1.1 装饰石材生产(加工)工及装饰石材种类
1.1.1 装饰石材生产(加工)工
装饰石材生产(加工)工是指利用机器设备与工具将石材荒料(原料)加工成各种装饰石材制成品的员工,是整个石材系列工种(石材生产工、石材装修工、石材制造工、石材雕刻工、非石材生产工)中的一种。广义的石材生产(加工)工包括天然石材矿山开采工(也称天然石材开采工)和石材工厂生产工(也称石材加工工)。狭义的石材生产(加工)工一般就是指在工厂内利用机器设备与工具将石材荒料(原料)加工成各种装饰石材制成品的员工。
装饰石材生产(加工)工在整个装饰石材生产工艺过程中的位置与作用如下。
1.1.2 装饰石材的种类
凡具有一定的块度、强度、稳定性、花色、可加工性以及装饰性能的天然岩石称为装饰石材。我们常见的装饰石材种类有大理石、花岗石、砂岩、板石、石灰石、玉石等。随着石材工业的发展,现在把用天然岩石通过合成的方式生产的人造岗石、人造石英石也称作装饰石材,使装饰石材的范围更加广泛。
1.1.2.1 大理石
大理石是指具有装饰性、成块性、可加工性的各类碳酸盐,常见的大理石有大理岩、石灰岩、白云岩、矽卡岩等。
(1)大理石的特点及成分 大理石是一种变质岩,由纯度较纯的石灰岩重结晶变质形成。它的碳酸钙含量在95%以上,呈白色,灰色由碳酸盐经区域变质作用或接触变质作用形成,主要由方解石和白云石组成,此外还含有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等。具粒状变晶结构,块状(有时为条带状)构造。通常白色和灰色大理石居多,其中,质地均匀、细粒、白色者为白色大理石,一般称为汉白玉,如北京房山产的汉白玉、河北曲阳的汉白玉,这两地产的汉白玉均为上等的雕刻原料。
大理石又称云石,颜色很多,通常有明显的花纹,矿物颗粒很多,莫氏硬度在2.5~5之间。
(2)大理石的颜色 大理石除纯白色外,有的还具有各种美丽的颜色和花纹,常见的颜色有浅灰、浅红、浅黄、绿色、褐色、黑色等。产生不同颜色和花纹的主要原因是大理石中含有少量的有色矿物和杂质,如含锰的方解石组成的大理石为粉红色,大理石中含石墨为灰色,含蛇纹石为黄绿色,含绿泥石、阳起石和透辉石为绿色,含金云母和粒硅镁石为黄色,含符山石和钙铝石榴石为褐色等。
(3)大理石的用途 大理石非常适用于加工成各种型材、板材,是制造建筑物的墙面、地面、台、柱,制作家具的珍贵材料。大理石还常用于纪念性建筑物如碑、塔、雕像等的材料。大理石还可以雕刻成工艺美术品、文具、灯具、器皿等实用艺术品。大理石的质感柔和,美观庄重,格调高雅,花色繁多,是装饰豪华建筑的理想材料,也是雕刻艺术品的传统材料。
大理石除用于建筑装饰外,在工业生产上也有各种用途。如电工材料中用作隔电板,这类大理石要求绝缘性能好,不能含有杂质,尤其是黄铁矿、磁铁矿等导电杂质;含钙高的大理岩还可作为石灰和水泥的原料等。
1.1.2.2 花岗石
凡具有装饰性、强度、稳定性、块度、可加工性的各类岩浆岩和以硅酸岩矿物为主的变质岩,统称为花岗石。
(1)花岗石的特点及用途
①花岗石不易风化,颜色美观,外观色泽可保持百年以上。由于其硬度高、耐磨损,除了用作高级建筑装饰工程、大厅地面外,还是露天雕刻的首选之材。
②花岗石适用于建筑物的室内外装饰,耐候性好,不怕日晒雨淋、紫外线照射,是建筑外墙装饰首选石材。
③花岗石的硬度较高,因此最适合用于大型室外市政广场装饰。花岗石大规模用于市政广场的著名工程为北京天安门广场,用量高达数十万平方米,堪称石材建筑装饰工程之最。
