家用天然石材论文.docx
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家用天然石材论文
中文摘要
天然石材是从天然岩体中开采出来加工而成的一种板材。
天然岩体的性质取决于组成岩体的造岩矿物。
要了解目前普通家庭常用的天然石材，就必须要从它们的造岩矿物和结构开始。
目前市场上主要的天然石材有花岗石——其特点是硬度大、耐压、耐火和耐腐蚀，可用于居家中的各种台面；大理石——天然大理石的特点是组织细密、坚实、耐风化、色彩鲜明，但硬度不大、抗风化能力差、价格昂贵，容易失去表面光泽。
本文从天然石材的基本物质组成、物理性质、化学成分和放射性问题四个方面阐述了家庭装修天然建筑石材的特性、科学选材和利用，在此基础上提出一些辨别技巧。
关键词:
大理石花岗石岩石特征物理性质
Abstract
Thenaturalrockisdecidedbytherock-formingmineral.Ifwewanttoknowthenaturalrockwhichourordinaryfamilycommonlyused,wemuststudytherock-formingmineralfirst.Wecouldbeabletograspthenaturalstonematerial’sphysicsandthechemicalpropertyextremelywell,thushastheselectivepurchase.Suchasthelightfacesstructure,thematerialcompositionandthechemicalcomposition,aswellaseachkindofharmcomponentinthestonematerialanditsrelationswiththehumanbodyhealth.Thenchoicesuitsyourselfsinkableandreasonable,ifyoucandothisyoucouldachieveextremelysatisfaction.
Atpresentinthemarket,thenaturalgraniteandthenaturalmarblearethemainnaturalstonematerials.Thenaturalgranite--naturalgraniteisonekindofplatefromthenaturalrockmass,themaincharactersisitsgreatdegreeofhardness,thepressureresistance,fireproofanditsanti-corrosive,itcanbeusedineachkindoffloorinhome.Thenaturalmarble--naturalmarblecharacteristicisthecloseform,solid,theweatherresistance,thecolorisbright,butdegreeofhardnessnotbig,badanti-windability,thepriceisexpensive,easytolosethevarnish.
Thisarticlestudiesthenaturalgraniteandthenaturalmarblestonematerialandintroducessomemainpointsinpurchase.
Keywords:
MarbleRockCharacterPhysicalProperties
目录
0前言…………………………………………………………………………5
1花岗石和大理石主要组成和物理性质…………………………6
1.1常见天然石材主要造岩矿物………………………………………6
1.2天然石材的物理性质…………………………………………………6
1.2.1颜色和花纹…………………………………………………………6
1.2.2光泽度………………………………………………………………6
1.2.3天然石材的耐久性…………………………………………………7.
1.2.4机械强度……………………………………………………………7
1.2.5放射性………………………………………………………………7.
