装饰石材

装饰石材包括天然石材和人工石材两类。天然石材是一种有悠久历史的建筑材料，河北赵州桥和江苏洪泽湖的洪湖大桥均为著名的古代石材建筑结构。天然石材作为结构材料来说，具有较高的强度、硬度和耐磨、耐久等优良性能；而且，天然石材经表面处理可以获得优良的装饰性，对建筑物起保护和装饰作用。以结构与装饰两方面相比，天然石材作为装饰材料的发展前景更好。近年来发展起来的人造石材无论在材料加工生产、装饰效果和产品价格等方面都显示了其优越性，成为一种有发展前途的建筑装饰材料。
第一节 石材的基本知识
一、石材的来源与特点
石材来自岩石，岩石按形成条件可分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
（一）火成岩（岩浆岩）
火成岩是地壳内部岩浆冷却凝固而成的岩石，是组成地壳的主要岩石，按地壳质量计量，火成岩占89%。由于岩浆冷却条件不同，所形成的岩石具有不同的结构性质，根据岩浆冷却条件，火成岩分为三类：深成岩、喷出岩和火山岩。
1、深成岩
深成岩是岩浆在地壳深处凝成的岩石。由于冷却过程缓慢且较均匀，同时覆盖层的压力又相当大，因此有利于组成岩石矿物的结晶，形成较明显的晶粒，不通过其他胶结物质而结成紧密的大块。深成岩的抗压强度高，吸水率小，表观密度及导热性大；由于孔隙率小，因此可以磨光，但坚硬难以加工。
建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩和橄榄岩等。
2、喷出岩
喷出岩是岩浆在喷出地表时，经受了急剧降低的压力和快速冷却而形成的。在这种条件的影响下，岩浆来不及完全形成结晶体，而且也不可能完全形成粗大的结晶体。所以，喷出岩常呈非结晶的玻璃质结构、细小结晶的隐晶质结构，以及当岩浆上升时即已形成的粗大晶体嵌入在上述两种结构中的斑状结构。这种结构的岩石易于风化。
当喷出岩形成很厚时，则其结构与性质接近深成岩；当形成较薄的岩层时，由于冷却快，多数形成玻璃质结构及多孔结构。
工程中常用的喷出岩有辉绿岩、玄武岩及安山岩等。
3、火山岩
火山爆发时岩浆喷入空气中，由于冷却极快，压力急剧降低，落下时形成的具有松散多孔，表观密度小的玻璃质物质称为散粒火山岩；当散粒火山岩堆积在一起，受到覆盖层压力作用及岩石中的天然胶结物质的胶结，即形成胶结的火山岩，如浮石。
（二）沉积岩（旧称水成岩）
沉积岩是露出地表的各种岩石（火成岩、变质岩及早期形成的沉积岩），在外力作用下，经风化、搬运、沉积、成岩四个阶段，在地表及地下不太深的地方形成的岩石。其主要特征是呈层状，外观多层理和含有动、植物化石。沉积岩中的所含矿产极为丰富，有煤、石油、锰、铁、铝、磷、石灰石和盐岩等。
沉积岩仅占地壳质量的5%，但其分布极广，约占地壳表面积的75%，因此，它是一种重要的岩石。
建筑中常用的沉积岩有石灰岩、砂岩和碎屑石等。
（三）变质岩
变质岩是地壳中原有的岩石（包括火成岩、沉积岩和早先生成的变质岩），由于岩浆活动和构造运动的影响，原岩变质（再结晶，使矿物成分、结构等发生改变）而形成的新岩石。一般，由火成岩变质成的称为正变质岩，由沉积岩变质成的称副变质岩。按地壳质量计，变质岩占65%。
建筑中常用的变质岩有大理岩、石英岩和片麻岩等。
二、装饰石材的一般加工
由采石场采出的天然石材荒料，或大型工厂生产出的大块人造石基料，需要按用户要求加工成各类板材或特殊形状的产品。石材的加工一般有锯切和表面加工。
（一）锯切
锯切是将天然石材荒料或大块人造石基料用锯石机锯成板材的作业。
