3.2　建筑常用饰面石材

我国建筑装饰用饰面石材资源丰富，主要为大理石和花岗石。

3.2.1　大理石

大理石是指变质或沉积的碳酸盐类的岩石，如大理岩、白云岩、灰岩、砂岩、页岩和板岩等。

（1）大理石的主要化学成分

大理石的主要化学成分见表3-2。

（2）大理石的物理力学特性

① 结构致密，抗压强度高。一般强度可达100～150MPa，表观密度在2700kg/m3左右。

② 质地致密，而硬度不大。肖氏硬度在50左右，故大理石较易进行锯解、雕琢和磨光等加工。

③ 装饰性好。大理石一般均含多种矿物，常呈多种色彩组成的花纹。抛光后光洁细腻，如脂似玉，纹理自然，惹人喜爱，纯净的大理石为白色，称为汉白玉，纯白和纯黑的大理石属于名贵品种。

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。一般使用年限为40～100年。

⑦ 抗风化性较差。大理石主要化学成分为碱性物质——CaCO3，易被酸侵蚀，故除个别品种（如汉白玉、艾叶青等）外，一般不宜用作室外装修，否则会受酸雨以及空气中酸性氧化物（如CO2、SO2等）的作用，遇水形成酸类侵蚀，从而失去表面光泽，甚至出现斑点等现象。

（3）大理石板材规格

经矿山开采出来的天然大理石块称为大理石荒料，荒料形状应为正方形或矩形六面体，如图3-1所示。大理石荒料经锯切、研磨、抛光及切割后就成为大理石饰面板材。石材的出材率是指1m3荒料所生产的石板成品的平方米数，以厚度为20mm的板材计。

大理石以其磨光加工后所显示的花色、特征及石材产地来命名。大理石饰面板有正方形及矩形两种，其标准规格为600mm×600mm，进口石材一般约为1600mm×2500mm磨光大板，按设计要求锯解。

按照标准规定，对大理石板材的尺寸、平整度和角度的允许偏差，以及磨光板材的光泽度和外观缺陷等，都提出了明确的要求。

（4）主要品种产地

大理石是以云南省大理市的大理城而命名的，所产云灰大理石、白色大理石、彩花大理石名扬中外，是古今传诵的大理石之乡。大理石的各种花纹，是在其沉积、变质过程中，由于一些矿物质的浸染而形成的。

我国大理石主要产地除云南大理市外，还有山东、陕西、贵州、四川、安徽、江苏、浙江、北京、辽宁、广东、福建、湖北等地，遍布全国24个省市。

云南大理市的大理石品种繁多，石质细腻，光泽柔润，十分惹人喜爱，目前开采利用的主要有三类，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状花纹而得名。

② 白色大理石。白色大理石洁白如玉、晶莹纯净、熠熠生辉，故又称苍山白玉、汉白玉和白玉。它是雕刻、绘画的好材料，同时又可制成优美的建筑板材。

③ 彩花大理石。彩花大理石呈薄层状，产于云灰大理石之间，是大理石中的精品，经过研磨、抛光，便显现出色彩斑斓、千姿百态的天然图画，为世界所罕见。

意大利的大理石可称质量上乘，品种花式多，产量高，畅销于国际市场。我国一些要求高级装饰的建筑物，也常采用意大利大理石作为饰面材料。

作为建筑装修用饰面石材，对其强度、表观密度、吸水率及耐磨性等不做具体规定，而以其外观质量、光泽度及颜色和花纹等作为主要评价和选择指标。大理石板材按外观质量分为一级和二级。

抛光的大理石板光泽可鉴、色彩绚丽、花纹奇异，具有极好的装饰效果。少数质地纯正、杂质少、比较稳定耐久的大理石，如汉白玉、艾叶青等，可用于外墙饰面。外装饰用的大理石板材，不必进行抛光，因其光泽遇雨就会消失，故只要采用水磨光滑即可。

用大理石边角料做成的碎拼大理石墙面或地面，格调优美、乱中有序、别有风韵，且造价低廉。大理石边角余料可加工成尺寸相同的矩形、方形块料，或锯割成整齐而大小不一的正方形、长方形块材，或锯割成整齐的各种多边形，称为冰裂块料，也可不经锯割而呈不规则的毛边碎块。碎拼大理石还可以点缀高级建筑物的庭院、走廊等部位，为建筑物增添色彩。

3.2.2　花岗石

花岗石原指由花岗岩加工的石料，这里所称的花岗石是一个商品名称，它包括所有可以作为饰面石材且以硅酸盐矿物为主的火成岩（深成岩）。其主要矿物组成为长石、石英及少量暗色矿物和云母，其中长石含量为40%～60%，石英含量为20%～40%，花岗石多数结构紧密，呈现美观的自然构造纹理，具有很强的装饰性。