2常见饰面石材的岩石特征……………………………………………8
3商业中的大理石类与花岗石…………………………………………10
4天然石材购买时常见的问题…………………………………………11
5饰面石材的购买…………………………………………………………12
6结论与设想…………………………………………………………………13
收获体验及谢辞…………………………………………………………13
附录1…………………………………………………………………………14
附录2…………………………………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………………16
0前言
随着生活水平的提高，人们对天然石材的购买呈现出上涨趋势，但是普通百姓对天然石材的了解非常微薄，地质界对岩石的研究也无法与市场很好的结合起来，人们往往只会因为花纹的美丽，颜色的鲜艳而高价购买了不适合自己家用的天然石材，比如前一阵子，石材与“放射性、辐射”常常联系在一起，让许多想用石材的人因为“石材放射性”望而却步，已使用石材的人更是如坐针毡，这正是人们对天然石材的了解不够而造成的。
如何科学地来认识、选购和利用天然石材是很有实际意义的。
目前，天然石材还没有一个统一的分类方案，往往是根据人们的使用习惯来划分，如建筑部门按其用途分为一般建筑石材、装饰性建筑石材和天然骨料；地矿部门按其岩石成分划分为粘土岩型、硅酸盐岩型和碳酸盐岩型；加工行业按其加工性能还可分为硬石材和软石材。
本文主要研究常用建筑部门装饰性建筑天然石材。
在商业上，天然饰面石材分为花岗石、大理石和板石。
按《天然饰面石材术语》标准（GB/T13890）：
在商业上，花岗石是指以花岗岩为代表的一类装饰石材，包括各类岩浆岩和花岗质的变质岩，一般质地较硬；大理石是指以大理岩为代表的一类装饰石材，包括碳酸盐岩和与其有关键的变质岩，主要成份为碳酸盐矿物，一般质地较软。
在习惯上我们把主要成份为二氧化硅和硅酸盐的饰面石材统称为花岗石，把主要成份为碳酸盐矿物的石材叫做大理石。
因此，花岗石与花岗岩，大理石与大理岩在此意义下是不同的两组概念。
作为石材开采的各类岩浆岩有花岗岩、安山岩、辉绿岩、绿长岩、片麻岩等都为花岗石。
在北京建材市场的调查中我发现了几个有代表性的花岗石品种，如北京白虎涧的白色花岗石是花岗岩，济南青是辉长岩，而青岛的黑色花岗石则是辉绿岩。
作为石材开采的各类大理石有大理岩、白云岩、灰岩、砂岩等。
如我国著名的汉白玉就是北京房山产的白云岩，云南大理石则是产于大理县的大理岩。
另外，这些天然石材不同于常见的地板砖瓷片等砖材，后者是由砂岩颗粒和泥烧制而成，不是天然石材，挑选时要格外注意。
本文主要从天然石材的基本物质组成、物理性质、化学成分和放射性问题四个方面阐述了家庭装修天然建筑石材的特性、科学选材和利用，在此基础上提出一些辨别技巧。
1花岗石和大理石主要组成和物理性质
1.1常见天然石材主要造岩矿物
自然界有两千种以上的矿物，常见岩石的主要组成矿物叫做造岩矿物。
造岩矿物和结构特征决定了岩石的性能，要了解花岗石与大理石的就必须先从它们的造岩矿物开始。
像花岗石这种硅酸盐岩类的岩石和大理石这种碳酸盐岩类的岩石，造岩矿物最常见的是石英、长石、云母、角闪石、方解石和白云石等，现分别简单介绍如下：
“石英：
石英在自然界中分布广泛，纯石英是无色透明的，具玻璃光泽，断口成贝壳状，硬度为7，它是组成花岗石的一种主要成分。
长石：
按照化学成分，长石可分为斜长石（钙钠长石）和碱性长石（钾钠长石），其中碱性长石中的正长石具有淡红色玻璃状光泽，斜长石是钠长石和钙长石的混合物。
长石的硬度为6—6.5，是花岗石的主要成分。