锯切设备主要有框架锯（排锯）、盘式锯、钢丝绳锯等。锯切花岗石等坚硬石材或较大规格石料时，常用框架锯，锯切中等硬度以下的小规格石料时，则可以采用盘式锯。
框架锯的锯石原理是把加水的铁砂或硅砂浇入锯条下部，受一定压力的锯条（带形扁钢条）带着铁砂在石块上往复运动，产生磨擦而锯制石块。
圆盘锯由框架、锯片固定架及起落装置和锯片等组成。大型锯片直径有1.25-2.50m，可加工1.0-1.2m高的石料。锯片为硬质合金或金刚石刃，后者使用较广泛。锯片的切石机理是，锯齿对岩石冲击磨擦，将结晶矿物破碎成小碎块而实现切割。
（二）表面加工
锯切的板材表面质量不高，需进行表面加工。表面加工要求有各种形式：粗磨、细磨、抛光、火焰烘毛和凿毛等。
研磨工序一般分为粗磨、细磨、半细磨、精磨、抛光等五道工序。研磨设备有摇臂式手扶研磨机和桥式自动研磨机。前者通常用于小件加工，后者加工1m2以上的板材。磨料多用碳化硅加结合剂（树脂和高铝水泥等），或者用60-1000网的金刚砂。
抛光是石材研磨加工的最后一道工序。进行这道工序后，将使石材表面具有最大的反射光线的能力以及良好的光滑度，并使石材固有的花纹色泽最大限度地显示出来。
国内石材加工采用的抛光方法有如下几类：
1、毛毡——草酸抛光法：适于抛光汉白玉、雪花、螺丝转、芝麻白、艾叶青、桃红等石材。
2、毛毡——氧化铝抛光法：适于抛光晚霞、墨玉、紫豆瓣、杭灰、东北红等石材。这些石材硬度较第一类高。
3、白刚玉磨石抛光法：适于抛光金玉、丹东绿、济南青、白虎涧等石材。这些石材用前两类抛光法不易抛光。
烧毛加工是将锯切后的花岗板材，利用火焰喷射器进行表面烧毛，使其恢复天然表面。烧毛后的石板先用钢丝刷刷掉岩石碎片，再用玻璃渣和水的混合液高压喷吹，或者用尼龙纤维团的手动研磨机研磨，以使表面色彩和触感都满足要求。
琢面加工是用琢石机加工由排锯锯切的石材表面的方法。
经过表面加工的大理石、花岗石板材一般采用细粒金刚石小圆盘锯切割成一定规格的成品。

第二节 装修装饰常用的天然石材
一、砌筑石材
砌筑石材用于建筑基础、墙体等。砌筑石材按加工外形分为料石、平毛石和乱毛石。
（一）料石
料石是加工成较规则六面体及有准确规定尺寸、形状的天然石材。根据加工精细程度分为：
1、细料石。经过细加工，外形规则，表面凹凸深度小于2mm。
2、半细料石。外形规则，表面凸凹深度小于10mm。
3、粗料石。开头规则的六面体，表面不加工或稍加修整。
（二）平毛石和乱毛石
平毛石是形状不规则，但大致有两个平行面的石材。乱毛石是形状不规则，没有平行面的石材。
二、装饰用大理石
（一）天然大理石的组成与化学成分
天然装饰石材中应用最多的是大理石，它因云南大理盛产而得名。大理石是由石灰岩和白云岩在高温、高压下矿物重新结晶变质而成。它的结晶主要由方解石或白云石组成，具有致密的隐晶结构。纯大理石为白色，称汉白玉，如在变质过程中混进其它杂质，就会出现不同的颜色与花纹、斑点。如含碳呈黑色；含氧化铁呈玫瑰色、桔红色；含氧化亚铁、铜、镍呈绿色；含锰呈紫色等。大理石的主要化学成分如表5-1。
表5-1 大理石的主要化学成分
成 分 CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3
含量（%） 28-54 13-22 3-23 0.5-2.5 0-3
大理石的主要成分为氧化钙，空气和雨中所含酸性物质及盐类对它有腐蚀作用。除个别品种（如汉白玉、艾叶青等）外，它一般只用于室内。
采石场开采的大理石块称为荒料，经锯切、磨光后，制成大理石装饰板材。大理石天然生成的致密结构和色彩、斑纹、斑块可以形成光洁细腻的天然纹理。
（二）天然大理石的品种
