建筑室内装修石材是指在建筑上作为饰面材料的石材,包括天然装饰石材和人造装饰石材两大类。天然石材不仅具有较高的强度、耐磨性、耐久性等,而且通过表面处理可获得优良的装饰效果,天然石材的主要品种有天然大理石、天然花岗岩和石灰岩。人造装饰石材是近年来发展起来的新型建筑装饰材料,主要有水磨石、人造大理石、人造花岗岩、人造微晶石等,人造石材主要应用于建筑室内装修装饰。
2.1.1 石材基本知识
1.天然石材的形成与分类
天然石材是从天然岩石中开采出来的。建筑工程中常用岩石的造岩矿物有石英、长石、云母、方解石和白云石等,每种造岩矿物具有不同的颜色和特性。绝大多数岩石是由多种造岩矿物组成,比如花岗岩是由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成,而白色大理石是由方解石和白云石组成,通常呈现白色。由于不同的地质条件的作用,岩石的颜色、强度等性能也会有差异。各种造岩矿物在不同的地质条件下,形成不同类型的岩石。通常可分为三大类:岩浆岩、沉积岩和变质岩。
2.天然石材的主要性能
1)表观密度
表观密度大于1 800kg/m3的石材为重石,主要用于建筑物的基础、墙体、地面、路面、桥梁以及水上建筑物等;表观密度小于1 800kg/m3的石材为轻石,可用来砌筑保暖房屋的墙体。天然石材的表观密度与其矿物组成、孔隙率、含水率等有关。致密的石材如花岗岩、大理石等,其表观密度接近其密度,约为2 500~3 100kg/m3。而孔隙率大的火山灰、浮石等,其表观密度约为500~1 700kg/m3。石材表观密度越大,结构越致密,抗压强度越高,吸水率越小,耐久性越好,导热性也越好。
2)硬度和耐磨性
凡由致密、坚硬矿物组成的石材,其硬度就高。岩石的硬度与抗压强度有很好的相关性,一般抗压强度高,硬度也大。岩石的硬度越大,其耐磨性和抗刻划性能就越好,石材的耐磨性与其组成矿物质的硬度、结构、构造特征以及石材的抗压强度和冲击韧性等有关。作为装修铺地的石材,要求其耐磨性要好。
2.1.2 天然装修石材
我国建筑装饰用的天然饰面石材资源丰富,主要为天然大理石、天然花岗岩和石灰岩,其中大理石就有300多个品种,花岗岩有150多个品种。
1.天然大理石
天然大理石是石灰岩或白云石经过地壳高温、高压作用形成的一种变质岩,通常为层状结构,具有明显的结晶和纹理,主要矿物成分为方解石和白云石,属中硬石材。从大理石矿体开采出来的块状石料称为大理石荒料,大理石荒料经锯切、磨光等加工后就成为大理石装饰板材。大理石是以云南省大理市的大理城命名而驰名中外的。
大理石的颜色变化多端,纹理错综复杂、深浅不一,光泽度也差异很大。质地纯正的大理石为白色,俗称汉白玉,是大理石中的珍品。如果在变质过程中混入了其他杂质,就会出现各种色彩或斑纹,从而产生了众多的大理石品种,如丹东绿、雪浪、秋景、艾叶青、雪花、彩云、桃红、墨玉等。大理石斑斓的色彩和石材本身的质地使大理石成为古今中外的高级建筑装修材料。
1)天然大理石的性能特点
天然大理石结构致密,抗压强度高,吸水率小,硬度不大,既具有良好的耐磨性,又易于加工,耐腐蚀、耐久性好,变形小,易于清洁。经过锯切、磨光后的板材光洁细腻,如脂如玉,纹理自然,花色品种可达上百种,装饰效果美不胜收。浅色大理石的装饰效果庄重而清雅,深色大理石的装饰效果则显得华丽而高贵。天然大理石主要有两个缺点:一是硬度较低,如用大理石铺高地面,磨光面容易损坏,其耐用年限一般在30~80年;二是抗风化能力较差,除个别品种外(如汉白玉等),一般不宜用于室外装饰。这是由于空气中含有二氧化硫,与水生成亚硫酸,以后变成硫酸,而大理石中的主要成分为碳酸钙,碳酸钙与硫酸反应生成易溶于水的硫酸钙,使表面失去光泽,变得粗糙多孔而降低装饰效果。公共卫生间等经常用水冲刷和用酸性材料洗涤处,也不宜用大理石作地面材料。