云母：
常见的有黑云母和白云母，黑云母常呈黑色，并带有橙黄、淡红或淡绿的色彩，而白云母有着明亮的色彩，是透明的薄片。
白云母作为一种造岩矿物，存在于花岗岩的成分中。
角闪石：
角闪石对很多深成岩——黑花岗石、闪绿石及其它岩石来说，是一种标准矿物。
角闪石的硬度为5—6，通常呈暗灰—黑色，并带有淡绿色或是褐色的色泽。
除了这些矿物外还有方解石、白云石等，它们都是大理岩的主要造岩矿物”[1]。
1.2天然石材的物理性质
造岩矿物的化学成分和特点，决定了它们的物理性质，物理性质又是天然石材特征的本质属性，是选购天然石材的重要指标，它们分别是天然石材的颜色、花纹、光泽度、耐久度和机械强度等。
1.2.1颜色和花纹
天然石材的颜色和花纹是非常重要的，是构成石材以及成型板材装饰性能的重要因素之一。
许多人们尤其是消费者，最关心的就是颜色和花纹了。
“天然石材的颜色是石材中的矿物对自然光的吸收和反射出的色彩，概括起来可分为原生色和次生色两类。
原生色是构成石材的造岩矿物本身呈现的颜色；次生色是指石材经过后生作用或氧化作用而产生的颜色或呈现的彩色薄膜。
它是由原生色的后生变化而形成的。
因此，原生色在一定范围内均匀稳定，而次生色则变化较大。
作为装饰板材的石材，一般要求颜色均匀一致，鲜艳夺目，雅致美观，并在一定范围内相对稳定，拼接性能好”。
1.2.2光泽度
它是判断天然石材质量好坏的重要指标，“光泽度又称为亮度，是指石材加工抛光后表面所反映出的光泽强度，或对可见光的反射能力。
光泽度的强弱除了受加工技术和磨料选择两个因素的影响外，重要的还取决于石材造岩矿石的结构构造、矿物成分、化学成分等。
一般石材颜色深，矿物成分单一，结晶程度高，其光泽度就强，反之光泽度弱”。
1.2.3天然石材的耐久性
耐久性是衡量石材优劣的又一个重要因素。
“耐久性包括抗风化性、抗气候性、抗冻性、抗热性和耐火性等。
”在我国南方酸雨较强的地区可加速风化作用，冷冻和日照时间也能加速风化作用，从而使岩石崩解、开裂和剥落，所以在选择铺路石、水利工程、桥墩等用料以及房屋地面工程建筑用料时，特别要注意石材的抗风化性。
而在天然石材中，花岗岩和同类岩石的抗风化性能最佳。
1.2.4机械强度
“天然石材的力学性质称之为机械强度。
主要是指抗压强度、抗拉强度和抗折强度等，一般花岗岩类的石材机械强度最好，板石类材料次之，大理石类石材的机械强度较差。
就抗压强度讲，细粒结构的石材高于粗粒结构的石材；就抗折强度讲，一般是等粒状结构的石材高于不等粒状结构的石材。
”[2]
1.2.5放射性
“石材产品的放射性来源于地壳岩石中所含的天然放射性核素，这些放射性核素在不同种类岩石中的平均含量有很大差异，在大理石等碳酸盐岩石中含量较低；在岩浆岩中，随岩石酸性增加，其放射性核素的平均值含量有规律地增加，相对于大理石，花岗岩的放射性核素含量就比较高。
”[3]
2000年，国家出台了《建筑材料放射性卫生防护标准》（见附表1），重新规定建筑材料分为三类：
A类产品其产销和使用范围不受限制；B类产品不可用于建筑物（如住宅、厂房、公共生活用房等），但可用于构筑物（如围墙、门楼、亭、阁、游廊、牌坊、天井、水塔、烟囱、电杆、堤坝、道路、囤仓等）；C类产品须限制其销售，只可用于居民点以外的路基、涵洞、水坝、海堤和埋入地下的管道工程等构筑物。
也就是说，B、C类石材产品均不应用于家庭、办公室的室内装修。
总体而言，我国石材市场上80％的石材样品属于可以在任何场合使用的A类石材。
其中还有一部分石材的放射性含量极低，甚至比一般的水泥地面、砖的放射性含量还低，在室内使用这种石材，可以使室内总辐射降低，具有环保作用。
当然，也不能否认确实有部分品种放射性水平与标准要求的A类产品偏高，这与石材取自的矿山有关。
