巖石是在建筑中使用最為悠久的材料之一。在我國及世界建筑史上許多著名的建筑中都大量使用了石材，而其中的許多建筑至今仍保存較為完整，而這正是石材尤其是一些較為有名的天然石材所具有的相當高的強度、良好的耐磨性和耐久性的突出體現(xiàn)。天然石材資源豐富，具有良好的力學性能和一定的裝飾性能，易于就地取材，生產(chǎn)加工較為方便。因此，在大旦使用鋼材、混凝土及高分子合成材料作為建筑結構性材料的今天，石材的使用仍然相當普遍和廣泛。

建筑工程中使用的石材大致有兩種類型：一種是經(jīng)開采所得的大塊天然巖石，經(jīng)鋸解、劈鑿、琢磨等機械加工工藝所制成的各種形狀和尺寸的石料制品；一種是直接采得的各種塊狀和粒狀，稍作加工即可使用的石料。無論是經(jīng)加工或未加工的石樹，都是重要的建筑用材料。

一、巖石的組成

天然巖石是單個或多種不同礦物所組成的集合體，組成巖石的礦物稱為造巖礦物。不同的成巖條件和造巖礦物使得各類巖石具有不同的結構和構造特征，它們在巖石中的含量、顆粒結構的不同使得同種巖石在不同的產(chǎn)地表現(xiàn)出不同的性質。建筑工程中常用巖石的主要造巖礦物有如下幾種：

1. 石英

石英是晶狀二氧化硅的總稱。兩端為尖角狀的六方拄形晶體。自然狀態(tài)下為無色透明至乳白色狀態(tài)。密度為2.65g/㎝³，莫氏硬度為7，熔化溫度為1710℃，是最為堅硬、穩(wěn)定的礦物，但在受熱時會因晶型轉變而產(chǎn)生裂縫甚至變得松散(573℃以上)。自然界中天然純凈的二氧化硅稱為“水晶”。

2. 長石

長石為結晶的鋁硅酸鹽，是長石族礦物的總稱，有正長石和斜長石之分。正長石的化學成分是K，晶體呈短柱狀和厚板狀，常見的為粒狀或塊狀，密度為2.5-2.6g/㎝³，硬度為6，顏色呈肉紅色、黃褐色；斜長石有鈉長石Na和鈣長石Ca兩種，晶體呈柱狀。常見的為粒狀或柱狀，密度為2.61-2.76g/㎝³，硬度為6，顏色呈灰白色和淺紅色。長石強度比石英低，穩(wěn)定性不及石英，易風化成高嶺土。它是火成巖中含量最多的造巖礦物，約占其總量的三分之二。

3. 云丹

云母為片狀含結晶水的鋁硅酸鹽，種類有白云母、黑云母和金云母等。密度為2.70-3.10g/㎝³，硬度為2-3。易完全解理成具有光滑平面的薄片。當巖石中含有大量云母時，石材具有層理，降低了巖石的耐久性和強度，表面具有玻璃光澤，難以磨光。從耐久性角度講，黑云母更易風化，成為巖石中的有害礦物。

4. 方解石

為碳酸鈣結晶體。白色，密度為2.7g/㎝³，莫氏硬度為3。強度較高，易被酸類化合物分解，微溶于水，耐久性次于石英及長石。

5. 角閃石、輝石、橄欖石

角閃石、輝石、橄攬石均為結晶的鐵、鈣、鎂硅酸鹽的晶體。形狀為粒狀和校狀，密度為3.0-4.0g/㎝³，莫氏硬度為5—7。強度高，韌性好，耐久性好。巖石中暗色礦物含量較多，故也稱為暗色礦物。隨著暗色成分的增加，巖石的強度和耐久性也隨之提高，但也給加工造成了困難。

6. 白云石

白云石是碳酸鈣和碳酸鎂的復鹽晶體，白色，密度為2.9g/㎝³，莫氏硬度為4，其強度高于方解石，物理性質與方解石接近。遇酸時易分解。

二、巖石的結構和構造

不同的成巖條件和造巖礦物使各類巖石具有不同的結構和構造特征，它們對巖石的物理和力學性能具有相當大的影響。

巖石的結構是指巖石中礦物的結晶程度、顆粒大小、形態(tài)及結合方式的特征。巖石的構造是指巖石中礦物集合體之間的排列或組合方式，或礦物集合體與其他組成物質之間的結合的情況。

1. 塊狀構造

由無序排列、分布均勻的造巖物質所組成的一種礦物構造。塊狀構造的巖石具有成分均勻，構造致密，整體性好的特點，因此這類巖石強度高，表現(xiàn)密度大，吸水率小，抗凍性和耐久性好，是良好的承重和裝飾材料。屆于塊狀構造的巖石有花崗巖、正長巖、大理巖和石英巖。