大理石由于抗风化性能较差,在建筑装饰中主要用于室内饰面,如建筑物的墙面、地面、柱面、服务台面、窗台、踢脚线以及高级卫生间的洗漱台面等处,也可加工成大理石工艺品、壁画、生活用品等。此外,用大理石边角料做成“碎拼大理石”墙面或地面,格调优美、乱中有序、别有风韵。大理石边角余料可加工成规则的正方体、长方体,也可不经锯割而呈不规则的毛边碎料。碎拼大理石可用来点缀高级建筑的庭院、走廊等部位。常用石材线脚及连接样式如图2-2-1所示。
图2-2-1 常用石材线脚及连接样式
2)天然大理石的规格尺寸
天然大理石石板按形状不同,分为普形板材和异形板材两大类。普形板材是指正方形或长方形板材,异形板材是指其他形状的板材。常用天然大理石板材产品规格如表2-2-1所示。
表2-2-1 常用天然大理石板材产品规格
续表
3)天然大理石板材的质量技术要求
根据《天然大理石建筑板材》(GB/T 19766—2005)的规定,天然大理石按照尺寸允许偏差、平面允许极限偏差、角度允许极限公差和外观缺陷要求,分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级,并要求同一批板材的花纹色调应基本一致,不可以与标准板有明显差异,天然大理石不同等级板材的质量技术要求如表2-2-2所示。
表2-2-2 天然大理石板材正面外观缺陷要求和质量技术要求
2.天然花岗石
花岗石是典型的深成岩,主要成分是石英、长石及少量云母和暗色矿物(橄榄石类、辉石类、角闪石类及黑云母等),岩质坚硬密实,属于硬石材。花岗岩构造密实,呈整体均匀粒状结构,花纹特征是晶粒细小,并分布着繁星般的云母黑点和闪闪发光的图案的石英结晶。
花岗石矿体开采出来的块状石料称为花岗石荒料,花岗石装饰板材是由矿山开采出来的花岗石荒料经锯切、研磨、抛光后成为具有一定规格的装饰板材。我国花岗石资源丰富,经探明的储量约达1千亿立方米,品种150多个。目前,花岗石的产地主要有:北京西山,山东崂山、泰山,安徽黄山、大别山,陕西华山、秦岭,广东云浮、丰顺县、连县,广西岭西县,河南太行山,四川峨眉山、横断山及云南、贵州山区等。国产花岗岩较著名的品种有济南青、泉州黑、将军红、白虎涧、莱州白(青、黑、红、棕黑等)、岑溪红等。
1)天然花岗石的性能特点
天然花岗石结构致密,质地坚硬,抗压强度高,吸水率小,耐磨性、耐腐蚀性、抗冻性好,耐久性好,耐久年限可达200年以上,经加工后的板材呈现出各种斑点状花纹,具有良好的装饰性。
天然花岗石的缺点主要有四点:一是自重大,用于房屋建筑会增加建筑物的自重;二是花岗石的硬度高,开采加工较困难;三是花岗石质脆,耐火性差(当花岗岩受热温度超过800℃时,花岗石中的石英晶态转变造成体积膨胀,从而导致石材爆裂,失去强度);四是某些花岗石含有微量放射性元素,对人体有害。天然石材的放射性是人们普遍关注的问题。经检验表明:绝大多数天然石材中所含放射性物质的剂量很小,一般不会危及人体健康。但有部分花岗石产品的放射性物质指标超标,长期使用会影响人体健康,污染环境,因此有必要加以控制。天然石材中含有的放射性物质主要有镭、钍、铀等,这些放射性元素在衰变过程中生成放射性气体氡。氡气无色、无味,人不易觉察到。
根据国家标准《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2010)的规定,所有石材均应提供放射性物质检测证明,并将天然石材按照放射性特点的比活度分为A级、B级、C级三个等级。
A级:比活度低不会对人体健康造成危害,可用于一切场合。
B级:比活度较高,用于宽敞高大的房间等通风良好的空间。
C级:比活度很高,只能用于室外。
