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1、第一章 饰面石材知识第一节岩 石一.岩石的形成地球在开始形成时，其物质呈云雾状，在一定的温度、压力等条件下，不同元素根据其性质按一定比例进行结合，处于熔浆状的物质，冷却后成为岩石，以构成地球坚硬的外壳地壳，也可称为岩石圈。地球上不同地方的地壳厚度不一样，不同部位的岩石类型也有差别，大陆上部主要为较轻的花岗岩，下部主要为较重的玄武岩，海洋底部主要为玄武岩。二.岩石的大类岩石由一种或几种矿物质或天然玻璃组成的固态物质，它是各种地质作用的产物。不同岩石有不同的化学成分、不同的矿物成份、不同的结构构造。己知的岩石有2000多种，按其成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，如表1-1：表1-1岩石的大类
2、划分类别物质来源形成机理主要岩石岩浆岩地下岩浆岩浆侵入、喷溢冷却结晶辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩、花岗岩、流纹岩沉积岩各种岩石分类岩石碎屑经搬运沉积、固结成岩石灰岩、页岩、砂岩、砾岩变质岩各种岩石变质因地壳运动、岩浆活动等使己形成的岩石变成新的岩石大理岩、千枚岩、石英岩、混合岩第二节矿物一. 什么叫矿物岩石是矿物的集合体，岩石的性质是组成该岩石矿物性质的综合表现。矿物，就是地壳中的化学元素经过各种地质作用所形成的相对稳定的自然产物。绝大部份都是结晶质的单质或化合物，有其比较固定的化学成份和内部结构，如金钢石（C）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）、磁铁矿（Fe3O4）等都是矿物。到目前
3、为止，已发现的矿物有3000多种，其中绝大部份为固体，较常见的仅有百余种。有些矿物质可以在实验室人工合成，这些厂物称为”人造矿物”或“合成矿物”。如:金刚石。二. 物理性质（一） 透明度透明度可分为三级：1.透明，如水晶、金刚石、石膏；2.半透明，如石英、方解石（完全透明的称冰州石）；3.不透明，如磁铁矿。透明度是衡量饰面石材优劣之一。（二） 光泽 指矿物表面对光的反射能力，主要是对矿物单体或解理面的所呈现的光泽。大理石、花岗石板材光泽度的高低，直接依赖于磨光的平度。除加工技术、磨料的选择外，还取决于石材的结构构造、矿物成份、化学成份、光学性质和造岩矿物的结晶程度等。一般石材颜色深、矿物成份单
4、一，结晶程度高，其光泽度就强。（三） 解理、断口解理：矿物在外力作用下，能够沿着一定方向破裂面光画平面的性质，称解理。1. 极完全解理解理面大而平整光滑。如云母、石墨。2. 完全解理解理面光滑，很难发生断口，如方解石、白云石，故大理石（如汉白玉等）有时能见到粒状晶亮的解理面。3. 中等解理解理面不大光滑，可有断口出现，如辉石。4. 不完全解理矿物不易裂成平面，汉断续可见不明显和不平整的解理面，如绿柱石。5. 极不完全解理很难解理面，如石英。断口：矿物在外力作用下，破裂成不规则不平坦的断面称为断口。（四） 硬度硬度是指矿物抵抗外力的机械作用（刻划、压入、研磨等）的强度，且比较固定，是签定矿物的重
5、要依据之一。石材的硬度多采用肖氏硬度，它是属于弹跳法侧定的硬度。为方便起见，常用指甲（硬度2.5）、铜钥匙（硬度3）、小刀（硬度55.5）、玻璃（硬度约6）来鉴定矿物或岩石硬度。如大理石主要主方解石组成，小刀易刻动；花岗石主要由长石、石英等组成，稍比小刀硬。因此，用小刀记得划来区分大理石还是花岗石较可靠的。（五） 体积密度指单矿物的重量与4时同积积水的重量比。岩石体识密度大小主要取决于组成矿物的体积密度，休积密度大的矿物组成的岩石较重。以方解石为主的大理石，其体积密度一般为2.72.8 g/cm3 ( 即，2.72.8 t/m3 ）；而白云石为主的大理石（如汉白玉），其体积密度就有2.8 t/