④花岗石的耐酸碱性能较好,能抵御化学物质的腐蚀,被大量用于加工橱柜、家具、台面板等酒店、家庭装饰用物品。
(2)花岗石的岩石构造 花岗石是一种火山爆发的熔岩且受到相当大的压力、在熔融状态下隆起至地壳表层后的构造岩,在地壳表层形成中,缓慢地移动冷却下来,属于火成岩的一种,火成岩是由含有硅酸盐熔融物的岩浆或熔岩冷却固化结晶形成的一种物质。当熔化的岩浆冷凝固结时,矿物即形成火成岩,像橄榄石、辉石之类。密度最大的铁镁硅酸盐矿物,在岩浆温度最高时形成;密度较小的矿物,如长石和石英,则在冷却的后期形成。形成于熔岩中的矿物,通常可以毫无拘束地生长,并有发育完好的晶形。
装饰用花岗石包括花岗岩、片麻岩、片麻花岗岩、花岗片岩、正长岩、闪长岩等,装饰用花岗石也包括其他类似的岩石。
花岗石常呈镶嵌结构,颜色较浅,以灰白色、肉红色者较常见,主要由石英(莫氏硬度7)、长石(莫氏硬度6)和少量黑云母(莫氏硬度2~4)等暗色矿物组成。石英含量为20%~40%,碱性长石多于斜长石,约占长石总量的2/3以上。碱性长石为各种钾长石和钠长石,斜长石主要为钠更长石或更长石。暗色矿物以黑云母为主,含少量角闪石。按所含矿物种类,可分为黑色花岗岩、白云母花岗岩、角闪花岗岩、二云母花岗岩等;按结构构造,可分为细粒花岗岩、中粒花岗岩、粗粒花岗岩、斑状花岗岩、似斑状花岗岩、晶洞花岗岩及片麻状花岗岩等;按所含副矿物,可分为含锡石花岗岩、含铌铁矿花岗岩、含铍花岗岩、锂云母花岗岩、电气石花岗岩等。常见长石化、云英岩化、电气石化等自变质作用。花岗岩是一种分布广泛的岩石,各个地质时代都有产出,形态多为岩基、岩株、岩钟等。在成因方面,有人认为花岗岩是地壳深处的花岗岩浆经冷凝结晶或由玄武岩浆结晶分异而成,也有人认为是深度变质和交代作用所引起的花岗岩化作用的结果。许多有色金属矿产如铜、铅、锌、钨、锡、铋、钼等,贵金属如金、银等,稀有金属如铌、钽、铍等,放射性元素如铀、钍等,都与花岗岩有关。花岗岩结构均匀、质地坚硬、颜色美观,是优质建筑石料和装饰石材。
(3)大理石、花岗石的区别
①大理石较软,而花岗石较硬。大理石用刀或指甲都能划伤,而花岗石却不易。花岗石的莫氏硬度为6~7级;大理石的莫氏硬度3~5级。
②大理石稳定性较差,花岗石稳定性较好。因此,大理石在日照、雨淋、风力及紫外线作用下,易发生变化,而花岗石则相对较好。
③大理石怕化学物质,花岗石相对较好。大理石尤其是怕酸碱物质,它的耐酸碱性差,这个特性决定了厨房台面最好用花岗石而不要用大理石。
④大理石存在各种石材缺陷,如裂纹、晶斑、孔洞、色差,而花岗石相对较好。大理石缺陷决定了大理石适用于室内装饰,少用于室外及高空装饰,否则一旦大理石因裂纹的断裂而坠落后果就不堪设想。
⑤大理石耐磨性差,而花岗石则正好相反。因此,大理石较少用于建筑物的入口处,公共场所,否则大理石表面非常容易磨划、丧失光度。
⑥大理石易变形,而花岗石抗变形能力较强。
⑦大理石易出现褪色、褪光、风化现象,这个特性决定了大理石最好不要选用作为室外常见光、淋雨水处装饰,否则经过一段时间的日晒雨淋后会失去往日的美丽。
⑧大理石强度较低,而花岗石强度较高。这个特性决定了地面装饰最好用花岗石而不要选用大理石,尤其是在人流量特别高的机场、大型商场、地铁站、高档宾馆、酒店的入口处更不要使用大理石。
1.1.2.3 板石
凡具有板状构造、沿板理面可剥成片,可作装饰材料的那些经过轻微变质作用形成的浅变岩称为板石。常见的板石有硅质板岩、黏土质板岩、粉砂质板岩、凝灰质板岩等。
(1)板石的种类及成分 板石主要是浅变质岩,也可以是某种沉积岩,它们多由黏土、粉砂、钙质或酸性火山灰组成。