天然大理石石质细腻、光泽柔润、有很高的装饰性。目前应用较多的有以下品种：
1、单色大理石：如纯白的汉白玉、雪花白；纯黑的墨玉、中国黑等，是高级墙面装饰和浮雕装饰的重要材料，也用作各种台面。
2、云灰大理石：云灰大理石底色为灰色，灰色底面上常有天然云彩状纹理，带有水波纹的称做水花石。云灰大理石纹理美观大方、加工性能好，是饰面板材中使用最多的品种。
3、彩花大理石：彩花大理石是薄层状结构，经过抛光后，呈现出各种色彩斑斓的天然图画。经过精心挑选和研磨，可以制成由天然纹理构成的山水、花木、禽兽虫鱼等大理石画屏，是大理石中的极品。
（三）天然大理石结构特征与规格
大理石的产地很多，世界上以意大利生产的大理石最为名贵。国内几乎每个省、市、自治区都产大理石。大理石板材对强度、容重、吸水率和耐磨性等不做要求，以外观质量、光泽度和颜色花纹做为评价指标。天然大理石板材根据花色、特征、原料产地来命名。大理石的结构及大理石板材的规格见表5-2、5-3。
表5-2 部分大理石结构特征
大理石品种 外贸代号 颜色 主要矿物成分 结构特征
雪浪秋景晶白虎皮杭灰红奶油汉白玉丹东绿雪花白苍白玉 022023028042056058101217311704 白色带黑色花纹浅棕色带条状花纹雪白、白色浅灰底色带花纹灰色带白花纹浅粉红色纯白色浅绿色乳白色乳白色 方解石方解石、白水云母方解石方解石饶解石方解石方解石、白云石蛇纹石、方解石、橄榄岩白云石 颗粒变晶、镶嵌结构微晶结构中、细粒结构粒状变晶结构隐晶质结构微粒隐晶结构花岗结构纤维网状格变晶结构中、细粒变晶结构花岗结构
表5-3 大理石板材规格
长度(mm) 宽度(mm) 厚度(mm) 长度(mm) 宽度(mm) 厚度(mm)
30030040040060060090010701200 150300200400300600600750600 202020202020202020 120030530561061091510671220 900152305305610610762915 2020202020202020
国产部分大理石的主要性能及产地见表5-4。
表5-4 国产部分大理石的主要性能主产地
品种名称 颜 色 表观密度(g/cm3) 抗压强度（Mpa） 硬度（HS） 产 地
雪 浪 白、灰白 2.72 92.8 35.5 黄 石
秋 景 灰 色 2.71 94.8 49.8 黄 石
杭 灰 灰色、白纹 2.73 130.6 63.0 杭 州
红奶油 浅粉红色 2.63 67.0 59.6 宜 兴
汉白玉 乳白色 - 156.4 42.0 房 山
丹东绿 浅绿色 - 89.2 47.9 东 沟
雪花白 乳白色 2.77 81.7 45.0 掖 县
苍白玉 乳白色 - 136.1 50.9 大 理

（四）天然大理石的性能与应用
各种大理石自然条件差别较大，其物理力学性能有较大差异。大理石性能参考值见表5-5。
表5-5 天然大理石物理力学性能
容量(t/m3) 强度(MPa) 吸水率（%） 膨胀系数(10-6/℃) 耐用年限（年）
抗压 抗折 抗剪
2.6-2.8 70-260 8-24 10-20 ＜1 6.5-10.2 40-100

天然大理石质地致密但硬度不大，容易加工、雕琢和磨平、抛光等。大理石抛光后光洁细腻，纹理自然流畅，有很高的装饰性。大理石吸水率小，耐久性高，可以使用40-100年。
天然大理石板材及异型材制品是室内及家具制做的重要材料。用于大型公共建筑如宾馆、展厅、商场、机场、车站等室内墙面、地面、楼梯踏板、栏板、台面、窗台板、踏脚板等，也用于家具台面和室内外家具。