因此,装修时最好选用A级产品,而不能选用B级和C级产品。此外,在购买天然石材产品时,不要忘记索要产品的放射性检测合格证,只有认真对待石材的放射性问题,装修时所使用的天然石材才不会成为美丽的杀手。
花岗石主要用于建筑物室内外装饰,如室内地面、室外墙面、柱面、墙裙、楼梯等处,也可用于吧台、墙体、踏步以及桥梁、堤坝、铺筑路面、制作城市雕塑等。磨光花岗石板的装饰特点是华丽而庄重,粗面花岗石装饰板材的特点是凝重而粗犷。应根据使用场合选择不同物理性能及表面装饰效果的花岗石。
2)天然花岗石板材的规格尺寸
天然花岗石板材形状分为普形板材(N)和异形板材(S)两种,普形板材为正方形或长方形,异形板材为其他形状的板材。按表面加工程度不同又分为细面板材(表面平整光滑)、镜面板材(表面平整,具有镜面光泽)和粗面板材(表面粗糙,具有较规则加工条纹的机刨板、锤击板、火烧板等)。常用天然花岗石装饰板材规格如表2-2-3所示。
表2-2-3 常用天然花岗石板材产品规格
3)天然花岗石板材的质量技术要求
为了确保装饰效果,用于同一工程的天然花岗石板材的外观质量和花纹应基本一致,相同尺寸规格板材间的尺寸不得有明显偏差。但是,由于材质和加工水平等方面的差异,花岗石板材的外观质量有可能产生较大差别,从而造成装饰效果和施工操作等方面的缺陷。因此,国家规定了天然花岗石板材的质量标准。根据《天然花岗石建筑板材》(GB/T 18601—2009)的规定,天然花岗石按照尺寸允许偏差、平整度允许极限偏差、角度允许极限公差和外观缺陷要求,分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级。天然花岗石不同等级板材质量技术要求如表2-2-4所示。
表2-2-4 天然花岗石板材正面外观缺陷及质量技术要求
3.石灰石
石灰石俗称“砂岩板”,属于沉积岩。在建筑装饰工程中石灰石装饰板材使用较多。石灰石板材根据表面加工形式的不同,分为毛面板和光面板两大类。毛面板由人工用工具按自然纹理劈开,表面不经修磨,利用石灰石本身固有的不同颜色,搭配混合使用时,可形成粗犷的质感、丰富的色彩,具有一定的自然风格,主要用于地面及室内墙面的装饰。光面板是一种珍贵的饰面材料,主要用于建筑墙面、柱面等部位的装饰。近年来,许多公共建筑采用了石灰石板材,取得了良好的装饰效果。
4.进口天然石材
不同的地域和不同的地质条件,形成不同质地的岩石。进口石材因其特殊的地理形成条件,无论在天然纹路、质地和色泽上,都与国产石材有明显区别,再加上国外先进的加工技术,使得进口石材从整体外观与性能上都优于国产石材。一些公共建筑、星级宾馆、高档会所等都大面积选用进口石材,且多为浅色,其装饰性能和物理性能如表2-2-5所示。
表2-2-5 常见进口花岗岩、大理石的装饰性能和物理性能
5.天然装饰石材的选用原则
天然装饰石材具有良好的技术性能和装饰性,特别是在耐久性方面,是其他装饰材料所难以媲美的。因此,在永久性建筑和高档建筑装修时,经常采用天然石材作为装饰材料。但是,天然石材也具有成本高、自重大、运输不方便、部分使用性能较差等缺陷。为了保证装饰工程的装饰效果和经济性,在选用天然石材时应考虑以下几个方面的问题。
1)经济性
从经济性方面考虑,尽量就地取材,缩短石材的运输距离,减轻劳动强度,降低产品成本。另外还要考虑一次性投资与长期维护费用、当地材料价格、施工成本等方面对装饰工程造价的影响。
2)强度与耐久性
石材的强度与其耐久性、耐磨性等性能有着密切的关系,因此应根据建筑物的重要性和建筑物所处位置的环境,选用足够强度的石材,以保证建筑物的耐久性。
3)装饰性
在装饰性方面,应注意石材的色彩、纹理、表面质感、光泽等与建筑周围环境的协调性,充分体现建筑装修的艺术美,达到理想的装饰效果。
①石材的外观色调应基本调和,大理石要纹理清晰,花岗石的彩色斑点应分布均匀,有光泽。
