用下逐渐沉积成散状或胶结成块体状而成。 化学沉积岩——岩石分化后，岩石中的矿物溶解在水中，经沉淀、沉积而成。 生物沉积岩——由各种有机体的残骸经沉积而成的岩石。 3、变质岩
由于地质力的作用，在高温和高压下，矿物再结晶或生成新矿物，使原来岩石（岩浆岩，沉积岩）的矿物成分和构造发生显著的变化而成为新的岩石。
通常沉积岩经变质后生成的变质岩，常使其结构密实，岩石建筑性能提高，如石灰岩和白云岩变质为大理石。而岩浆岩经变质后生成的变质岩，常使其原密实结构破坏或损伤，建筑性能反而下降，如花岗岩变质为片麻岩。
（三）石材的构造（了解）
岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及结合方式的特征，岩石的构造是指岩石中矿物集合体之间的排列或组合方式，或矿物集合体与其他组成物质之间的结合情况。常见的构造有以下几种：块状构造；层片状构造；流纹、斑状、杏仁状和结核状构造；气孔状构造等。
二、建筑石材的技术性质和常用建筑石材 （一）技术性质
石材的技术性质可分为物理性质、力学性质和工艺性质。 1、表观密度
石材表观密度决定于岩石的矿物组成及致密程度。石材根据表观密度可分为：
3
轻质石材——表观密度≤1800kg/m，用作墙体材料。
3
重质石材——表观密度＜1800kg/m，用作结构、装修和装饰材料。
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奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 在通常情况下，同种石材的表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性好，导热性好。 2、吸水性、耐水性、抗冻性
石材吸水性与孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材，孔隙率越大，吸水率也越高。封闭孔较连通吸水率低。表观密度大的石材吸水率低。石材吸水后，强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性和耐久性下降。吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石，吸水率介于1.5%～3%的岩石称为中吸水性岩石，吸水率高于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。
石材的耐水性以软化系数表示。当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和状况下，强度会明显下降。
石材的抗冻性是指抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标。一般吸水率大得石材，抗冻性也差，抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结温度和冻融次数有关。 3、耐火性
高温下，石材因体积变化不一致或者造岩矿物分解或变质会产生内应力而损伤，甚至破坏。 4、强度
石材是非均质和各向异性的材料，抗压强度高而抗拉强度低，属于脆性材料。石材强度主要取决于造岩矿物及岩石的结构和构造。
5、硬度
石材的硬度与岩石的矿物组成，结构及构造有关，造岩矿物的强度、硬度高，则石材硬度高，结晶质结构的石材硬度高于玻璃质结构，构造密实的石材硬度高于构造疏松的石材。
6、耐磨性
石材的耐磨性与岩石造岩矿物的硬度及岩石结构构造有关。岩石强度高，硬度高，构造致密，则耐磨性好。 （二）常用石材 1、花岗岩
花岗岩属于岩浆岩的深成岩，主要造岩矿物是长石，石英和少量云母，酸性，结晶质结构，密实构造，材质坚硬致密，抗压强度高，孔隙率低，吸水率低，耐磨性好，且色彩斑斓，色泽美观，装饰效果好，耐腐蚀性好，可以作为建筑结构材料和室外装饰材料。
2、大理石
大理石属于沉积变质岩，主要造岩矿物是方解石和白云石。碱性等粒变晶结构，密实构造，材质致密，但硬度不高，抗压强度高，色泽丰实，纹理自然，由于其耐腐蚀性差，可以作为优良的室内装饰材料。
3、玄武岩
玄武岩属岩浆岩的喷出岩。主要造岩矿物是暗色矿物，为玻璃质和隐晶质斑状结构，气孔状或杏仁状构造，材质坚硬，脆性大，耐久性好，高温可熔化浇铸成铸石或作道路材料及微晶玻璃、矿棉的原料。
（三）石材的应用及防护 1、石材的应用
毛石：指岩石经爆破后所得形状不规则的石块。分为乱毛石和平毛石，厚度一般大于200mm。
料石：由开采得到的规则六面体块石，稍加凿琢修整而成。按加工平整度分有毛料石、粗料石、半细料石和细料石。
石板：用致密的岩石凿平或锯解而成的厚度一般为20mm的石材。一般采用理石和花岗石加工制作。 2、石材的防护
石材的防护措施有结构预防、表面磨光和表面处理。
北航《建筑材料》第五章 气硬性无机胶凝材料 课堂笔记
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掌握气硬性、水硬性胶凝材料的概念；掌握石灰的熟化、陈伏、硬化的概念；了解石灰的原材料及其主
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奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 要工艺；掌握石灰主要性能特点；了解石灰的应用。了解建筑石膏的原材料及其生产工艺；掌握建筑石膏的组成及主要性能特点；了解建筑石膏的应用。了解菱苦土和水玻璃。
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建筑材料中，凡是本身经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒材料或快、片状材料胶结成整体的物质，称为胶凝材料。
胶凝材料按其化学组成，可分为有机胶凝材料与无机胶凝材料。无机胶凝材料分为： 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，且只能在空气中保持或发展其强度，如石灰、石膏。
水硬性胶凝材料：不仅能在空气中，且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。 一、 石灰
（一） 石灰的原材料及其主要工艺 石灰的生产工艺如下：
石灰最主要的原材料是含碳酸钙（CaCO3）的石灰石、白云石、白垩、贝壳等。原材料的品种和产地不同，对石灰性质影响较大，一般要求原材料中粘土杂质含量小于8%。
石灰石原料在适当的温度下煅烧，使碳酸钙分解成为CaO和CO2，CO2以气体逸出。
反应式如下：CaCO3?CaO?CO2?
