浅析市政工程用天然石材的岩石风化程度的检测

摘要：随着现代化建筑风格的发展，在市政工程中,越来越多的天然岩石被应用于建筑中，但是由于天然岩石长期暴露在自然环境中，因此较容易风化，进而影响材质的物理性能和建筑物的外观。本文从天然石材风化的原因、特点和危害入手，结合作者的工作经验，对岩石风化的检测方法和评价进行了详细阐述，希望对行业的相关研究与探讨有所帮助。

关键词：石材；风化；特征；检测

Abstract: This paper starting from the causes, characteristics and hazards of the natural stone weathering, combined with the experience of the author, elaborated on the detection and evaluation of the weathering of rocks, hope to help industry research and discussion.Key words: stone; weathering; characteristics; detection

中图分类号：TJ765.4文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02

近年来,随着城市建筑的升级改造和美化城市环境的需要,越来越多的天然石材因其极具质感的外观和丰富多彩的色调被用于市政工程中。这些石材的使用增加了市政工程的丰富性，也给市政工程本身增添了一种灵动、庄严的气氛，但是随着年代的推移，许多天然岩石逐渐受到风化作用，进而逐渐的退失了光泽，严重的影响了其可观赏性，因此亟需对石材使用之前进行相关检测，防止已风化的劣质石材再次使用。

1天然铺装石材风化程度检测的必要性

1.1岩石风化的影响因素

造成岩石风化的主要原因有矿物的构成成分、风雨侵蚀、人类活动破坏以及环境污染导致的酸雨等。

1.2岩石风化特征

岩石发生风化的主要表现有材质明显变色；岩石内部有破碎裂痕、内部结构疏松；矿物结构具有次生变化等。通常来说，岩石的风化程度由外向里逐渐减弱。

1.3岩石风化程度的划分

按照风化的严重性，通常将岩石的风化程度分为以下六种：未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化和残积土。各种风化标准的特征如下：

(1)未风化的岩石是指岩石表现新鲜,几乎看不到表面有风化痕迹。

(2)微风化指的是岩石的结构基本未变,表面无异常，只有里面的纹理略有变色，可能存在小缝隙。

(3)如果结构部分被破坏,在岩石内部可以看到借生矿物质,内部有裂痕，岩体被切割成岩块。用岩芯钻方可钻进的情况则为中等风化。

(4)强风化:结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进。

(5)全风化:结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进。

(6)残积土:组织结构全部破坏,已成风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性。

1.化作用对岩石产生的危害

长期的风化作用会使石材的外表和本身的性质产生重大的影响，首先最直观的来说长期风化会使石材的表面出现较大的色差，严重影响石材的外观，其次由于风化的剥落作用，石材表面会发生断裂或者裂纹，时间长了会影响石材本来的形状和外观，减少石材的使用寿命，对于市政工程而言，采用的天然石材大都暴露在外面，长期的风化必然会给工程带来不必要的损失。

如图1所示。

1.5岩石的开采方式

对于天然石材的开采方式,在调查中发现民采矿山往往集中分布,分段开采同一个岩体,由于采掘岩体部位的不同,在其所提供的石材中,在颜色、粒度上会出现明显的差异,造成较大的色差,有时会掺杂一部分风化程度高的石材。

2天然铺装石材风化程度的现场检测方法研究与探讨

2.1石材矿山实地考察

对大宗石材矿山产地进行实地考察是采集石材前的必需工作，这对于了解石材的地质环境、了解是否有影响石材质量的因素等都具有重要意义。在对石材生产厂家加工设备和质量监控等进行调查过程中,主要考虑其是否能够提供符合标准的石材,保证工程使用要求。

2.2石材的物理性能检测

对于天然花岗石建筑板材、饰面板材等以天然岩石为原料的建筑材料的物理性能，国家都已经对其的测定制定了具体标准。标准不仅对样品的试验项目和试验方法进行了详细叙述,而且对岩石的放射性指标也作了具体的要求。所以，对于市政工程用天然岩石来说，进场之前必须要按照国家标准进行实验室物理性能测定和放射性核素水平的测定。