6、m3。由于花岗岩的组成矿物多样，岩类岩种也复杂，因些，花岗岩的体积密度变化较大。一般情况下，深色花岗石较重，浅色花岗石较轻。JC204-2001天然花岗石荒料标准中规定其体积密度不小于2.56 g/cm3.。板石主要成份为绢云母、伊利石，体积密度一般在2.652.85 g/cm3 ( 即，2.72.8 t/m3 ）。体积密度对设计、运输有重要的意义。（六） 放射性含有放射性元素如铀（U）、钍（Th）、镭（Ra）矿物，这些元素自发地从其原子核内放谢出粒子或射线，同时释放出能量，这种现象称为放射性。有些饰面板材也含有放射性元素的矿物，放射性含量过高，对人的身体有损害，因此，建筑材料成品中，对天然放
7、射性强度，在不同建筑物中有相应的限值。在国家标准GB6566-2001建筑材料放射性核素限量中就有明确规定。标准中3.2规定：根据装修材料放射性水平大小划分为三类A类、B类、C类。其中：A类装修材料（IRa1.0，Ir1.3）产销与使用范围不受限制； B类装修材料（IRa1.3，Ir1.9）不可用于类民用建筑的内饰面，但可用于类民用建筑的外饰面及其他一切建筑物的内外饰面； C类装饰材料（不满足A、B类装修材料但满足Ir2.8）只可用于建筑物的外饰面及室外其它用途；另，外照射指数Ir2.8时，花岗石只可用于碑石、海堤、桥墩等人类很少涉及到的地方。（七） 吸水性矿物具有哪吸收空气中水份的能力。吸水
8、性强表面易潮解，影响表面光泽。但吸水率强的矿物不多。岩石中吸水性主要是由于岩石中有孔隙，因此，疏松的岩石，孔隙度大吸水率也高，影响饰面板材一系列性质。岩石由矿物组成，矿物本身所吸收的水份，也包括在岩石有吸水率中。（八） 导电性指矿物对电流的传导能力。根据导电能力的强弱，分为导体，如金属自然元素矿物（铜、银等）；半导体，如金刚石、硫；绝缘体，如云母、石棉等。大理石、花岗石都是良好的绝缘材料，可用为各种绝缘的饰面板材。（九） 膨胀性 矿物受热后体积会增大，不同的矿物其膨胀系数不同。主要被应用在破岩、花岗石开采中。（十） 矿物的其它性质有些矿物具有弹性、挠度、脆性、柔性、可塑性、磁性、花光性、嗅觉、
9、味觉、触觉等。第三节饰面石材岩石分类及常见石材岩石特征一. 饰面石材岩石分类 花岗石、大理石，其岩石按成因，三大岩类均有，不过，花岗岩以岩浆岩为主，大理石以变质岩为主，而板石绝大部份为变质岩，少量为沉积岩，见表1-2。表1-2 饰面石材岩石分类简表二. 常见饰面石材岩石特征(一) 花岗石类1. 花岗岩花岗岩是花岗石材中应用历史最久、用途最广、用量最多的岩石，也是地壳中最常见的岩石。花岗岩中的体积密度为2.632.75g/cm3,(平均2.7g/cm3),孔隙度一般为0.30.7%，吸水率一般为0.150.46%，饱水度为0.84%，饱水系数为0.55，软化系数为0.780.86，压缩强度较高，
10、一般在200Mpa左右，细粒花岗石可达300Mpa以上，抗弯强度一般在1030Mpa；花岗岩耐冻性高，成荒率高，板材可拼性好。色调以淡的均匀色和美丽的花色为主。花岗岩节理发育往往有规律，即，板材的花纹具有方向性，如黑金砂，海浪花。花岗岩当受热到800时，即丧失其强度，这是一个缺点。2. 正长岩正长岩是一种浅色调岩石，常呈浅灰、浅红、粉红、淡绿、灰白等色。等粒或似班状结构，浅成岩可具似粗面结构。正长岩体积密度为2.632.75g/cm3,孔隙度及饱水度都很小，压缩强度120180Mpa。正长岩的硬度比花岗岩小，具有较大的韧性，因此，易于磨光，结构均匀，可拼性好。正长岩分布远比花岗岩少，它较少成独
11、立的岩体可供开采，常与花岗岩、碱性的基性岩或霞石正长岩伴生。3. 闪长岩闪长岩为中性深成岩的代表岩石，也是花岗石材材中主要岩石类型之一。闪长岩是一种颜色较深的的岩石，多呈灰黑色，带深绿斑点的灰色或浅绿色。物理特性：压缩强度130200Mpa(干)或 100160Mpa( 湿)，抗弯强度为1025Mpa，体积密度为2.853.00g/cm3,孔隙度0.25%，吸水率0.45%，饱水系数0.5%。 4. 辉长岩辉长岩是入侵岩分布最广的一种岩石。其休积密度为2.83.10g/cm3,孔隙率很小，压缩强度一般200280Mpa，粗粒者较低，耐久性也很高，结构构造均匀，有时具有美丽的花纹图案，磨光后极富