板石品种多按颜色而定,有黑板石、灰板石、绿板石、黄板石、红板石、紫板石、棕板石、铁锈红等。板石的矿物成分复杂,多由黏土矿物组成,板石因黏土类矿物所含杂质不同而染成不同颜色。纯净者色近青白,有机质高者则呈黑色。
板石也是一种沉积岩。形成板岩的页岩先沉积在泥土床上,后来,地球的运动使这些页岩床层层叠起,激烈的变质作用使页岩床折叠、收缩,最后变成板岩。板岩成分主要为二氧化硅,其可耐酸。根据板石的成分可将板石分为三大类型。
①碳酸盐型板石。其成分二氧化硅含量小于40%,三氧化二铝含量小于10%,氧化钙含量小于15%,氧化镁含量小于10%,三氧化二铁含量为3%~7%。
②黏土型板石。其成分主要是绢云母、伊利石、绿泥石、高岭土等黏土矿物,它们占板石矿物成分的80%以上,其二氧化硅含量大于50%,三氧化二铝含量大于12%,氧化钙含量小于10%,氧化镁含量小于5%,其三氧化二铁含量高于碳酸盐型板石。
③炭质、硅质板石。矿物成分介于黏土型板石和碳酸盐型板石之间,由于硅化程度较强,二氧化硅含量高,石质相当坚硬,颜色较深。
板石的结构表现为片状或块状,颗粒细微,粒度在0.9~0.001mm之间,通常为隐晶结构,较为密实,且大多数是定向排列,岩石劈理十分发育、厚度均一、硬度适中、吸水率较小,其寿命一般在100年左右。
(2)板石颜色、特点及用途
①板石的颜色多以单色为主,如灰色、黄色、绿灰色、绿色、青色、黑色、褐红色、红色、紫红色等。由于颜色单一纯真,从装饰观点来说,给人以素雅大方朴实之感。板石通常不用磨光,以其自然形态面作为装饰面,给人以自然、粗犷的美感,特别适合野外群山环抱的别墅装修,融入自然环境之中。
板石的文化色彩优于大理石和花岗石,其常应用于一些富有文化内涵的场所。因此,板石又被称之为文化石。
②板石最大的特点和实际应用上的优势是因它具有板理构造——板状构造。沿着板理易于劈开,且劈开后表面十分平滑,可直接应用于装饰物的表面,免去了如花岗岩、大理石荒料切割、打磨、抛光的加工程序。板石的板理特征,决定了它易开采、易加工的特点,从而大大降低了它的加工成本。板石沿板理劈开可有多种等级的自然厚度,其中3~8mm、8~16mm、10~18mm、20~28mm者为多,这个自然厚度范围,完全可以适应建筑与建筑装饰中不同类型、不同场合对板石使用的厚度要求。
③板石的最大用途是建筑的外墙装饰、建筑物的屋面瓦、园林绿道、碎拼装饰的广场、花坛、江湖海洋的堤坝等各种场所。
1.1.2.4 洞石
洞石,学名叫做石灰华,是一种多孔的岩石,所以通常人们也叫它洞石。一般有白洞石和米黄洞石之分,颜色有深浅两种,有的称黄窿石、白窿石。洞石属于陆相沉积岩,它是一种碳酸钙的沉积物。洞石大多形成于富含碳酸钙的石灰石地形,是由溶于水中的碳酸钙及其他矿物沉积于河床、湖底等地而形成的。由于在重堆积的过程中有时会出现孔隙,同时由于其自身的主要成分又是碳酸钙,本身就很容易被水溶解腐蚀,所以这些堆积物中会出现许多天然的、无规则的、大小不一的孔洞。
(1)洞石的特点 天然洞石纹理清晰,质感温和丰富,源自天然却超越天然。制成制品,疏密有致、凹凸和谐,仿佛刚刚从泥土里活过来,在纹路走势、纹理的质感上,深藏着古老文明的痕迹,但它的总体造型又可以用“现代时尚”来形容。
(2)洞石的颜色 洞石的色调以米黄居多,使人感到温和、质感丰富、条纹清晰,使装饰的建筑物具有强烈的文化和历史韵味,被世界上多处建筑使用。因为洞石的质感和外观与传统意义上的大理石截然不同,装饰界就约定俗成称它为洞石。
