3.2　建筑常用飾面石材

我國建筑裝飾用飾面石材資源豐富，主要為大理石和花崗石。

3.2.1　大理石

大理石是指變質(zhì)或沉積的碳酸鹽類的巖石，如大理巖、白云巖、灰?guī)r、砂巖、頁巖和板巖等。

（1）大理石的主要化學(xué)成分

大理石的主要化學(xué)成分見表3-2。

（2）大理石的物理力學(xué)特性

① 結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高。一般強(qiáng)度可達(dá)100～150MPa，表觀密度在2700kg/m3左右。

② 質(zhì)地致密，而硬度不大。肖氏硬度在50左右，故大理石較易進(jìn)行鋸解、雕琢和磨光等加工。

③ 裝飾性好。大理石一般均含多種礦物，常呈多種色彩組成的花紋。拋光后光潔細(xì)膩，如脂似玉，紋理自然，惹人喜愛，純凈的大理石為白色，稱為漢白玉，純白和純黑的大理石屬于名貴品種。

④ 吸水率小。一般小于0.5%。

⑤ 耐磨性好。其磨耗量小。

⑥ 耐久性好。一般使用年限為40～100年。

⑦ 抗風(fēng)化性較差。大理石主要化學(xué)成分為堿性物質(zhì)——CaCO3，易被酸侵蝕，故除個別品種（如漢白玉、艾葉青等）外，一般不宜用作室外裝修，否則會受酸雨以及空氣中酸性氧化物（如CO2、SO2等）的作用，遇水形成酸類侵蝕，從而失去表面光澤，甚至出現(xiàn)斑點(diǎn)等現(xiàn)象。

（3）大理石板材規(guī)格

經(jīng)礦山開采出來的天然大理石塊稱為大理石荒料，荒料形狀應(yīng)為正方形或矩形六面體，如圖3-1所示。大理石荒料經(jīng)鋸切、研磨、拋光及切割后就成為大理石飾面板材。石材的出材率是指1m3荒料所生產(chǎn)的石板成品的平方米數(shù)，以厚度為20mm的板材計。

大理石以其磨光加工后所顯示的花色、特征及石材產(chǎn)地來命名。大理石飾面板有正方形及矩形兩種，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為600mm×600mm，進(jìn)口石材一般約為1600mm×2500mm磨光大板，按設(shè)計要求鋸解。

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對大理石板材的尺寸、平整度和角度的允許偏差，以及磨光板材的光澤度和外觀缺陷等，都提出了明確的要求。

（4）主要品種產(chǎn)地

大理石是以云南省大理市的大理城而命名的，所產(chǎn)云灰大理石、白色大理石、彩花大理石名揚(yáng)中外，是古今傳誦的大理石之鄉(xiāng)。大理石的各種花紋，是在其沉積、變質(zhì)過程中，由于一些礦物質(zhì)的浸染而形成的。

我國大理石主要產(chǎn)地除云南大理市外，還有山東、陜西、貴州、四川、安徽、江蘇、浙江、北京、遼寧、廣東、福建、湖北等地，遍布全國24個省市。

云南大理市的大理石品種繁多，石質(zhì)細(xì)膩，光澤柔潤，十分惹人喜愛，目前開采利用的主要有三類，即云灰大理石、白色大理石和彩花大理石。

① 云灰大理石。云灰大理石因其多呈云灰色或在云灰底色上泛起酷似天然云彩狀花紋而得名。

② 白色大理石。白色大理石潔白如玉、晶瑩純凈、熠熠生輝，故又稱蒼山白玉、漢白玉和白玉。它是雕刻、繪畫的好材料，同時又可制成優(yōu)美的建筑板材。

③ 彩花大理石。彩花大理石呈薄層狀，產(chǎn)于云灰大理石之間，是大理石中的精品，經(jīng)過研磨、拋光，便顯現(xiàn)出色彩斑斕、千姿百態(tài)的天然圖畫，為世界所罕見。

意大利的大理石可稱質(zhì)量上乘，品種花式多，產(chǎn)量高，暢銷于國際市場。我國一些要求高級裝飾的建筑物，也常采用意大利大理石作為飾面材料。

作為建筑裝修用飾面石材，對其強(qiáng)度、表觀密度、吸水率及耐磨性等不做具體規(guī)定，而以其外觀質(zhì)量、光澤度及顏色和花紋等作為主要評價和選擇指標(biāo)。大理石板材按外觀質(zhì)量分為一級和二級。