对此，只要合理选用石材，就不用担心其对人体健康的危害。
2常见饰面石材的岩石特征
在了解了花岗石、大理石这些常见饰面石材的主要造岩矿物及它们的特性之后我们就可以来认识它们的岩石特征。
花岗石类饰面石材按其岩石成因是以岩浆岩为主，大理石类则以变质岩为主，而板石绝大部分为变质岩，少量为沉积岩。
（见附表2）
花岗石类主要的岩石种类是花岗岩。
花岗岩是花岗石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。
花岗岩一般为浅色，多为灰、灰白、浅灰、红、肉红等（见图2.1）。
化学成分特点是含二氧化硅大于65%，氧化铁、氧化镁一般小于2%，氧化钙小于3%。
矿物成分主要为硅铝浅色矿物为主，铁镁暗色矿物较少。
花岗岩的底色主要取决于长石，一般呈肉红、淡红、灰白、浅黄等。
当长石色调鲜艳，没有或极少量深色矿物时，就形成了装饰性相当好的花岗石。
钾长石通常呈肉红色，斜长石呈深浅不同的灰白色，所以斜长石居多时，岩石就呈现深浅不同的灰白色。
花岗岩中的暗色矿物（黑云母、普通辉石、角闪石等）对花岗岩的颜色有重要影响，不含深色矿物的花岗岩称为白岗岩。
[4]
图2.1颜色鲜艳的花岗岩地板砖
除了花岗岩是花岗石类的主要品种外，正长岩、辉绿岩、玄武岩等也都是非常重要的花岗石，在此就不一一介绍。
大理石类主要的岩石种类大理岩和石灰岩。
大理岩属变质岩，通常为白色、浅白色、灰白色。
（见图2.2）呈细粒至粗粒变晶结构、块状构造，主要矿物成分为方解石、白云石，有少量石英和长石等。
大理岩是我国大理石矿床主要来源，许多名贵品种的大理石都产自大理岩，如汉白玉、蜀白玉、雪花白等。
石灰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。
主要矿物成分为方解石，次要为白云石、还常见有粘土、石英、长石、海绿石、铁的氧化物等。
石灰岩分布极广，我国的华北、西南、华东等20多个省市都有大面积出露。
图2.2大理石
板石类主要有板岩和千枚岩。
板岩是泥质、粉沙质或中酸性凝灰质变质而成，具特征的板状构造，破裂面平整，暗淡无光，主要矿物为粘土类（水云母、高岭石、蒙脱石）和微细的石英、长石等。
千枚岩与板岩同为泥质、粉沙质或中酸性凝灰质变质而成。
变质程度比板岩稍高，空间上常与板岩共生并相互过渡。
一般呈浅色，具有明显的丝绢光泽，面上常有波状起伏，形成皱纹状，为千枚构造。
（见图2.3）
图2.3板岩
3商业中的大理石类与花岗石
工艺上花岗石属于硬石材。
花岗岩有着不同的色彩：
灰色、玫瑰色、红色及其它颜色等。
由于造岩矿物的差异花岗岩的纹理多呈斑点状。
（见图3.1）
图3.1斑点状花纹的花岗石
花岗岩是岩浆岩中最坚固、最稳定、色彩最多的岩石，其性能不但优于大理石类，而且优于其他岩石。
目前作为饰面石材的岩浆岩，有80%左右是花岗岩类，10%左右为辉长岩类，其他岩石为数不多。
花岗石的岩石性能稳定，变形极小，能保持加工后的精度，耐磨性强，耐用性高，硬度大，耐酸，耐碱，耐盐。
因此得到广泛应用，在饰面石材中越来越受到人们的欢迎。
（见图3.2）
细粒和中粒花岗岩的强度很高，抗压强度达3000kg/m2，粗粒的花岗岩抗压强度极限是1000—1500kg/m2。
花岗岩的硬度约为7，抗磨强度很高，故广泛应用于公用建筑和构造物的饰面上。
在住宅建筑中，则常用于入口的饰面上或者整体橱柜的面台上。
大理石属于中硬石材，其主要造岩矿物是方解石和白云石，不含杂质的纯净大理石十分稀见。
大理石的极限抗压强度随其组成晶体的大小而变动。
大颗粒的变种强度较小，约700kg/m2，但小颗粒的强度极限却为1500kg/m2。