12、装饰性，因而常用作高档饰面石材。5. 辉绿岩辉绿岩是一种浅成的基性侵入岩，是黑色、绿色花岗石的主要类型之一。颜色为暗绿或黑色，体积密度为2.83.10g/cm3,平均压缩强度200Mpa，硬度中等，具有良好的抛光性能，装饰性能良好。6. 玄武岩玄武岩均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。体积密度2.83.3g/cm3,致密者压缩强度很大，可高达300 Mpa，有时更高。耐久性甚高，节理多，且具脆性。如：福建的“福鼎黑”（玄武黑、珍珠黑）。(二) 大理石类1. 石灰岩 该岩是海相泻湖相的沉积岩，通常呈灰色、黑色，隐晶质结构致密块状构造，呈层状、厚层状。主要矿物成份为方解石。石灰岩体积密度
13、2.7 g/cm3左右，压缩强度65-100 Mpa，遇冷稀盐酸起泡，摩氏硬度3.55，孔隙度0.53%13.36%，吸水率0.09%0.7%，饱水度0.25%，饱水系数0.35，具有一定色采的石灰岩，是一种好的饰面石料。2. 白云岩 白云岩也是海相、泻湖相沉积岩，多为浅色、白、浅灰白、灰色、偶有黑色。成份以白云石为主。体积密度比石灰岩稍高，一般在2.88 g/cm3左右，压缩强度与石灰岩相似，吸水率0.04%1.4%，饱水度0.92%，饱水系数0.80。遇冷稀盐酸起泡极为微弱。3. 大理岩大理岩属变质岩，通常为白色、浅色、灰白色。方解石大理岩体积密度为2.7 g/cm3左右，白云岩大理岩体积
14、密度为2.87 g/cm3左右，压缩强度在70120 Mpa（个别也有较大的，如汉白玉可达153.38 Mpa），弯曲强度1020 Mpa。大理岩是我国主要大理岩矿床主要来源。如：艾叶青、汉白玉、蜀白玉、雪花白等。(三) 板石类1. 板岩 板岩是泥质、粉砂质工中酸性凝灰质岩石轻微变质而成，具特征的板状构造，破裂面平整，光泽暗淡。2. 千枚岩与板岩同为泥质、粉砂质或酸性凝灰质岩石经轻微变质而成。变质程度比板岩稍高，空间上常与板岩共生存并相互过渡。一般呈浅色，具明显的比绢光泽，破裂面较板岩薄，面上常有波状起伏，形成皱纹状，为千枚状构造。第四节商业中大理石、花岗岩天然饰面石材一般指的是用于建筑饰面上
15、的大理石、花岗石及部份的板石。在商业中大理石、花岗石、板石既不指特定的矿物也不指特定的岩石，而是一种工艺上商业上的名称。一.大理石该名称由大理岩引伸过来的。大理岩得名于云南大理市，该市广布此类岩石，应用较早。岩石学中，大理岩是一种含碳酸盐矿物大于50%的变质岩。不论是石灰岩、白云岩，或其经过变质后的大理岩，符合饰面石材要求的，其饰面产品统称为大理石。主要来自经过变质作用的大理岩，晶粒粗大，色彩鲜艳。硬度低是大理石普遍的特点，故称软质石材。三. 花岗石花岗石一词来自花岗岩，是花岗岩的谷称，因其最早是由花岗岩加工而成。花岗岩是岩浆岩中最坚固、最稳定、色彩最多的岩石，其性能非但优于大理石，且优于其它
16、岩石。把主要由岩浆岩类为原料制成的饰面石材，称为花岗石。花岗石属于脆性材料，但又有一定的弹性，加荷后产生挠度，卸荷后能回弹复原。花岗石的最大缺点是抗火性差，这是由于花岗石在受到5370C的高热时，密度由2.65减至2.53，导致体积发生剧烈膨胀，使岩体爆裂，甚至松散；其次，尽管其结构致密、空隙北小，但晶体间仍有肉眼不易察觉的空隙，属于多孔性材料，吸水、吸油力强，较易被污染。在饰面石材述语中给大理石、花岗石下的定义分别为：大理石（marble）：商业上指以大理岩为代表的一类装饰石材，包括碳酸盐岩和有关的变质岩，主要成份为碳酸盐矿物，一般质地较软。花岗石（granite）：商业上指以花岗岩为代表的