三、装饰用花岗石
（一）花岗石的组成与化学成分
花岗石以石英、长石和云母为主要成分。其中长石含量为40%-60%，石英含量为20%-40%，其颜色决定于所含成分的种类和数量。花岗石为全结晶结构的岩石，优质花岗石晶粒细而均匀、构造紧密、石英含量多、长石光泽明亮、没9
花岗石的二氧化硅含量较高，属于酸性岩石。某些花岗石含有微量放射性元素，这类花岗石应避免用于室内。花岗石结构致密、质地坚硬、耐酸碱、耐气候性好，可以在室外长期使用。花岗石的主要化学成分见表5-6。
表5-6 花岗石主要化学成分
成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3
含量（%） 67-76 12-17 0.1-2.7 0.5-1.6 0.2-0.9
(二)花岗石制品的种类
天然花岗石制品根据加工方式不同可分为：
1、剁斧板材：石材表面经手工剁斧加工，表面粗糙，具有规则的条状斧纹。表面质感粗犷，用于防滑地面、台阶、基座等。
2、机刨板材：石材表面机械刨平，表面平整，有相互平行的刨切纹，用于与剁斧板材类似用途，但表面质感比较细腻。
3、粗磨板材：石材表面经过粗磨，平滑无光泽，主要用于需要柔光效果的墙面、柱面、台阶、基座等。
4、磨光板材：石材表面经过精磨和抛光加工，表面平整光亮，花岗岩晶体结构纹理清晰，颜色绚丽多彩，用于需要高光泽平滑表面效果的墙面、地面和柱面。
（三）天然花岗石的品名与规格
花岗石板材以花色，特征和原料产地来命名。部分花岗石板材的花色特征见表5-7。
表5-7 部分花岗石板材的品名与花色特征
品名 花色特征
济南青白虎涧将军红莱州白莱州青莱州红莱州棕黑 黑色带小白点肉粉色带黑斑黑色棕红浅灰间小斑块白色黑点黑底青白点粉红底深灰点黑底棕点
粗磨花岗石材和磨光板材的产品规格和磨光产品光泽度见表5-8和表5-9。
表5-8 花岗石板材产品规格（mm）
长 宽 厚 长 宽 厚 长 宽 厚
300400600600 300400300600 20202020 90010701067 600762752 202020 325610610915 305305610610 20202020

表5-9 磨光花岗石建筑板材的光泽度
板材代号 板材品种 光泽度
一级品 二级品
301301-A301-B351361 济南青济南青济南青浅红乳白 9090908585 8080807070

（四）花岗岩的性能与应用
花岗岩结构致密，抗压强度高，吸水率低，表面硬度大，化学稳定性好，耐久性强，但耐火性差。花岗石性能参考值见表5-10。
表5-10 花岗石的物理力学性能
指标 容重(t/m3) 强度(MPa) 吸水率（%） 膨胀系数（10-6/℃） 耐用年限（年） 平均韧性(cm) 平均重量磨耗率（%）
抗压 抗折 抗剪
数值 2.5-2.7 120-250 8.5-15 13-19 ＜1 5.6-7.3 75-200 8 11
花岗岩是一种优良的建筑石材，它常用于基础、桥墩、台阶、路面，也可用于砌筑房屋、围墙，尤其适用于修建有纪念性的建筑物，天安门前的人民英雄纪念碑就是由一整块100t的花岗岩琢磨而成的。在我国各大城市的大型建筑中，曾广泛采用花岗岩作为建筑物立面的主要材料。也可用于室内地面和立柱装饰，耐磨性要求高的台面和台阶踏步等。由于修琢和铺贴费工，因此是一种价格较高的装饰材料。
在工业上，花岗岩常用作一种耐酸材料。
国产部分花岗石的主要性能及产地见表5-11。
表5-11 国产部分花岗石的主要性能及产地
品种名称 颜色 表观密度(g/cm3) 抗压强度（Mpa） 硬度（HS） 产地