②石材的矿物颗粒越细越好,颗粒越细,石材结构越密,强度越高,越坚固。
③严格控制石材的尺寸公差、表面平整度、光泽度和外观缺陷等。
在工程中使用装饰石材时应注意其吸水率、自重、厚度等方面对施工质量的影响。由于天然石材吸水率很低,自重又大,在墙面装饰中难以直接黏接定位,常采用湿贴或干挂法铺贴。因此,要求石材必须达到一定厚度才能方便打孔。当前,世界各国采用的石材饰面板材,一般均以20mm为标准厚度,以方便打孔安装。在一些发达国家和地区,为了适应高层建筑对材料轻质化的要求,还推广使用厚度为8mm、10mm、11mm的薄型饰面板材。只有石材较薄且胶黏剂性能较好时才能用直接粘贴法。
2.1.3 人造装修石材
人造石材是以水泥或不饱和聚酯、树脂为胶黏剂,以天然大理石、花岗石碎料或方解石、白云石、石英砂、玻璃粉等无机矿物为骨料,加入适量的阻燃剂、稳定剂、颜料等,经过拌和、浇注、加压成型、打磨抛光以及切割等工序制成的板材。人造石材最早于1958年出现在美国,迄今已有50多年的历史。中国人造石材的起步较晚,20世纪70年代末期才开始引进国外的人造石样品、技术资料及成套设备,80年代进入发展时期,目前有些产品的质量已达到国际同类产品的水平,并成功应用于高级建筑物的装修中。天然石材虽然自身有着很多的优点,但资源有限,花色固定,价格昂贵。随着现代建筑业的发展,人们对装饰材料提出了轻质、高强度、品种多样化等要求,人造石材就在这样的背景下应运而生了。人造石材的花纹图案可以人为控制,胜过天然石材,而且具有质量轻、强度高、色泽均匀、耐腐蚀、耐污染、施工方便、品种多样、装饰性能好等许多优点,是一种具有良好发展前途的装饰材料。人造石材主要应用于各种室内装饰、卫生洁具等,还可加工成浮雕、艺术品、美术雕饰品和陈列品等。
1.人造石材
根据生产所用的材料可分为以下四类。
①树脂型人造石材是以不饱和聚脂、树脂为胶黏剂,将天然大理石、花岗石、方解石及其他无机填料按一定的比例配合,再加入固化剂、催化剂、颜料等,经搅拌、成型、抛光等工序加工而成。树脂型人造石材光泽好,色彩鲜艳丰富,可加工性强,装饰效果好,是目前国内外主要使用的人造石材品种。人造大理石、人造花岗石、微晶玻璃均属于此类石材。
②水泥型人造石材是以各类水泥为胶结材料,以天然大理石、花岗石碎料等为粗骨料,砂为细骨料,经搅拌、成型、养护、磨光抛光等工序制成。若在配制过程中加入色料,便可制成彩色水泥石。水泥型人造石材取材方便、价格低廉,但装饰性较差。水磨石和各类花阶砖均属于此类石材。
③复合型人造石材是指采用的胶结材料中,既采用了无机胶凝材料(如水泥),又采用了有机高分子材料(树脂)。它是先用无机胶凝材料将碎石、石粉等基料胶结成型并硬化后,再将其浸渍在有机单体中,使其在一定条件下聚合而成。对于板材,底层可采用性能稳定而价格低廉的无机材料制成,面层采用聚酯和大理石粉制作。复合型人造石材的造价较低,装饰效果好,但受温差影响后聚酯面容易产生剥落和开裂。
④烧结型人造石材是以长石、石英石、方解石粉和赤铁粉及部分高岭土混合,用泥浆法制坯,半压干法成型后,在窑炉中高温焙烧而成。烧结型人造石材装饰性好,性能稳定,但经高温焙烧能耗大,产品破碎率高,因而造价高。
2.人造石材应用
人造石材在建筑装饰工程中应用广泛,常见的有聚酯型人造大理石、人造花岗石、微晶玻璃装饰板和水磨石板材。
1)聚酯型人造大理石、人造花岗石
聚酯型人造大理石、人造花岗石是以饱和聚酯树脂为胶黏剂,以天然石渣和石粉为填料,加入适量的固化剂、稳定剂、颜料等,经磨制、固化成型、加工制成的一种人造石材,统称为聚酯型人造石。
①聚酯型人造石的性能与特点和天然石材相比,表观密度小且强度高。
聚酯型人造石的特点如下。