[5]
图3.2北京市场上的天然大理石
4天然石材购买时的常见问题
在选择购买天然石材时，常会碰见一些问题，主要是天然石材是否会退色和使用寿命问题。
大理石会退色，因为大理石主要由方解石、白云石等矿物构成，且常以前者居多。
方解石和白云石都具有碳酸根离子，它比较活泼，易与空气中的二氧化硫作用形成石膏，呈浑浊的微粒状。
方解石易与水作用，形成溶解于水的碳酸氢钙，在水分失去后又变成碳酸钙方解石（石灰岩地区的溶洞、石笋、石钟乳就是这样形成的），经过这些变化后，大理石抛光板材原来的磨光面已经不复存在，因此外墙饰面，特别是露天石材不宜选择大理石就是这个原因，作为外墙饰面的大理石一般经过两三年颜色就要淡化。
相较于大理石类来讲，花岗石可以说是永不退色，但从长远来看，花岗石还是要退色的，只不过是时间而已。
前面已经了解了花岗石以硅酸盐矿物为主，硅氧四面体是硅酸盐的基本结构单位，性质相当稳定，耐酸性强、难溶解、耐风化、不变色性好，不象大理石类那样与空气中的酸作用，形成云雾状的石膏微粒附着在其表面使其退色。
饰面石材的使用时间长短也是人们关心的问题。
磨光板材的应用还是近几十年的事情，到底他的寿命有多长还没有一个确切的数据提供，可以大致认为如果它失去了饰面作用，颜色花纹光泽退化了就是寿终正寝了。
但是只要注意保养，也是可以延长石材的使用寿命的。
另外，石材是否为天然的，是否为染色过的，也是人关心的问题。
“染色石材颜色艳丽，但不自然，主要是光泽度方面；
在板的断口处可看到染色渗透的层次，有时需用利器磨边才有可能看到；
染色石材一般采用石质不好、孔隙度大、吸水率高的石材，用敲击法即可辨别，天然石材一般声音清脆响亮；
涂机油以增加光泽度的石材其背面有油渍感；
涂膜的石材虽然光泽度高，但膜的强度不够，易磨损、对光看有划痕；
涂蜡以增加光泽度的石材，用火柴或打火机一烘烤，蜡面即失去，现出本来面目”。
[6]
5饰面石材的购买
近几年来，总的来说，花岗石中低档板材价格下降，如较有代表性的福建603[G3503]花岗石板材，93年北京售价为160元/m2，95年为100元/m2，98年降为70元/m2。
其他中低档板材价格虽然下降幅度没有那么大，但普遍有下降。
高档花岗石板材变化不大。
大理石类板材，由于前几年花岗石热而忽视了大理石矿山开发与建设，不少老矿山如北京房山汉白玉，辽宁丹东绿都濒临枯竭，而大理石装饰仍有相当的需求量，所以近几年价格有所上涨。
进口板材的价格则普遍有所降低。
在家庭装修中，我个人也体会到了一些购买天然石材的小窍门，简单介绍如下：
1．天然石材色泽不均匀，且易出现瑕疵，所以在选材上要尽量选择色彩协调的，并注意分批验货时最好逐块比较，而且还应检查一批次板材的花纹、色彩是否一致，一批板材不能有很大的色差，否则将会影响铺装后的效果。
2．由于开采工艺复杂，往往又经过长途运输，所以大幅面石材最易裂缝，尤其是1m*1m的板材，甚至断裂，这也是选材时要注意的重点。
3．石材板材的外观质量主要通过目测来检查，优等品的石材板材不允许有缺棱、缺角、裂纹、色斑、色线及坑窝等质量缺陷，其他级别石材板材允许有少量缺陷存在，级别越低，允许值就越高。
而且优等品的板材，长、宽偏差小于l毫米、厚度小于0.5毫米、平面极限公差小于0.2毫米、角度误差小于0.4毫米。
4.另外，装修前最好对石材进行检测。
其实在发达国家，室内放射性检测早已成为常规。
据了解，美国在新居交付使用时都需要进行室内放射性污染检测。
为了防止居室的放射性污染，建议您在装修前最好先检测所用石材，如墙面、地砖和矿渣水泥的放射性是否超标，装修后的居室检测氡气、甲醛浓度是否超标，如果发现问题及时处置。