拋光的大理石板光澤可鑒、色彩絢麗、花紋奇異，具有極好的裝飾效果。少數(shù)質(zhì)地純正、雜質(zhì)少、比較穩(wěn)定耐久的大理石，如漢白玉、艾葉青等，可用于外墻飾面。外裝飾用的大理石板材，不必進(jìn)行拋光，因其光澤遇雨就會消失，故只要采用水磨光滑即可。

用大理石邊角料做成的碎拼大理石墻面或地面，格調(diào)優(yōu)美、亂中有序、別有風(fēng)韻，且造價低廉。大理石邊角余料可加工成尺寸相同的矩形、方形塊料，或鋸割成整齊而大小不一的正方形、長方形塊材，或鋸割成整齊的各種多邊形，稱為冰裂塊料，也可不經(jīng)鋸割而呈不規(guī)則的毛邊碎塊。碎拼大理石還可以點(diǎn)綴高級建筑物的庭院、走廊等部位，為建筑物增添色彩。

3.2.2　花崗石

花崗石原指由花崗巖加工的石料，這里所稱的花崗石是一個商品名稱，它包括所有可以作為飾面石材且以硅酸鹽礦物為主的火成巖（深成巖）。其主要礦物組成為長石、石英及少量暗色礦物和云母，其中長石含量為40%～60%，石英含量為20%～40%，花崗石多數(shù)結(jié)構(gòu)緊密，呈現(xiàn)美觀的自然構(gòu)造紋理，具有很強(qiáng)的裝飾性。

（1）花崗石結(jié)構(gòu)及主要化學(xué)成分

花崗石為全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石，按結(jié)晶顆粒的大小不同，分為細(xì)粒、中粒和斑狀等。其顏色和光澤取決于長石、云母及暗色礦物，常呈灰色、黃色、薔薇色及紅色等，以深色花崗石比較名貴。優(yōu)質(zhì)花崗石晶粒細(xì)而均勻，構(gòu)造緊密，石英含量多，云母含量少，不含黃鐵礦等雜質(zhì)，長石光澤明亮，沒有風(fēng)化跡象。

花崗石的化學(xué)成分隨產(chǎn)地不同而有所區(qū)別，但各種花崗石SiO2含量都很高，一般為67%～75%，故花崗石屬于酸性巖石。某些花崗石含微量放射元素，對這類花崗石應(yīng)避免用于室內(nèi)。花崗石的主要化學(xué)成分見表3-3。

（2）花崗石主要物理力學(xué)特性

① 密度大。表觀密度為2600～2800kg/m3。

② 結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度高。一般抗壓強(qiáng)度可達(dá)120～250MPa。

③ 吸水性小。孔隙率小，吸水率低。

④ 材質(zhì)堅(jiān)硬。肖氏硬度為80～100，耐磨性優(yōu)異。

⑤ 化學(xué)穩(wěn)定性好。不易風(fēng)化變質(zhì)，耐酸性很強(qiáng)。

⑥ 裝飾性好。花崗石色調(diào)鮮明，莊重大方，質(zhì)感堅(jiān)實(shí)，許多著名的紀(jì)念性建筑都選用了花崗石，如人民英雄紀(jì)念碑、人民大會堂等重要建筑。

⑦ 耐久性好。細(xì)粒花崗石使用年限可達(dá)500～1000年，粗粒花崗石可達(dá)100～200年。

⑧ 花崗石不耐火。因含大量石英，在573℃和870℃的高溫下石英均會發(fā)生晶態(tài)轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生體積膨脹，故火災(zāi)對花崗石會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。利用這一性質(zhì)，人們常用花崗石制作火燒板。

（3）花崗石板材的分類

由于天然花崗石使用部位不同，對其表面的加工方法要求也不同，常可分為五類。

① 剁斧板。表面粗糙，呈規(guī)則的條狀斧紋。多用于室外地面、臺階、基座等處。

② 機(jī)刨板。用刨石機(jī)刨成較為平整的表面，呈相互平行的刨紋。一般用于地面、臺階、基座、踏步等處。

③ 粗磨板。表面經(jīng)過粗磨，光滑而無光澤。常用于墻面、柱面、臺階、基座、紀(jì)念碑等處。

④ 火燒板。用氧氣焊槍等噴火，使花崗石表層爆裂剝落，形成表面粗糙的板材。常用于墻面、柱面、臺階、基座。

⑤ 磨光板。表面光滑，色澤鮮明，晶體裸露。磨光板再經(jīng)拋光處理后，即成為鏡面花崗石板材。因其具有色彩絢麗的花紋和光澤，故多用于室內(nèi)外地面、墻面、柱面等的裝飾，以及用作旱冰場地面、紀(jì)念碑等。