洞石除了有黄色的外,还有绿色、白色、紫色、红色、银灰色、粉色、咖啡色、金黄色等多种,我国河南也有洞石发现和产出。
(3)洞石的用途 洞石用途用很广,既可用于地面装饰,也可用于室内外装饰。自建筑大师贝聿铭老先生把洞石引入中银大厦装饰以来,洞石在中国得到了广泛运用。但近年来洞石装饰出现了不少问题,值得行业研究。
1.1.2.5 砂岩
砂岩是指在碎屑岩中,粒度为2~0.05mm的碎屑物含量占50%以上,由胶结物胶结起来的岩石。
(1)砂岩的特点 砂岩是一种沉积岩,主要由砂粒胶结而成,其中砂里粒含量要大于50%。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的。砂岩按其沉积环境可划分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩三大类。按岩石(矿物)类型分为石英砂岩(石英和各种硅质岩屑的含量占砂级岩屑总量的95%以上)和石英杂砂岩、长石砂岩(碎屑成分主要是石英)。
中国盛产砂岩的两个省分为四川省、云南省。四川省盛产的红砂岩、云南省盛产的黄砂岩享誉国内外。四川砂岩属于泥砂岩,其颗粒细腻,质地较软,非常适合作为建筑装饰用材,特别适合用作雕刻用石,而且因为四川的地域地质条件比较复杂,所以四川的砂岩品种非常多。四川砂岩的颜色可以说是中国最丰富的,有红、绿、灰、白、玄、紫、黄、青等。但是因为其材质相对较软,并且交通不便,矿区开采方式比较落后,所以四川砂岩基本供给的是条板,无法提供1m2以上的大板。云南砂岩同四川砂岩一样同属泥砂岩,颗粒细腻、质地较软,但是因为形成的地质地域环境不同,云南砂岩相对四川砂岩而言,纹理更漂亮,有自己的风格特点,颜色也很丰富,常见的有黄木纹砂岩、山水纹砂岩、红砂岩、黄砂岩、白砂岩和青砂岩。
砂岩主要为沉积或沉积(轻)变质砂岩、岩页岩,结构微细,具有良好的吸温性能、表面粗犷,不少还具有原始的沉积纹理,用于装饰更显得出自然风貌。
(2)砂岩的用途 砂岩由于其独特的纹理效果,是雕刻的极佳材料,能充分展示雕刻所表现的主题。砂岩也可以用于建筑的室内外装饰,尤其特别适用于别墅装饰,它还常被运用在古朴、庄重、粗犷、原始的建筑装饰环境中。
1.1.2.6 玉石
石材加工中的“玉石”、“半宝石”并非玉石加工中的真正玉石、宝石,原因是这些所谓“玉石”、“半宝石”并非矿物单晶体,硬度没有玉石高、透明度上比不上玉石、没有达到稀少性标准、裂纹较多、杂色多甚至带有明显的纹理、材料太脆,易崩边、崩角等。
石材加工上的玉石主要有白玉石、绿玉石、松香黄、橙玉石、红玉石、墨玉,有些石材为提高身价,张冠李戴地将某些天然石材冠以“玉”的名称,无非是行业的经营者赚取的璩头而已。
石材上的所谓“玉石”用途极为广泛,各种小摆件、工艺制品;家庭装饰品、高档家具、橱柜台面;建筑物内的室内装饰,尤其是酒店、星级宾馆、高档商务写字楼、机场等公共建筑物的背景墙;艺术雕刻品等。
1.1.2.7 人造合成石
人造合成石是以有机或无机黏结剂,配以天然大理石或方解石、白云石、硅砂、玻璃粉等无机物粉料,以及适量的阻燃剂、颜色等,经配料混合、浇铸、振动、压缩、挤压等方法成型固化制成的方料或大板制品。
人造合成石分为三类:有机类人造合成石,如人造大理石、人造石英石;无机类人造合成石,如水磨石、无机人造岗石;有机无机复合人造合成石,如复合人造大理石、复合人造花岗石。
人造合成石与天然大理石、天然花岗石特性对比见表1-1。
表1-1 人造合成石与天然大理石、天然花岗石特性对比