（1）花岗石结构及主要化学成分

花岗石为全晶质结构的岩石，按结晶颗粒的大小不同，分为细粒、中粒和斑状等。其颜色和光泽取决于长石、云母及暗色矿物，常呈灰色、黄色、蔷薇色及红色等，以深色花岗石比较名贵。优质花岗石晶粒细而均匀，构造紧密，石英含量多，云母含量少，不含黄铁矿等杂质，长石光泽明亮，没有风化迹象。

花岗石的化学成分随产地不同而有所区别，但各种花岗石SiO2含量都很高，一般为67%～75%，故花岗石属于酸性岩石。某些花岗石含微量放射元素，对这类花岗石应避免用于室内。花岗石的主要化学成分见表3-3。

（2）花岗石主要物理力学特性

① 密度大。表观密度为2600～2800kg/m3。

② 结构致密，抗压强度高。一般抗压强度可达120～250MPa。

③ 吸水性小。孔隙率小，吸水率低。

④ 材质坚硬。肖氏硬度为80～100，耐磨性优异。

⑤ 化学稳定性好。不易风化变质，耐酸性很强。

⑥ 装饰性好。花岗石色调鲜明，庄重大方，质感坚实，许多著名的纪念性建筑都选用了花岗石，如人民英雄纪念碑、人民大会堂等重要建筑。

⑦ 耐久性好。细粒花岗石使用年限可达500～1000年，粗粒花岗石可达100～200年。

⑧ 花岗石不耐火。因含大量石英，在573℃和870℃的高温下石英均会发生晶态转变，产生体积膨胀，故火灾对花岗石会产生严重的破坏。利用这一性质，人们常用花岗石制作火烧板。

（3）花岗石板材的分类

由于天然花岗石使用部位不同，对其表面的加工方法要求也不同，常可分为五类。

① 剁斧板。表面粗糙，呈规则的条状斧纹。多用于室外地面、台阶、基座等处。

② 机刨板。用刨石机刨成较为平整的表面，呈相互平行的刨纹。一般用于地面、台阶、基座、踏步等处。

③ 粗磨板。表面经过粗磨，光滑而无光泽。常用于墙面、柱面、台阶、基座、纪念碑等处。

④ 火烧板。用氧气焊枪等喷火，使花岗石表层爆裂剥落，形成表面粗糙的板材。常用于墙面、柱面、台阶、基座。

⑤ 磨光板。表面光滑，色泽鲜明，晶体裸露。磨光板再经抛光处理后，即成为镜面花岗石板材。因其具有色彩绚丽的花纹和光泽，故多用于室内外地面、墙面、柱面等的装饰，以及用作旱冰场地面、纪念碑等。

（4）主要产地

我国花岗石储量丰富，主要产地有山东泰山和崂山（人民英雄纪念碑取材于此）、四川石棉县（毛主席纪念堂的台基取材于此，为红色花岗石）、湖南衡山、江苏金山和焦山、浙江莫干山、北京西山、安徽黄山、陕西华山，以及福建、广东、河南、山西、黑龙江等地也有出产。

花岗石肌理如图3-2所示。现代建筑工程上通常采用干挂石材的施工工艺安装墙柱面、构筑物花岗石面板，采用水泥粘贴的方式铺贴花岗石地面。

3.2.3　石灰岩

石灰岩的主要矿物组成为方解石。常含有少量黏土、二氧化硅、碳酸镁及有机物质等。当杂质含量高时，则过渡为其他岩石，如黏土含量为25%～60%时称为泥灰岩，碳酸镁含量为40%～60%时称为白云岩。石灰岩的构造有致密、多孔和散粒等多种。松散土状的称为白垩，其组成几乎完全是碳酸钙，是制造玻璃、石灰、水泥的原料；多孔的如贝壳石灰岩可用于保温建筑的墙体；密实的即普通石灰岩。

各种致密石灰岩表观密度一般为2000～2600kg/m3，相应的抗压强度为20～120MPa。如黏土杂质含量超过30%～40%，则其抗冻性、耐水性显著降低。含二氧化硅的石灰岩，硬度高、强度大、耐久性好。纯石灰岩遇稀盐酸立即起泡发生化学反应，利用这一性质可以制作石材浮雕；致密的硅质及镁质石灰岩则很少起泡。

石灰岩的颜色随所含杂质而不同。含黏土或氧化铁等杂质，使石灰岩呈灰色、黄色或蔷薇色。若含有机物质碳（C），则颜色呈深灰色乃至黑色。

石灰岩分布极广，开采加工容易，常作为地方材料，广泛用于基础、墙体及一般砌石工程。石灰岩加工成碎石，可用作碎石路面及混凝土集料。石灰岩不能用于酸性或含游离二氧化碳较多的水中，因方解石易被侵蚀溶解。