（4）主要產(chǎn)地

我國花崗石儲量豐富，主要產(chǎn)地有山東泰山和嶗山（人民英雄紀(jì)念碑取材于此）、四川石棉縣（毛主席紀(jì)念堂的臺基取材于此，為紅色花崗石）、湖南衡山、江蘇金山和焦山、浙江莫干山、北京西山、安徽黃山、陜西華山，以及福建、廣東、河南、山西、黑龍江等地也有出產(chǎn)。

花崗石肌理如圖3-2所示。現(xiàn)代建筑工程上通常采用干掛石材的施工工藝安裝墻柱面、構(gòu)筑物花崗石面板，采用水泥粘貼的方式鋪貼花崗石地面。

3.2.3　石灰?guī)r

石灰?guī)r的主要礦物組成為方解石。常含有少量黏土、二氧化硅、碳酸鎂及有機(jī)物質(zhì)等。當(dāng)雜質(zhì)含量高時，則過渡為其他巖石，如黏土含量為25%～60%時稱為泥灰?guī)r，碳酸鎂含量為40%～60%時稱為白云巖。石灰?guī)r的構(gòu)造有致密、多孔和散粒等多種。松散土狀的稱為白堊，其組成幾乎完全是碳酸鈣，是制造玻璃、石灰、水泥的原料；多孔的如貝殼石灰?guī)r可用于保溫建筑的墻體；密實(shí)的即普通石灰?guī)r。

各種致密石灰?guī)r表觀密度一般為2000～2600kg/m3，相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度為20～120MPa。如黏土雜質(zhì)含量超過30%～40%，則其抗凍性、耐水性顯著降低。含二氧化硅的石灰?guī)r，硬度高、強(qiáng)度大、耐久性好。純石灰?guī)r遇稀鹽酸立即起泡發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用這一性質(zhì)可以制作石材浮雕；致密的硅質(zhì)及鎂質(zhì)石灰?guī)r則很少起泡。

石灰?guī)r的顏色隨所含雜質(zhì)而不同。含黏土或氧化鐵等雜質(zhì)，使石灰?guī)r呈灰色、黃色或薔薇色。若含有機(jī)物質(zhì)碳（C），則顏色呈深灰色乃至黑色。

石灰?guī)r分布極廣，開采加工容易，常作為地方材料，廣泛用于基礎(chǔ)、墻體及一般砌石工程。石灰?guī)r加工成碎石，可用作碎石路面及混凝土集料。石灰?guī)r不能用于酸性或含游離二氧化碳較多的水中，因方解石易被侵蝕溶解。

3.2.4　砂巖

砂巖是母巖碎屑沉積物被天然膠結(jié)而成，其主要成分是石英，有時也含少量長石、方解石、白云石及云母等。砂巖產(chǎn)地分布極廣，我國樂山大佛所在的樂山就是砂巖山體，進(jìn)口砂巖以澳大利亞和新西蘭產(chǎn)的砂巖最為著名。

根據(jù)膠結(jié)物的不同，砂巖又分為：由二氧化硅膠結(jié)而成的硅質(zhì)砂巖，常呈淡灰色或白色；由碳酸鈣膠結(jié)而成的鈣質(zhì)砂巖，呈白色或灰色；由氧化鐵膠結(jié)而成的鐵質(zhì)砂巖，常呈紅色，由黏土膠結(jié)而成的黏土質(zhì)砂巖，呈灰黃色。

砂巖的性能與膠結(jié)物種類及膠結(jié)的密實(shí)程度有關(guān)。密實(shí)的硅質(zhì)砂巖堅(jiān)硬耐久，耐酸，性能接近于花崗巖，可用于紀(jì)念性建筑及耐酸工程。鈣質(zhì)砂巖有一定的強(qiáng)度，加工較易，是砂巖中最常用的一種，但質(zhì)地較軟，不耐酸的侵蝕。鐵質(zhì)砂巖的性能較差，其中膠結(jié)密實(shí)者，仍可用于一般建筑工程。黏土質(zhì)砂巖的性能較差，易風(fēng)化，長期受水作用會軟化，甚至松散，在建筑中一般不用。

由于砂巖的膠結(jié)物和構(gòu)造的不同，其性能波動很大，抗壓強(qiáng)度為5～20MPa。同一產(chǎn)地的砂巖，性能也有很大差異。

知識鏈接：

干熱巖系統(tǒng)技術(shù)