生石灰是一种白色或灰色的块状物质。因石灰原料中常含有碳酸镁（MgCO3），煅烧后生成MgO。将MgO含量≤5%的称为钙质石灰；MgO含量＞5%的称为镁质石灰。若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉。
生石灰经过不同的加工可得三种石灰产品：生石灰粉、消石灰粉和石灰膏。 （二）生石灰的特性 1、可塑性和保水性良好 生石灰熟化后形成石灰浆，师一种表面吸附水膜的高度分散的氢氧化钙胶体，它可以降低颗粒之间的摩擦，一次具有良好的可塑性，易铺摊成均匀的薄层，在水泥浆中加入石灰，可以显著提高砂浆的可塑性和保水性。
2、生石灰水化时水化热较大，体积增大
生石灰加水进行水化的过程，称为石灰的熟化或消化。反应如下：
CaO?H2O?Ca?OH?2?64.9kJ
消化时发出大量的热，并伴有体积增大1.0～2.5倍，熟化产物为消石灰，主要成分Ca(OH)2 。
生石灰因锻烧温度过高或时间过长，含有致密的过火石灰，这种石灰水化极慢，当石灰变硬时才开始熟化，产生体积膨胀，造成已硬化的石灰体的开裂。为了消除过火石灰的危害，应将石灰浆置于消化池中静置2～3 周进行陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水防止Ca(OH)2与空气中的CO2 发生碳化反应。
3、硬化缓慢
石灰水化后的凝结硬化主要包括两个同时进行的过程：
结晶过程——石灰浆体干燥，游离水蒸发，Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。 碳化过程——Ca(OH)2与空气中C02 和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体。而析出的水分则逐渐被蒸发。
Ca(OH)2+C02+nH2O→ CaCO3+(n+1)H20
碳化作用发生在石灰的表层，且生成的CaCO3 膜层较致密，阻碍C02渗入和内部水向外蒸发，造成硬化缓慢。石灰的硬化时间可长达数百年之久。
4、硬化时体积收缩大
由于石灰浆有大量游离水分，硬化时大量水分蒸发，引起显著的体积收缩变形，使硬化的石灰浆体出现干缩裂纹。
5、硬化后强度低
由于石灰浆中存在大量游离水，硬化蒸发后留下大量孔隙，因此材料密实度小，强度低。 6、耐水性差
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奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 由于石灰浆硬化慢，强度低，且存在大部分为未碳化的Ca(OH)2 , Ca(OH)2易溶于水，使得硬化石灰体遇水产生溃散，石灰不宜用于潮湿环境。
（三）石灰的应用
石灰在建筑上的用途很广，各类石灰的用途
1、制作石灰乳涂料
将熟化好的石灰膏或消石灰粉加入过量的水稀释成石灰乳，使一种传统的涂料，用于室内粉刷。 2、配制砂浆
石灰膏和消石灰粉可以单独与水泥一起制成石灰浆或混合砂浆，可用于墙体砌筑或抹面工程；也可掺入麻刀、纸筋等制成石灰浆，用于内墙或顶棚抹面。
3、拌制石灰土和三合土
石灰和粘土按一定比例拌合，可制成石灰土，或与粘土、砂石、炉渣等填料拌制成三合土。用于道路工程的基层、基底层和垫层或简易面层、建筑物的地基基础等。
4、生产硅酸盐制品
用生石灰粉与纤维材料或轻质骨料加水搅拌、成型后人工碳化，可制成轻质碳化石灰板材，它导热系数较小，保温绝热性能好，可锯，可钉，用作非承重内隔墙板、天花板等。
二、石膏
（一）石膏的原材料及其是生产工艺
生产石膏胶凝材料的原料主要是天然石膏矿和工业废石膏，主要成份是二水石膏，经煅烧或蒸炼得半水石膏，磨细成粉，得到石膏。
石膏的生产：破碎?煅烧?磨细?建筑石膏
由于加热方式和加热温度不同，可以得到不同性质的石膏产品。天然二水石膏在常压下窑炉中加热，在107～170℃时，生成?型半水石膏?-CaSO4?0?5H2O（建筑石膏或熟石膏）。化学反应式：
CaSO4?2H2O=CaSO4?0?5H2O+1?5H2O?
若在124℃、132KPa过饱和的蒸气条件下的蒸压釜中蒸炼，得到是?型半水石膏?-CaSO4?0?5H2O 也叫高强石膏。 ?型半水石膏晶体较粗，调拌成标准稠度的浆体时所需的水量较少，使得硬化体中孔隙较少，强度较高。?型反之，晶体细小、需水量大、强度较低。
（二）建筑石膏的技术性质
1、物理性质
建筑石膏是一种白色粉末状的气硬性胶凝材料，密度2.60～2.75g/cm3；堆积密度800～1000 Kg/cm3。
2、凝结硬化快
建筑石膏与适量水拌和后，发生反应。拌水后的建筑石膏为流动的可塑性凝胶体，在水中很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应形成二水石膏。反应式为：
CaSO4?0?5H2O+1?5H2O?CaSO4?2H2O
由于二水石膏在水中溶解度仅为半水石膏溶解度的1/5。故二水石膏胶体微粒从过饱和溶液中析出，并促
使一批新的半水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这过程中浆体中的水分因水化和蒸发逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降，此时称之“凝结”。随着浆体继续变稠，胶体微粒逐渐成为晶体，晶体逐渐长大，共生并相互交错，使浆体变硬产生强度，此时称之“硬化”。
建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30min，在室内自然干燥条件下一星期左右完全硬化。 3、硬化时体积微膨胀
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