2.3石材现场检测

(1)DJUS-05非金属超声波仪是由发射和接收两部分组成的,具体来说包括主机、发射换能器和接收换能器等三部分。在工作工程中，发射机中的发射换能器发射电脉冲,脉冲信号转化为声波,向岩石发射,声波在岩石传播后经接收机接收,接受的信号经过信号放大和转换能够在屏幕上显示图形,根据这些图形和仪表上显示的数据，来判定岩石内部是否有风化现象。超声波仪的工作原理如图2所示。

DJUS-05非金属超声波仪采用声波探测技术,它是利用频率很高声波或超声波(103Hz～107Hz)作为信息载体,对岩石进行探伤检测，因为这一频段的声波频率大、波长小，所以相对来说分辨率较高，这对于观察岩石的微观结构非常有利，对于石材中的隐蔽断裂、缝隙等都能准确的发现，这些细小的裂缝能够使岩石在差异化物理风化的过程中逐渐变大，风化的面积也逐渐变大，最终造成肉眼可见的整体性损伤。

(2)使用非金属超声波仪判定风化石材的方法研究

在确定石材风化程度指标中,我们采用波速比对应的风化系数指标。在最终判定风化程度时,除以上定量指标外,例如石材岩石、矿物结构等地质特征方面的定性指标也要包含在其中。为了更好地区分和判断岩石的风化级别,我们综合考虑了岩石的饱和单轴抗压强度及岩石的耐磨性等力学性质因素,来作为分级的划分参考标准。具体见下表：

对于现场检测中出现的部分波速未达到规定标准的石材,经岩矿鉴定后发现岩石中矿物的风化程度和含量均较高,表现出明显的疏松结构,此类岩石在干燥状态下,其抗压程度较高,但一旦受水浸泡时,其强度将明显降低,对建筑工程产生不良后果。

3天然石材风化程度现场检测的应用与效果

为了把好岩石的质量关，我们在岩石进入施工场地前就要进行仔细的检测。为了提高检测结果的可信性，一般抽取石材总量的1/10来进行检测。如果检测过程中发现不合格石材数量超过其检测石材数量的5%,则应进行加密检测至进场石材数量的20%；在对着20%进行检测后仍发现不合格数量在5%以上的，则需要采取退货或者注意检测使用。在实验室检测中，一般使用DJUS-05非金属超声波仪来对岩石的物理性质进行测定，相应的判别标准如下：未风化的新鲜石材的波速比在0.9～1.0范围内、具有风化现象的石材一般波速在0.9以下，对这类的的风化石材要做出明显标记,并告之相关负责人其不能在工程中使用。对石材风化程度的划分目前尚无一个统一的方案,不少系统也采用波速指标作为岩石风化程度的划分指标,我们采用定量指标和定性描述相结合的办法,两者并列应用,互为印证,取得了较好的效果。在一些城市中许多大型公共设施的建设和改造中,首先采用了这些方法,在文化艺术中心、人民公园改造、环城水系改造,城市主要道路升级改造工程的大批天然石材铺装中,显示出了非常好的效果。

4 结束语

由于天然石材多在市政工程的外部建筑使用，所以难免会经常遭受风吹日山等自然侵袭，为了降低市政工程成本，尽可能的延长天然石材的使用寿命，最好的方式就是在源头上把好关，在施工的原料选用阶段就避免风化石材的选用。为了达到快速、准确检测，且不伤害石材本身物理结构的目的，实践中多采用超声波探伤检测的方法，这种无损检测检测效率极高，而且精准度高，因此能够有效的杜绝不合格原料的使用。

参考文献

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[2]国家建筑材料工业局人工晶体研究所.GB/T 9966-2001,天然饰面石材试验方法[S].北京:中国标准出版社,2001.

[3]国家建筑材料工业局人工晶体研究所.GB/T 18601-2001,天然花岗石建筑板材[S].北京:中国标准出版社,2001.

[4]中国建筑材料科学研究院.GB 6566-2001,建筑材料放射性核素限量[S].北京:中国标准出版社,2001.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。