17、一类装饰石材，包括各类岩浆岩和花岗质的变质岩，一般质地较硬。第五节板石板石，又称石板、片石、青（红）石板，学名为瓦板石。具有分剥成片的特征，是一种良好的盖瓦和铺地建筑材料，它具有重量轻、石质坚硬、耐酸碱、耐腐蚀、耐压、抗风化、隔热、隔水等特点，经久耐用、物美价廉、自然美观。板石区别于大理石、花岗石的一个最大的特征是具有板状构造，其矿物颗粒微细，粒度在0.90.001mm之间。而且都是定向排列。岩性致密，厚度均一，硬度适中，一般氏硬度34级，抗压强度大于或等于60MPa。除了明显的板状构造外，劈理也十分发育。开采时，沿劈一面方向易于剥取。色调均匀美观，绝大多数板石在大面积范围的色调都很均匀，这是
18、大理岩、花岗石板材所不及的。板石表面平滑，矿物微细均一，不需经人为加工，比大理石、花岗石磨光板更接近自然，具有良好的装饰性能。第六节 大理石、花岗石板材的应用与加工由于大理石、花岗岩存在种种优点，具有很高的装饰性，极人们的欢迎。属于高档建筑装饰材料。一.大理石由于自然界风霜雨雪使大理石很快失去光泽，就粗糙多孔而迅速破坏，出现退色、裂缝、麻点等质量通病，因此大理石主要用于建筑物的室内地面、墙面、柱面、墙裙、窗台、踢脚以及电梯厅、楼梯间等部位的干燥环境中。当必须将大理石用于室外时，务必在其表面涂刷有面硅等罩面材料进行保护。大理石的磨光面具有佷好的装饰效果，因而大理石多数加工成镜面板材和磨砂面，而很
19、少加工成粗面板材。如，汉白玉也只有加工面磨砂面，而没有剁面、火烧面、荔枝等其它粗面加工。二.花岗石花岗石性能稳定、变形极小、能保持加工后精度，耐磨性高，耐用性高，硬度大，耐酸、耐碱、耐盐，耐用年限长，还有花岗石具有很好的装饰效果。因此，被人们大量用于室内外的装饰工程。但室外的装饰工程中采用花岗石的还是占大多数，如，室外墙面、建筑幕墙、地面、桥梁、台阶、栏杆、柱子等等。花岗石的加工性能极高，可加工成各种各样的艺术造型，如浮雕、影雕、雕塑以及各种装饰线条等等。表面还可以采用磨光、火烧、剁斧、喷砂、枝荔面、菠萝面、蘑菇面等等进行表面加工，使其更具有装饰效果。三.石板的生产流程(一)石矿的选择和开采花
20、岗岩是天然材料，有不同的颜色和晶粒粗细程度。首先应根据建筑的设计要求，选择色泽符合建筑意图的矿山；其次，矿山的贮量应远大于幕墙石材的用量，以尽量减少开采出来的石材色差。如果矿贮量太少，不得不全部用于幕墙，无筛选余量，必然使石材颜色差别太大。开采出的荒料应按开采顺序编号、顺序锯片和按顺序加工、使用，这样可以避免产生过大的色差。幕墙用的石料，必要时可采集样品送地质部门检验合格后再决定采用，以免开采后因为不符合质量要求而放弃。(二)荒料的开片由矿山采出的荒料体积很大(甚至达2m2m2m)，由专用车辆拖运至加工厂，锯成毛料。小型板材可采用圆盘锯或组合锯等小设备，大尺寸板材则采用砂拉锯等大型切割设备，荒
21、料锯成毛料后，便可移交至下一工序进行成品加工。加工异型材时，可采用圆锯、绳锯等异型锯切割成毛料，以简化后道工序的加工难度，同时也可以达到节省材料，隆低成本。(三)表面处理最常用的表面处理是磨光，按表面情况可分别采用平面磨光机和圆柱面磨光机。另外，建筑上也常用火烧加工后的火烧面，火烧后的表面为凸凹不平的毛面，颜色浅于磨光面，两者配合使用，会使建筑立面富于变化而具有特色。火烧后板的有效厚度减小3mm，所以板材下料时应当预留损耗厚度3mm。(四)钻孔、开槽依照连接方式的不同，成品石板要求相应地钻孔，开槽。用于钢销式连接的石板，钻孔在石板的侧面，直径67mm；用于蝴蝶扣、T形挂件或S、R 型挂件的石板材，在石板材的上下两边开短槽；用于背栓式连接的，钻孔在板的背面。钻孔、开槽，目前有些是在石材厂开好槽，以成品交货的，这样有利于建筑厂品的工厂化加工，可以实现建筑厂品的标准化，便于施工管理；也有在工地设临时车间，由施工单位自行现场开槽的，这样可以灵活根据现场 的实际位置进行槽孔位置的调节，便于现场的施工操作，但不利于实现建筑厂品的标准化。钻孔和开槽后，孔和槽应表面平整，清除槽孔内的石粉、杂物。