3.2.4　砂岩

砂岩是母岩碎屑沉积物被天然胶结而成，其主要成分是石英，有时也含少量长石、方解石、白云石及云母等。砂岩产地分布极广，我国乐山大佛所在的乐山就是砂岩山体，进口砂岩以澳大利亚和新西兰产的砂岩最为著名。

根据胶结物的不同，砂岩又分为：由二氧化硅胶结而成的硅质砂岩，常呈淡灰色或白色；由碳酸钙胶结而成的钙质砂岩，呈白色或灰色；由氧化铁胶结而成的铁质砂岩，常呈红色，由黏土胶结而成的黏土质砂岩，呈灰黄色。

砂岩的性能与胶结物种类及胶结的密实程度有关。密实的硅质砂岩坚硬耐久，耐酸，性能接近于花岗岩，可用于纪念性建筑及耐酸工程。钙质砂岩有一定的强度，加工较易，是砂岩中最常用的一种，但质地较软，不耐酸的侵蚀。铁质砂岩的性能较差，其中胶结密实者，仍可用于一般建筑工程。黏土质砂岩的性能较差，易风化，长期受水作用会软化，甚至松散，在建筑中一般不用。

由于砂岩的胶结物和构造的不同，其性能波动很大，抗压强度为5～20MPa。同一产地的砂岩，性能也有很大差异。

知识链接：

干热岩系统技术

干热岩是一种清洁的可再生的特殊地热资源，是一种储量巨大的新型能源。干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要为变质岩或结晶岩类岩体，普遍埋藏于距地表2～6km的深处，其温度范围在150～650℃。干热岩的热能赋存于岩石中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。干热岩作为一种地热资源，属于温度高于150℃的高温地热资源，而且其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型的地热资源。现阶段来说，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。更重要的是，干热岩资源的特性使其拥有了巨大的开发利用潜力，并有可能成为我国关停小火电厂后国家电网能量补充的重要渠道，干热岩电厂也必将会成为我国国家电网中不可或缺的重要部分。

利用干热岩发电已有成功模式。经过多年研究与探索，美国、法国、德国、日本、意大利和英国等科技发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术。干热岩深井系统可用作智能城市建筑规划中住宅小区的天然供冷、采暖之用。据有关部门研究计算，每眼干热岩深井可以保障10000m2建筑面积的供冷、供暖之用。干热岩深井系统是传统水/地源热泵系统的升级换代，可以有效解决无热力管网地区的室温自动调节。

我国目前成熟的干热岩调查技术表明，高热流区均处于板块构造带或构造活动带，这些区域是干热岩赋存的集中区。在我国，滇藏、东南沿海、京津冀、环渤海等地区具备这样的条件，已有的地质勘探工作也表明，这些区域分布有范围较大的火山岩体，说明我国具备干热岩地热资源形成的区域构造条件。据初步估算，我国主要高热流区的热储资源相当于标准煤 516 亿吨。东南沿海、京津冀、环渤海等地区均是我国经济发达地区，经济社会发展速度快，面临的环境压力大，电力需求旺盛，利用干热岩发电可以收获经济、环境等多方面的成果。

3.2.5　广场地坪和庭院小径路面用石材

广场地坪和庭院小径路面用石材，通常采用规则或不规则的石板、方石、条石、马蹄石、蘑菇石、文化石、卵石等铺砌。这些石材要求坚实耐磨、抗冻、抗冲击性要好。当采用平毛石（上下两个面平行的块石）、马蹄石、蘑菇石、文化石、卵石铺筑庭院小径，可以巧妙地利用石材的色彩和外形，镶拼成各种图案，或别具匠心，使材料、设计和环境达到和谐统一，从而获得意想不到的艺术效果。

3.2.6　天然石材选用原则

由于天然石材自重大，运输不方便，故在建筑工程中，为了保证工程的经济合理，在选用石材时必须考虑以下几点。

① 经济性。尽量就地取材，缩短运距，减轻劳动强度，降低材料及施工成本。

② 强度与耐久性。石材的强度与其耐久性、耐磨性、抗冲击性等性能密切相关。因此应根据建筑物的重要性及建筑物所处环境，选用足够强度的石材，以保证建筑物的耐久性。

③ 装饰性。用于建筑物饰面的石材，选用时必须考虑其色彩及天然纹理与建筑物周围环境的协调性，充分体现建筑物的艺术美。

当前，世界各国采用的天然岩石饰面板材，一般均以标准厚度20mm的为主，但西方一些国家也大量生产厚度为12～15mm的天然石板，特别是大理石板材。

另外，近年来国外还出现了石材与塑料或铝材相结合的复合板材产品，即将大理石薄板背面粘以泡沫聚酯或铝质蜂窝结构材料及玻璃纤维棉毡等，形成具有轻质高强、保温隔热特性的复合板材。