建築材料礦牀

水泥主要由碳酸鈣燒成,所以石灰岩礦牀或大理岩礦牀是主要的水泥原料礦牀。礦層是較純的海相石灰岩或由石灰岩受輕微變質而成的大理岩。礦石質量要求為CaO≥48%,MgO≤3.0%, K2O+Na2O≤0.6%，SO3≤1%,遊離二氧化硅fSiO2≤4%。中國北方主要採用元古宙、寒武紀和奧陶紀沉積的石灰岩，南方主要採用泥盆紀、石炭紀、二疊紀和三疊紀沉積的石灰岩。燒製水泥還需要粘土質配料。提供粘土質配料的礦牀主要有粘土礦牀和頁岩礦牀。礦石的質量要求是 MgO ≤3%，Na2O+K2O≤4%，SO3≤2%。對n過低的礦牀還需另找砂岩或石英砂岩礦牀作為燒製水泥的硅質配料。燒製水泥時鈣質原料和粘土質原料的耗量比例為 8:2。燒製水泥, 還需石膏或硬石膏作為緩凝劑,其在水泥中的摻入量約為5%。石膏、硬石膏礦牀有海相沉積與湖相沉積兩種。中國海相石膏、硬石膏礦牀產於寒武系、奧陶系、石炭系與三疊系中，湖相石膏、硬石膏礦牀產於第三系中，少數產於白堊系中。對礦石的質量要求為CaSO4·2H2+CaSO4≥55%,可採礦層的厚度要求大於 2米。沸石礦牀和火山灰礦牀為水泥工業提供混合材料。混合材料是一種天然水硬性材料，不加煅燒即可磨製成粉末摻入水泥中，且不會降低水泥固結後的硬度，因此它們是一種使水泥工業節能增產的礦產原料。

為建築業提供粘合材料的礦牀主要有石灰岩礦牀與石膏礦牀。石灰岩煅燒成石灰，石膏煅燒後製成灰泥。石灰岩礦牀與石膏礦牀的地質特徵與礦石工業技術要求與水泥原料礦牀相同。

現代建築中需要大量的砂、卵石或碎石，它們與水泥、水混合硬化成為混凝土。這些砂、卵石和碎石稱為集料，又稱骨料。集料礦牀一般是天然的第四系中河流相的砂、卵石礦牀，要求各種粒度的砂和卵石有一定的比例，這種比例稱為顆粒級配。在沒有天然的砂與卵石礦牀的地區也可開採石灰岩或砂岩，破碎成一定粒度的碎石作為集料，因此某些石灰岩與砂岩也可成為集料礦牀。某些粘土或頁岩礦牀可將礦石製成各種規格的球粒後經高温(1050～1300℃)快速焙燒，體積膨脹率大於 2，顆粒內部具有均勻細小而又互不連通的孔洞，成為一種輕質的人造集料，這種礦牀稱為陶粒粘土礦牀或陶粒頁岩礦牀。

具一定質量的粘土、黃土、膨潤土、粘土巖、泥板岩、頁岩、碳質頁岩（煤矸石）、千枚巖都可用來燒製磚瓦，成為磚瓦原料礦牀。它們是沉積作用形成的層狀礦牀，只有千枚巖是由頁岩變質作用形成的。這些礦牀在中國主要產於自志留紀到第四紀的各時代地層中。作為磚瓦粘土礦牀，礦石要有足夠的可塑性，塑性指數＞7，化學成分均勻，有害雜質CaO3,粒度較細，粘土級（2,提供SiO2的石英砂礦牀、石英砂岩礦牀和石英岩礦牀是主要的玻璃原料礦牀）。它們都是沉積作用形成的層狀礦牀。石英砂礦牀有海相及河湖相兩類，前者如福建東山石英砂礦牀，後者如鄱陽湖松門島石英砂礦牀。 中國的石英砂岩礦牀和石英岩礦牀主要產於元古界、震旦系、寒武系、泥盆系、侏羅系、白堊系和第三系中。制平板玻璃用的礦石要求含SiO2＞96%,Al2O32O32＞90%,Al2O32O32＞99%,Al2O32O32溶液充填固結於變質岩或花崗岩的裂隙中而成的，礦體呈脈狀或透鏡狀，儲量不大。霞石正長岩石礦牀也是一種提供SiO2的玻璃原料礦牀，由於其礦石熔點低,有助熔能力,故在玻璃工業中是一種節能代鹼原料。製造玻璃還需要純鹼、長石、石灰岩、芒硝、螢石等輔助原料，所以天然鹼礦牀、長石礦牀、石灰岩礦牀、芒硝礦牀、螢石礦牀也是與玻璃原料有關的礦牀。