白虎涧 粉红 2.58 137.3 86.5 昌平
花岗石 浅灰 2.67 202.1 90.0 日照
花岗石 红灰 2.61 212.4 99.7 崂山
花岗石 粉红 2.58 180.4 89.5 汕头
日中石 灰白 2.62 171.3 97.8 惠安
厦门白 灰白 2.61 169.8 91.2 厦门
龙 石 浅红 2.61 214.2 94.1 南安
大黑白点 灰白 2.62 103.6 87.4 同安
第三节 人造石材
人造石材一般指人造大理石和人造花岗岩，以人造大理石的应用较为广泛。由于天然石材的加工成本高，现代建筑装饰业常采用人造石材。它具有重量轻、强度高、装饰性强、耐腐蚀、耐污染、生产工艺简单以及施工方便等优点，因而得到了广泛应用。
人造大理石在国外已有40年历史，意大利1948年即已生产水泥基人造大理石花砖，德国、日本、前苏联等国在人造大理石的研究、生产和应用方面也取得了较大成绩。由于人造大理石生产工艺与设备简单，很多发展中国家也已生产人造大理石。
我国70年代末期才开始由国外引进人造大理石技术与设备，但发展极其迅速，质量、产量与花色品种上升很快。
人造石材按照使用的原材料分为四类：水泥型人造石材、树脂型人造石材、复合型人造石材及烧结型人造石材。
人造大理石之所以能得到较快发展，是因为具有如下一些特点：
(1) 容量较天然石材小，一般为天然大理石和花岗石的80%。因此，其厚一般仅为天然石材的40%，从而可大幅度降低建筑物重量，方便了运输与施工。
(2) 耐酸。天然大理石一般不耐酸，而人造大理石可广泛用于酸性介质场所。
(3) 制造容易。人造石生产工艺与设备不复杂，原料易得，色调与花纹可按需要设计，也可比较容易地制成形状复杂的制品。
1、水泥型人造石材
它是以水泥为粘结剂，砂为细骨料，碎大理石、花岗岩、工业废渣等为粗骨料，经配料、搅拌、成型、加压蒸养、磨光、抛光等工序而制成。通常所用的水泥为硅酸盐水泥，现在也用铝酸盐水泥作粘结剂，用它制成的人造大理石具有表面光泽度高、花纹耐久、抗风化、耐火性、防潮性都优于一般的人造大理石。这是因为铝酸盐水泥的主要矿物成分——铝酸一钙水化生成了氢氧化铝胶体，在凝结过程中，与光滑的模板表面接触，形成氢氧化铝凝胶层；与此同时，氢氧化铝胶体在硬化过程中不断填塞水泥石的毛细孔隙，形成致密结构。所以制品表面光滑，具有光泽且呈半透明状。
2、树脂型人造石材
这种人造石材多是以不饱和聚酯为粘结剂，与石英砂、大理石、方解石粉等搅拌混合，浇铸成型，经固化、脱模、烘干、抛光等工序制成。目前，国内外人造大理石以聚脂型为多。这种树脂的粘度低，易成型，常温固化。其产品光泽性好，颜色鲜亮，可以调节。
3、复合型人造石材
这种石材的粘结剂中既有无机材料，又有有机高分子材料。先将无机填料用无机胶粘剂胶结成型。养护后，再将坯体浸渍于有机单体中，使其在一定条件下聚合。板材制品的底材要采用无机材料，其性能稳定且价格较低；面层可采用聚酯和大理石粉制作，以获得最佳的装饰效果。无机胶结材料可用快硬水泥、白水泥、铝酸盐水泥以及半水石膏等。有机单体可以采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、二氯乙烯、丁二烯等，这些树脂可单独使用或组合起来使用，也可以与聚合物混合使用。
4、烧结型人造石材
这种类型的人造石材的生产工艺与陶瓷的生产工艺相似，是将斜长石、石英、辉石、石粉及赤铁矿粉和高岭土等混合，一般用40%的粘土和60%的矿粉制成泥浆后，采用注浆法制成坏料，再用半干压法成型，经1000℃左右的高温焙烧而成。