做到这些，您的居室装修工程不仅提高了生活品位，而且保证了健康，使您的家居装修工程成为一项无放射性污染的绿色装修工程。
检测时您一定要请持有国家技术监督局颁发的“CMA国家级分析测试资格证书”和国家环保局颁发的“环境影响评价甲级证书”的专门检测机构，它们可以利用先进的检测仪器，上门为您进行家居装饰材料放射性污染和室内有害气体——氡气、甲醛浓度的检测，并根据检测结果，向您提供国家技术监督局分析测试资格认证的CMA分析测试情况报告。
全国各地区测试部门的具体情况也许有所差别，但一定要有技术监督及环保部门颁发的相关证书才有资格检测。
关于室内氡浓度各国均有严格的标准，国家技术监督局和卫生部就颁布的《住房内氡浓度控制标准》，规定新建的建筑物中每立方米空气中氡浓度的上限值为100贝克，已使用的旧建筑物中每立方米空气中氡的浓度为200贝克[7]。
美国室内空气标准：
氡的平均水平是0.15WL；住房和学校氡的阈值是0.01WL；企业用房内氡的阈值是0.03WL。
国际放射防护委员会也对此做出规定：
新建住宅内氡的上限值是0.027WL。
如果经检测您的居室污染超标，您也不必惊慌，因为室内污染超标可以有对策。
比如氡气超标可以选购防氡净化仪，不但可以降低氡气浓度，还可释放负氧离子，或者涂上防氡涂料。
而甲醛主要存在于劣质胶、漆当中，采用空气净化器或通风也可降低甲醛浓度。
总之，了解居室的放射性程度，找出污染原因，并及时采取相应措施加以消除，从而将危害减小到最低限度。
6结论与设想
天然花岗石与大理石的美观与高雅深受人们的喜爱，在选择购买之前，最好先弄明白什么是天然石材，以及怎样去辨别染色的石材与天然花纹的石材。
本文只是从天然石材的造岩矿物、它们的物理性质和岩石特征上讨论了天然石材的特点，并简单介绍了现在市面上的大理石与花岗石特点。
收获体验及谢辞
做研究非常不容易，有些了解了老师们和研究生们的辛苦，想研究出些东西来不是随便上网络上一搜就能得到的。
事情亲历亲为的感觉是最棒的。
非常感谢指导老师刘老师的热情帮助，刘老师认真负责，对学生的每次执导都尽心尽力，也非常注意与学生联系，以了解论文的研究进度，非常感谢！
附录1
样品名称
镭
钍
钾
类别
样品名称
镭
钍
钾
类别
珍珠花
27.5
82.2
1326.0
A
南非红
49.8
142.6
1328
B
万山红
28.0
27.7
1018.0
A
三宝红
71.8
128
1545
B
孔雀绿
27.5
48.7
1275.2
A
济南青
5.5
4.3
131.1
A
印度红
218.9
280.1
1238.0
C
文登白
40.6
21.1
978
A
五一红
247.6
247.6
1316.3
B
五莲花
145.5
315
1309
B
桂林红
241.2
246.9
1549.2
C
玫瑰红
143.2
182.5
1310
B
罗源红
80.8
96.4
1446.0
C
台山红
109.1
173.8
1338
B
石岛红
85.6
182.0
1444.0
B
杜鹃绿
483.7
792.6
3313
超过C
枫叶红
107.8
108.6
1260.3
B
西丽红
92.3
105.6
1362
A
将军红
11.4
40.1
1473.0
A
芩溪红
96.4
109.5
1273
B
杜鹃红
470.8
910.4
3054.7
超过C
川红
119
184
1395
B
泰山红
90
83.2
1104
A
惠东红
138.5
175
1468
B
鲁锦花
119.5
157.2
1282
B
山峡红
57.5
208
1400
B
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