陶瓷分日用陶瓷,建築衞生陶瓷,技術陶瓷（如電器用陶瓷直到火箭噴嘴、汽車發動機構件等高技術用瓷）。大量用料的是建築衞生陶瓷和日用陶瓷。傳統的陶瓷原料礦牀有高嶺石礦牀、細晶巖礦牀、伊利石礦牀、葉蠟石礦牀和滑石礦牀。它們的礦石都可成為制瓷的主原料，成品分別稱為高嶺石質瓷、長石質瓷、絹雲母質瓷、葉蠟石質瓷和滑石質瓷。中國是陶瓷古國,英文china的另一涵義即為陶瓷。學術名詞高嶺石和高嶺土即以發現最早的中國高嶺土產地江西景德鎮高嶺村命名。中國高嶺土礦牀有風化作用、沉積作用、蝕變作用形成的礦牀類型，礦體有層狀、脈狀、囊狀。礦石類型也很多，質量各不相同。陶瓷用高嶺土礦石的一般質量要求是 Al2O3＞18%，Fe2O3+TiO232O+Na2O2O3＞18%，Fe2O32O+Na2O2O3+TiO22O+Na2O277~81%,Al2O314~15%,Fe2O30.2～0.5。變質作用形成的硅灰石礦牀、透輝石礦牀、透閃石礦牀是一組節能增產的陶瓷原料礦牀。用傳統陶瓷原料燒製陶瓷一般要80小時左右，改用硅灰石、透輝石或透閃石燒製陶瓷幾小時即可燒成。另外在制瓷工藝中還要用石英作料以降低主原料的過高的塑性並起骨架作用，用長石作助熔劑，作釉料。所以石英砂礦牀、長石礦牀也是與陶瓷原料有關的礦牀。

在建築工程中需要大量輕質隔音隔熱絕緣耐蝕材料。與這些材料有關的礦牀有珍珠岩礦牀、硅藻土礦牀、浮石和火山灰礦牀、蛭石礦牀、石膏礦牀、玄武岩輝綠岩礦牀、石棉礦牀等。珍珠岩礦牀由珍珠岩、松脂巖或黑曜岩組成，它們都是酸性火山玻璃質熔岩，似層狀產於中國的侏羅紀或白堊紀火山岩系中。礦石經煅燒後體積膨脹5～25倍,形成潔白、輕質具蜂窩狀結構的鬆散顆粒。這些顆粒具容重輕、隔音、絕熱、不燃的特點、大量用作混凝土集料或用水玻璃、瀝青、磷酸鹽作為膠結劑生產各種規格的隔熱、保冷、防潮、吸音、防輻射製件。對礦石的質量要求為膨脹倍數＞5。硅藻土礦牀是由硅藻生物遺體組成的層狀湖相沉積礦牀,礦層形成在玄武質火山噴發的間歇期,所以與玄武岩伴生。硅藻土質輕、孔隙度大、隔熱、熔點高、熱穩定性好，不溶於酸(氫氟酸除外)，與水泥、灰泥混合後可製成輕質建築磚及防火建材。礦石質量要求SiO2＞65%,Al2O3+Fe2O315%或含礦率＞100千克/立方米,可採厚度0.5米。岩棉是一種由岩石熔融絮化而成的輕質人造硅酸鹽絮狀纖維材料，具質輕、導熱係數低、不燃、隔音、化學性能穩定、耐老化等特點，是一種優良的建材。玄武岩礦牀、輝綠岩礦牀、鈉長石陽起石片岩礦牀的礦石均可用來制岩棉。玄武岩礦牀、輝綠岩礦牀的礦石還可熔製成各種形狀與規格的石質鑄石構件。如管狀鑄石構件在廠礦建設中代替無縫鋼管作礦漿運輸管道，其耐磨耐蝕性強於鋼管，不但可以節約鋼材，且價格亦低。作為建築材料的石棉是由纖蛇紋石或水鎂石組成的一種天然纖維狀礦物集合體。由纖蛇紋石組成的石棉稱蛇紋石石棉或温石棉，由水鎂石組成的石棉稱水鎂石石棉。石棉礦牀產在超基性岩中或變質白雲岩中。石棉產在寬幾毫米或幾釐米的岩石裂隙中形成棉脈，礦體則由羣集的棉脈組成。建築業用的石棉主要是用來做石棉水泥製品或石棉紙。一般對石棉的質量要求是抗拉強度≥300千克/平方毫米,建築用的石棉纖維長度要求較低，一般用5～7級棉。因石棉污染環境，正在積極找尋代用品。

陶維屏主編：《中國工業礦物和岩石》（上冊），地質出版社，北京，1987。