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(dāng)高的強(qiáng)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(xué)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(jié)構(gòu)性材料的今天，石材的使用仍然相當(dāng)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(jī)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(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，它們在巖石中的含量、顆粒結(jié)構(gòu)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(zhì)。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(zhuǎn)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(jié)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(xué)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(qiáng)度比石英低，穩(wěn)定性不及石英，易風(fēng)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(jié)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(dāng)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(qiáng)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(fēng)化，成為巖石中的有害礦物。

4. 方解石

為碳酸鈣結(jié)晶體。白色，密度為2.7g/㎝³，莫氏硬度為3。強(qiáng)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(jié)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(qiáng)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(qiáng)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(fù)鹽晶體，白色，密度為2.9g/㎝³，莫氏硬度為4，其強(qiáng)度高于方解石，物理性質(zhì)與方解石接近。遇酸時易分解。

二、巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

不同的成巖條件和造巖礦物使各類巖石具有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，它們對巖石的物理和力學(xué)性能具有相當(dāng)大的影響。

巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)及結(jié)合方式的特征。巖石的構(gòu)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(zhì)之間的結(jié)合的情況。

1. 塊狀構(gòu)造

由無序排列、分布均勻的造巖物質(zhì)所組成的一種礦物構(gòu)造。塊狀構(gòu)造的巖石具有成分均勻，構(gòu)造致密，整體性好的特點(diǎn)，因此這類巖石強(qiáng)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(gòu)造的巖石有花崗巖、正長巖、大理巖和石英巖。

2. 層片狀構(gòu)造

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

層片狀構(gòu)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(dǎo)致風(fēng)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(gòu)造。

3. 流紋、斑狀、杏仁和結(jié)核狀構(gòu)造

巖漿噴出地表后，沿地表流動時冷卻而形成的構(gòu)造成為溉紋狀構(gòu)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(gòu)造稱為斑狀構(gòu)造。

巖石的氣孔中被次生礦物填充，則形成杏仁狀構(gòu)造。

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

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

4. 氣孔狀構(gòu)造

巖漿中合有一些易于揮發(fā)的成分，當(dāng)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(gòu)造是火山噴出巖的典型構(gòu)造。

氣孔構(gòu)造的巖石孔隙串大，強(qiáng)度低，吸水率大，表觀密度低，由于輕質(zhì)多孔而導(dǎo)熱性能差，宜作墻體材料或輕質(zhì)集料。常見的多孔構(gòu)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(zhì)形成的條件不同可以分為火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類，它們具有顯著不同的組成、構(gòu)造和性質(zhì)。

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(jié)晶而成的巖石稱為深成巖。它的特點(diǎn)是晶粒較粗，結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)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(jié)晶條件差，多呈隱品質(zhì)或玻璃體結(jié)構(gòu)。如噴出巖凝固成很厚的巖層，其結(jié)構(gòu)接近深成巖；當(dāng)噴出巖凝固成比較薄的巖層時，常呈多孔構(gòu)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。火山巖為玻璃體結(jié)構(gòu)且呈多孔構(gòu)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(xì)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(zhì)作用下經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積成巖作用（如壓固、膠結(jié)、重結(jié)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(jié)構(gòu)，各層巖石的成分、顏色、構(gòu)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(qiáng)度和耐久性較低。它又可以分為機(jī)械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖三類。

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

化學(xué)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(jī)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(zhì)巖

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

一般沉積巖形成變質(zhì)巖后其建筑性能有所提高，如石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)后為大理巖，砂巖變質(zhì)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(zhì)后產(chǎn)生片狀構(gòu)造，建筑性能反而惡化。如花崗巖變質(zhì)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(zhì)巖約占25％。