a.装饰性好。聚酯型人造石的装饰图案、花纹、色彩可根据需要人为地控制,厂商可根据市场需求生产出各式各样的颜色及图案组合,这是天然石材所不及的。另外,聚酯型人造石的仿真性好,其质感和装饰完全可以达到天然石材的装饰效果。
b.强度高,耐磨性好。聚酯型人造石的强度高,可以制成薄板(多数为12mm厚),规格尺寸最大可达1 200mm×300mm。同时,硬度较高,耐磨性较好。
c.耐磨蚀性、耐污染性好。由于聚酯型人造石采用不饱和聚酯为胶凝材料,因而具有良好的耐磨蚀性和耐污染性。
d.生产工艺简单,可加工性好。聚酯型人造石生产工艺及设备简单,可根据要求生产出各种形状、尺寸和光泽的制品,且制品较天然石材易于切割、钻孔。
e.耐热性、耐酸性较差。因不饱和聚酯树脂的耐热性较差,故产品的使用温度不宜过高,一般不高于200℃。此外,树脂在大气中光、热、电的作用下会产生老化,使产品表面逐渐失去光泽,出现变暗、翘曲等质量问题,降低装饰效果,故一般应用于室内。
②聚酯型人造石的种类与用途。由于生产时采用的天然石料的种类、粒度和纯度不同,加入的颜料不同以及加工工艺不同,所制成的人造石的花纹、图案、色彩和质感也不同,通常可以仿制成天然大理石、花岗石或玛瑙石、玉石等的装饰效果,故称之为人造大理石、人造花岗石、人造玛瑙石、人造玉石等。其中,人造玉石色泽透明,可惟妙惟肖地仿造出彩翠、紫晶、芙蓉石等名贵玉石产品,甚至可以达到以假乱真的程度。常见聚酯型人造石的常见品种及规格如表2-2-6所示。
表2-2-6 聚酯型人造石的常见品种和规格
人造大理石和人造花岗石可用作室内墙面、柱面、壁画、建筑浮雕等处装饰,也可用于制作卫生洁具,如浴缸、洗面盆、坐便器等。人造玛瑙石和人造玉石还可用于制作工艺壁画、浮雕装饰、立体雕塑等各种工艺品。人造大理石外貌与天然大理石极为相似,堪称独特,但价格昂贵。目前,北京、天津、江苏、青岛和广东等地均有生产聚酯型人造石的厂家。
2)微晶石装饰板
微晶石材是以石英砂、石灰石、萤石、工业废渣为原料,在助剂的作用下高温熔融形成微小的玻璃结晶体,再按要求高温晶化处理后磨制而成的仿石材料。微晶玻璃可以是晶莹剔透,类似无色水晶的外观,也可以是五彩斑斓的色彩,后者经切割和表面加工后,可呈现出大理石或花岗石的表面花纹,具有良好的装饰性。微晶玻璃装饰板是应用晶化高技术而得到的多晶体,其特点是结构密实、高强度、耐磨、耐腐蚀,外观上纹理清晰、色泽鲜艳、无色差。微晶玻璃装饰板除了比天然石材具有更高的强度、耐腐蚀性外,还具有吸水率小、无放射性污染、颜色可调整、规格大小可控制等优点。微晶玻璃装饰板作为新型高档装饰材料,已逐步代替天然花岗石,用于墙面、地面、柱面、楼梯、踏步等处装饰。
3)水磨石板
水磨石板是以水泥为胶结材料,大理石渣为主要骨架,经成型、养护、研磨、抛光等工序制成的一种建筑装饰用人造石材。一般预制水磨石板是以普通水泥混凝土为底层,以添加颜料的白水泥和彩色水泥与各种大理石渣拌制的混凝土为面层组成。
水磨石板材的特点和用途,在于水磨石板具有美观大方、强度高、坚固耐用、花色品种多、使用范围广、施工方便等特点,颜色花纹图案可以根据具体环境的需要任意配制,并可以在施工时拼铺成各种不同的图案。水磨石板广泛应用于建筑物的地面、墙面、柱面、窗台、踢脚线、台面、楼梯踏步等处,还可制成桌面、水池、假山盘、花盆等。
水磨石板的质量技术要求包括规格尺寸允许偏差、外观质量缺陷(见表2-2-7)和物理性能。物理性能包括光泽、强度、吸水率等。抛光水磨石的光泽度,优等品不得低于45.0光泽单位,一等品不得低于35.0光泽单位,合格品不得低于25.0光泽单位;水磨石的吸水率不得大于8.0;抗折强度平均值不得低于5.0MPa,且单块的最小值不得低于4.0MPa。
表2-2-7 水磨石板外观质量缺陷规定
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