干熱巖是一種清潔的可再生的特殊地?zé)豳Y源，是一種儲量巨大的新型能源。干熱巖是一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要為變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體，普遍埋藏于距地表2～6km的深處，其溫度范圍在150～650℃。干熱巖的熱能賦存于巖石中，較常見的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長巖以及花崗巖小丘等。干熱巖作為一種地?zé)豳Y源，屬于溫度高于150℃的高溫地?zé)豳Y源，而且其性質(zhì)和賦存狀態(tài)有別于蒸汽型、熱水型、地壓型和巖漿型的地?zé)豳Y源。現(xiàn)階段來說，干熱巖地?zé)豳Y源是專指埋深較淺、溫度較高、有開發(fā)經(jīng)濟(jì)價值的熱巖體。更重要的是，干熱巖資源的特性使其擁有了巨大的開發(fā)利用潛力，并有可能成為我國關(guān)停小火電廠后國家電網(wǎng)能量補(bǔ)充的重要渠道，干熱巖電廠也必將會成為我國國家電網(wǎng)中不可或缺的重要部分。

利用干熱巖發(fā)電已有成功模式。經(jīng)過多年研究與探索，美國、法國、德國、日本、意大利和英國等科技發(fā)達(dá)國家已經(jīng)掌握了干熱巖發(fā)電的基本原理和基本技術(shù)。干熱巖深井系統(tǒng)可用作智能城市建筑規(guī)劃中住宅小區(qū)的天然供冷、采暖之用。據(jù)有關(guān)部門研究計算，每眼干熱巖深井可以保障10000m2建筑面積的供冷、供暖之用。干熱巖深井系統(tǒng)是傳統(tǒng)水/地源熱泵系統(tǒng)的升級換代，可以有效解決無熱力管網(wǎng)地區(qū)的室溫自動調(diào)節(jié)。

我國目前成熟的干熱巖調(diào)查技術(shù)表明，高熱流區(qū)均處于板塊構(gòu)造帶或構(gòu)造活動帶，這些區(qū)域是干熱巖賦存的集中區(qū)。在我國，滇藏、東南沿海、京津冀、環(huán)渤海等地區(qū)具備這樣的條件，已有的地質(zhì)勘探工作也表明，這些區(qū)域分布有范圍較大的火山巖體，說明我國具備干熱巖地?zé)豳Y源形成的區(qū)域構(gòu)造條件。據(jù)初步估算，我國主要高熱流區(qū)的熱儲資源相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤 516 億噸。東南沿海、京津冀、環(huán)渤海等地區(qū)均是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展速度快，面臨的環(huán)境壓力大，電力需求旺盛，利用干熱巖發(fā)電可以收獲經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面的成果。

3.2.5　廣場地坪和庭院小徑路面用石材

廣場地坪和庭院小徑路面用石材，通常采用規(guī)則或不規(guī)則的石板、方石、條石、馬蹄石、蘑菇石、文化石、卵石等鋪砌。這些石材要求堅(jiān)實(shí)耐磨、抗凍、抗沖擊性要好。當(dāng)采用平毛石（上下兩個面平行的塊石）、馬蹄石、蘑菇石、文化石、卵石鋪筑庭院小徑，可以巧妙地利用石材的色彩和外形，鑲拼成各種圖案，或別具匠心，使材料、設(shè)計和環(huán)境達(dá)到和諧統(tǒng)一，從而獲得意想不到的藝術(shù)效果。

3.2.6　天然石材選用原則

由于天然石材自重大，運(yùn)輸不方便，故在建筑工程中，為了保證工程的經(jīng)濟(jì)合理，在選用石材時必須考慮以下幾點(diǎn)。

① 經(jīng)濟(jì)性。盡量就地取材，縮短運(yùn)距，減輕勞動強(qiáng)度，降低材料及施工成本。

② 強(qiáng)度與耐久性。石材的強(qiáng)度與其耐久性、耐磨性、抗沖擊性等性能密切相關(guān)。因此應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性及建筑物所處環(huán)境，選用足夠強(qiáng)度的石材，以保證建筑物的耐久性。

③ 裝飾性。用于建筑物飾面的石材，選用時必須考慮其色彩及天然紋理與建筑物周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，充分體現(xiàn)建筑物的藝術(shù)美。

當(dāng)前，世界各國采用的天然巖石飾面板材，一般均以標(biāo)準(zhǔn)厚度20mm的為主，但西方一些國家也大量生產(chǎn)厚度為12～15mm的天然石板，特別是大理石板材。

另外，近年來國外還出現(xiàn)了石材與塑料或鋁材相結(jié)合的復(fù)合板材產(chǎn)品，即將大理石薄板背面粘以泡沫聚酯或鋁質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)材料及玻璃纖維棉氈等，形成具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱特性的復(fù)合板材。