石料的检测与应用.doc

第三章 石料的检测与应用 天然石料是指从天然岩石开采的，经加工或未加工的石料制品。一般天然石料具有强度高、莫氏硬度大、耐磨性好、有美丽的花纹、经久耐用等优点，所以自古以来石料就被用作各种土木工程材料。随着生产的发展和科学技术的进步，虽然出现了钢材、钢筋混凝土、高分子材料等现代化材料，但石料的开采和应用仍方兴未艾。 天然石料不仅可以直接用作土木工程材料，而且它还是许多材料及其制品的原材料。如石灰、水泥及玻璃的主要原料就是石料，而天然砂、卵石以及人工碎石又是配制砂浆和混凝土等的原材料。 我国天然石料资源丰富，品种齐全，且分布广，便于就地取材，有很好的开采利用价值。正确地开采和使用天然石料，对于控制耕地面积的减少和节省能源具有现实意义。当然石料的质量较大，比较坚硬，开采、加工和运输比较困难，这也是天然石料利用中值得注意的问题。 3.1 岩石的组成与分类 地壳中的化学元素，除极少数呈单质存在外，绝大多数元素都以化合物的形态存在。这些存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物叫做矿物。 组成地壳的岩石，都是在一定地质条件下由一种或几种矿物自然组成的集合体。简单地说，矿物的集合体就是岩石，而组成岩石的矿物称为造岩矿物。矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石的性质产生直接的影响。所以，要认识岩石，分析岩石在各种条件作用下的变化，并对岩石的土木工程性质进行评价，就必须认识和了解矿物。 3.1.2 常见的主要造岩矿物 1.石英 石英的化学成分是SiO2，为结晶体。晶形为两端突出的六方柱状，柱面上有横纹，颜色很多，常见者为白色、乳白色和浅灰色。其中无色透明者称为“水晶”。其莫氏硬度为7，密度为2.60~2.70g/cm3；无解理，断口呈贝壳状。石英硬度大、强度高、化学稳定性好、耐久性高，但受热时（573℃）因晶型转变发生体积变形。 2.正长石 正长石的化学成分是KAlSi2O8。晶体呈短柱状和厚板状，常见的为粒状或块状；颜色呈肉红色、褐黄色。莫氏硬度为6，密度为2.50~2.60g/cm3；有玻璃光泽和两组解理（矿物在外力等作用下，沿一定的结晶方向易裂成光滑平面的性质称为解理，裂成的平面称为解理面）。 3.斜长石 　　斜长石有钠长石和钙长石之分，其化学成分为NaAlSi3O8（钠长石）和CaAl2Si2O3（钙长石）。晶体呈柱状，常见的为粒状或柱状；颜色为灰白色及浅红色。莫氏硬度为6~6.5，密度为2.61~2.76g/cm3；有玻璃光泽和两组解理。 4.云母 　　云母晶体呈片状或板状集合体。其莫氏硬度为2~3，密度为2.76~3.20g/cm3。有一组极完全解理，易裂成薄片，薄片有弹性，耐久性差。根据颜色有黑云母及白云母两种。 　　白云母[KAl（Si2AlO10）（OH）2]无色或白色。常见者为浅绿色、浅黄色等，呈玻璃光泽。 　　黑云母[K（Mg，Fe）3（Si3AlO10）（OH）2]，黑色或褐色，呈珍珠光泽。 5.角闪石、辉石和橄榄石 　　普通角闪石晶体呈柱状、粒状。其颜色为深绿色或黑色，莫氏硬度为5~6，密度为 3.20~3.30g/cm3。有两组解理，横切面上解理交角为124o，呈玻璃光泽。 　　普通辉石晶体呈短柱状、粒状、板状。其颜色为黑色、深黑棕色。莫氏硬度为 5~6，密度为3.20~3.60g/cm3。有两组解理，横切面上解理交角为87°，呈玻璃光泽。 　　橄榄石晶体是粒状。其颜色为橄榄绿色、浅绿黄色。莫氏硬度为6.5~7.0，密度为 3.30~3.50g/cm3，呈玻璃光泽。 　　角闪石、辉石和橄榄石强度高、韧性好、耐久性好。 6.方解石 　　方解石（CaCO3）晶体呈菱面体，常见的有粒状、块状。其颜色为无色或乳白色。莫氏硬度为3，密度为2.60~2.80g/cm3。呈玻璃光泽，具有性脆的特点，有三组解理。方解石强度较高，遇酸后分解，与盐酸作用时反应激烈，放出CO2气体。无色透明无裂隙者叫冰洲石，是沉积岩中多见的矿物。 7.白云石 　　白云石晶体呈菱面体，常是致密块状。其颜色为灰白色，有时带浅黄色。莫氏硬度为3.5~4.0，密度为2.80~2.90g/cm3。呈玻璃光泽，有菱面体解理，解理面大部分弯曲。它与稀冷盐酸作用极缓慢，以此作为与方解石的区别。强度、耐酸腐蚀性及耐久性略高于方解石，遇酸时分解。 8.石膏 　　石膏（CaSO4·2H2O）晶体呈板状，集合体为纤维状、块状。其颜色为无色或白色。莫氏硬度为2，密度为2.30~2.40g/cm3。呈玻璃光泽，有解理，解理面呈珍珠光泽。它是透明或半透明的，可直接用作土木工程材料，也可作为其他材料的原材料。 9.磁铁矿、赤铁矿 磁铁矿（Fe3O4）晶体呈八面体和菱形十二面体，常呈粒状或块状。其颜色为铁黑色。莫氏硬度为6，密度为5.