38、建筑石材与混凝土骨料的特性及应用

建筑石材与混凝土骨料的特性及应用

1. 建筑石材的特性

1.1 石材的基本力学性质

建筑用石材的抗压强度通常远超一般要求。不过，在某些情况下，抗拉强度也十分重要，例如当地面运动使石材发生挠曲时，就会产生拉应力。而硬度这一因素，除非石材处于持续磨损的环境，如台阶或铺路石，否则其影响相对较小。

石材的纹理和孔隙率会影响其加工的难易程度，以及可能发生的膨胀、冻融和溶解情况。一般来说，细粒岩石比粗粒岩石更容易加工。而且，小孔径岩石的保水性比大孔径岩石更强，因此更容易受到冻害。

1.2 石材的耐久性

石材的耐久性是衡量其抵抗风化能力的指标，即能否在长时间内保持其尺寸、形状、强度和外观。这是决定一种岩石是否适合用作建筑石材的重要因素之一。通过观察岩石在野外露头或采石场中的风化程度，可以大致了解其抗风化能力。但需要注意的是，同一岩体的耐久性并非完全一致。

低抗拉强度的石材在干湿交替的环境中容易受损，因为孔隙中的水在受热膨胀时可能导致石材破裂。例如，当水从 0°C 加热到 60°C 时，体积会膨胀约 1.5%，这可能在岩石孔隙中产生高达 52 MPa 的压力。

1.3 冻害对石材的影响

在某些气候条件下，冻害是导致建筑石材损坏的主要因素。幸运的是，大多数火成岩以及优质的砂岩和石灰岩具有较好的抗冻性。石材的孔隙率、孔径大小和饱和度在其抗冻性方面起着重要作用。当水结冰时，体积会膨胀，导致孔隙内压力增加，且随着温度降低，冰压力会迅速增大。

通常，粗粒岩石比细粒岩石更能承受冻融循环。临界孔径约为 0.005 mm，平均孔径较大的岩石能使液体从冰线前沿排出，从而降低冻害风险。