2. 層片狀構造

組成巖石的物質其礦物成分、結構和顏色等特征沿垂直方向一層層變化而形成層狀構造。層理是沉積巖所具有的一種重要的結構特征。也有部分變質巖由于受變質作用形成片理構造。

層片狀構造的巖石，由于層理、片理變化，整體性較差。各層聯(lián)接處易被水或有害液體侵蝕而導致風化和破壞。但此類巖石易于開采和加工。砂巖、板巖和片麻巖等均為層片狀構造。

3. 流紋、斑狀、杏仁和結核狀構造

巖漿噴出地表后，沿地表流動時冷卻而形成的構造成為溉紋狀構造。

巖石成分中較粗大的晶粒分布在微晶礦物或破璃體中的構造稱為斑狀構造。

巖石的氣孔中被次生礦物填充，則形成杏仁狀構造。

部分沉積巖呈結核狀，結核組成物與包裹其周圍巖石的礦物成分不同，結核組成有鈣質、硅質、鐵質和鐵錳質等不同的種類。

以上幾種構造所組成的巖石整體均勻性差，斑晶、杏仁和結核的結構和構造與四周物質的結構和構造差異較大，一旦受到溫度變化和外力作用時，易導致開裂破壞。

4. 氣孔狀構造

巖漿中合有一些易于揮發(fā)的成分，當巖漿上升至地面或噴出地表，由于溫度和壓力劇減，而形成氣體遍出，待巖漿凝固后便留下了氣孔。氣孔構造是火山噴出巖的典型構造。

氣孔構造的巖石孔隙串大，強度低，吸水率大，表觀密度低，由于輕質多孔而導熱性能差，宜作墻體材料或輕質集料。常見的多孔構造巖石有浮石、玄武巖、火山凝灰?guī)r等。

三、巖石的分類

巖石按地質形成的條件不同可以分為火成巖、沉積巖和變質巖三大類，它們具有顯著不同的組成、構造和性質。

1. 火成巖

火成巖是由地殼內(nèi)部熔融巖漿上升冷卻而形成的，又稱巖漿巖。由于冷卻條件不同，火成巖又分為深成巖、噴出巖和火山巖三種。巖漿在地表深處緩慢冷卻結晶而成的巖石稱為深成巖。它的特點是晶粒較粗，結構致密，強度高，吸水率小，抗凍性好。工程上常用的深成巖有花崗巖、正長巖、閃長巖和解長巖。

噴出巖為熔融的巖漿噴出地殼表面，迅速冷卻而成的巖心。由于巖漿噴出地表時壓力驟減和迅速冷卻，結晶條件差，多呈隱品質或玻璃體結構。如噴出巖凝固成很厚的巖層，其結構接近深成巖；當噴出巖凝固成比較薄的巖層時，常呈多孔構造。工程上常用的噴出巖有玄武巖、安山巖和輝綠巖�；鹕綆r是火山噴發(fā)時巖漿被拋到空中，急速冷卻后形成的巖石�；鹕綆r為玻璃體結構且呈多孔構造，如火山灰、火山砂、浮石和凝灰?guī)r。火山灰和火山砂可作為水泥的混合材料；浮石可作為混凝土骨料；凝灰?guī)r經(jīng)過加工可作保溫墻體，如磨細后也可作為水泥的混合材料。

2. 沉積巖

地表的各類巖石在外力地質作用下經(jīng)風化、搬運、沉積成巖作用（如壓固、膠結、重結晶等），在地表或地表不太深處形成的巖石，又稱水成巖。其主要特征是呈層狀結構，各層巖石的成分、顏色、構造、性能均不同，且為各向異性。與深成火成巖相比，沉積巖的體積密度小，空隙率和吸水率較大，強度和耐久性較低。它又可以分為機械沉積巖、化學沉積巖和生物沉積巖三類。

機械沉積巖是各種巖石風化后，在流水、風力或冰川作用下搬運，逐漸沉積，在覆蓋層的壓力下或由自然膠結物膠結而成。散粒狀的有粘土、砂和礫石等，經(jīng)自然膠結成整體的，相應稱之為頁巖、砂巖和礫巖。

化學沉積巖是巖石中的礦物溶解在水中，經(jīng)沉淀沉積而成。如石膏、菱鎂礦、白云巖及部分石灰?guī)r。

生物沉積巖是由各種有機體的殘骸經(jīng)沉積而成的巖石。如石灰?guī)r、硅藻土等。

3. 變質巖

巖石由于強烈的地質活動，在高溫和高壓條件下，礦物再結晶或生成新礦物。使原來巖石的礦物成分及構造發(fā)生顯著變化而成為一種新的巖石，稱為變質巖。

一般沉積巖形成變質巖后其建筑性能有所提高，如石灰?guī)r和白云巖變質后為大理巖，砂巖變質后成為石英巖，都比原來的巖石更加堅固耐久。

相反，原為深成巖的經(jīng)變質后產(chǎn)生片狀構造，建筑性能反而惡化。如花崗巖變質后成為片麻巖，片麻巖易于分層剝落，耐久性差。整個地表巖石的分布情況為：沉積巖約占75％，巖漿巖和變質巖約占25％。