任务二 石的工程分类与性质
一、岩石的基本性质
岩石和土一样，也是由固体、液体和气体组成的。工程分类可参照表1-1。
岩石的物理性质是岩石的基本工程性质，主要指岩石的重量性质和孔隙性质，包括岩石的比重、重度、密度、孔隙度、孔隙比等指标。
（1）比重。岩石的固体部分（不含孔隙）的质量与同体积的水在4℃时质量的比值称为岩石的比重。
（2）重度。也即岩石的重力密度，是指岩石单位体积的重力。数值上等于岩石试件的总重力（含孔隙中水的重力）与其总体积（含孔隙体积）之比，其单位为N/m3。
（3）密度。岩石的密度指的是单位体积岩石的质量，其单位为kg/m3或g/cm3。
1.岩石的孔隙性质
岩石的孔隙性反映的是岩石中各种孔隙（包括裂隙）的发育程度，一般用孔隙度表示。岩石的孔隙性对岩块及岩体的水理、热学性质影响很大。一般说来，孔隙率愈大，岩块的强度愈低、塑性变形和渗透性愈大，反之亦然。同时岩石由于空隙的存在，使之更易遭受各种风化应力作用，导致岩石的工程地质性质进一步恶化。对可溶性岩石来说，孔隙率大，可以增强岩体中地下水的循环与联系，使岩溶更加发育，从而降低了岩石的力学强度并增强其透水性。当岩体中的孔隙被黏土等物质充填时，则又会给工程建设带来诸如泥化夹层或夹泥层等岩体力学问题。
岩石的孔隙度指的是岩石中孔隙（含裂隙）的体积与岩石总体积的比值，常用百分数表示。
岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质、水理性质和力学性质。影响岩石工程地质性质的因素主要是岩石的矿物成分、结构、构造及岩石的风化程度等方面。
2.岩石的吸水性
（1）吸水率。岩石在常压下的吸水能力称为岩石的吸水率。在常压下，将岩石浸入水中充分吸水，被岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数即表示吸水率，其符号为Wa。
（2）饱水率。岩石在高压（15MPa）或真空条件下的吸水能力称为岩石的饱水率。也是以岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数来表示，其符号为Wp。
（3）饱水系数。岩石的吸水率与饱水率之比称为饱水系数，其符号为Kw。
3.岩石的透水性
岩石允许水透过的能力称岩石的透水性。岩石的透水性可用渗透系数（K）来表示。渗透系数一般由室内或野外试验所测得。
4.岩石的溶解性
岩石溶解于水的性质称为岩石的溶解性。岩石的溶解性常用溶解度或溶解速度来表示。
5.岩石的软化性
岩石浸水后强度和稳定性降低的性质称为岩石的软化性。岩石的软化性可用软化系数来表示。软化系数等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下的极限抗压强度的比值。
6.岩石的抗冻性
岩石的这种抵抗水冻结所造成破坏的能力称为岩石的抗冻性。表示抗冻性的指标可用岩石的强度损失率和重量损失率来表示。通常是岩石的饱水系数小，则抗冻性就强；而岩石的软化系数大，则抗冻性也强。
7.岩石的变形指标
（1）弹性模量。应力与弹性应变的比值称为弹性模量，其符号为E，单位为MPa。
（2）变形模量。应力与总应变的比值称为变形模量，其符号为E0，单位为MPa。
（3）泊松比。岩石在轴向压力的作用下，既产生纵向压缩，又产生横向膨胀。则横向应变与纵向应变的比值称为泊松比，其符号为μ。
8.岩石的强度指标
（1）抗压强度。岩石试样在单向压力作用下的抵抗压碎破坏的能力称为岩石的抗压强度，其符号为R，单位为MPa。
（2）抗拉强度。岩石试样在单向拉伸作用下的抵抗拉断破坏的能力称为岩石的抗拉强度，其符号为Rm，单位为MPa。一般以拉断破坏时的最大张应力来表示。
（3）抗剪强度。岩石抵抗剪切破坏的能力称为岩石的抗剪强度。以岩石被剪切破坏时的极限应力来表示，其符号为τf，单位为MPa。
二、施工常用石材
1.毛石
毛石是不成形的石料，处于开采以后的自然状态。它是岩石经爆破后所得形状不规则的石块，是天然或从石矿里刚开采出来未经加工的石块，也被称为乱石，一般块较大（300mm以上），常用于填方、砌筑基础、挡土墙等。建筑用毛石，一般要求石块中部厚度不小于150mm，长度为300～400mm，质量约为20～30kg。根据其平整度，可细分为乱毛石、平毛石。形状不规则的叫乱毛石；有两个大致平行面的称为平毛石。
2.碎石
经过破碎加工的碎石，一般直径为13～80mm；经过筛分，直径为40～80mm的碎石常用于垫层，直径为13～40mm的碎石常用于水泥混凝土等，更小的石屑、石粉常作沥青混凝土的材料。
3.块石
叫法较多，体积较大。一般指稍做加工的（区别于方整石，料石）石材，主要用于砌墙。
4.料石
一般指较规则的六面体石块。加工成比较方整、至少有一个平面是平整的石块，又分细料石、粗料石。
5.片石
片石，一般指刚开采出来的小石片，用作垫层或填充石墙，定额中易与毛石块石搞混。片石还指的是符合工程要求的岩石，经开采选择所得的形状不规则的、边长一般不小于15cm的石块。毛石与片石在外形上有差别，但在混凝土中的作用是一样的。毛石的价格比片石应该便宜一些。应该说片石在外形上接近于平面，而毛石的空间形状更明显一些。碎石是由毛石或片石破碎而成的。
片石分许多种，如高速路护坡、河道（渠道）护堤片石是把大块的石头利用工具分解成大体呈长方体的小块石，大致是长为30cm，宽为50cm，厚为10～30cm，或者是长为30cm，宽为40cm，厚为10～30cm的方块。也可以根据施工要求进行加工。此种片石大致要求有一个比较平整的面，长宽误差一般在2cm左右，厚度一般要求是在一定范围之内。
三、石材的判断
在工地上可通过看、听、称来判定石材质量。看，即观察打裂开的破碎面，颜色均匀一致，组织紧密，层次不分明的岩石为好；听，就是用手锤敲击石块，听其声音是否清脆，声音清脆响亮的岩石为好；称，就是通过称量计算出其表观密度和吸水率，看它是否符合要求，一般要求表观密度大于2650kg/m3，吸水率小于10%。
四、岩石的风化（表1-2）
表1-2 岩石的风化
续表
注 1.波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
3.岩石风化程度，除按表列野外特征和定量指标划分外，也可根据当地经验划分。
4.花岗岩类岩石，可采用标准贯入试验划分，即N≥50为强风化；50>N≥30为全风化；N<30为残积土。
5.泥岩和半成岩，可不进行风化程度划分。