第四节　石材幕墙所用天然石材基本知识

目前市场上常见的用于居室装修的天然石材品种繁多。但按建材市场上的俗称，只分为两大类，即大理石和花岗石。各种灰岩、白云岩和大理岩等统称为大理石；花岗岩、闪长岩、辉绿岩、片麻岩等统称为花岗石（个别商家将砂岩也称为花岗石）。然后再根据颜色和花纹的差异命名不同的品种，如印度红、黑金砂、珍珠黄、蓝麻、白麻等。

普通消费者从名称上根本不能了解石材的性能。因此，凡意欲用天然石材来装饰房子者有必要对天然石材的种类及在选购时应注意的事项有所了解。

自然界中将所有天然岩石按成因分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。

一、火成岩

火成岩也称为岩浆岩，是由地球深部岩浆上升至地表或近地表所形成的岩石。根据成分的不同，火成岩可分为四大类：超基性岩（以橄榄岩、金伯利岩为代表）、基性岩（以辉长岩、辉绿岩、玄武岩为代表）、中性岩（以闪长岩、安山岩为代表）和酸性岩（以花岗岩、流纹岩为代表）。按火成岩的成因不同，火成岩又可分为深成岩（如辉长岩、闪长岩、花岗岩等）、浅成岩（如金伯利岩、辉绿玢岩、花岗斑岩等）、喷出岩（如玄武岩、安山岩、流纹岩等）。火成岩的产状主要有岩基、岩盘、岩墙、岩脉、岩盖等。

用于居室装修的火成岩主要有花岗岩、辉长岩、辉绿岩和闪长岩等。

（一）花岗岩

花岗石是一种深成酸性火成岩。二氧化硅（SiO2）含量多在70%以上。颜色较浅，以灰白色、肉红色者常见。主要由石英、长石和少量黑云母等暗色矿物组成。石英含量为20%～40%，碱性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。暗色矿物以黑云母为主，含少量角闪石。具有典型的花岗结构或似斑状结构。

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、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。

花岗岩呈粒状结构或似斑状结构。体积密度平均为 2.70g/cm3，孔隙率一般为0.3%～0.7%，吸水率一般为 0.15%～0.46%。压缩强度在200MPa 左右，细粒花岗岩可高达300MPa以上，弯曲强度一般为10～30MPa，其耐冻性很高。

花岗岩结构均匀，质地坚硬，颜色美观，不易风化，外观色泽可保持百年以上，由于其硬度高、耐磨损，除了用于高级建筑装饰工程、大厅地面外，还是露天雕刻的首选之材，是石材幕墙中用量最大的装饰材料。

（二）辉长岩

辉长岩是一种深成的基性侵入岩，也是基性侵入岩中分布最广的一种岩石，SiO2含量为45%～52%。主要矿物成分为基性斜长石和单斜辉石，次要矿物有橄榄石、角闪石、黑云母。暗色矿物和浅色矿物含量近于相等，前者略高，所以一般呈暗黑色。色率一般为35%～70%，岩石具有中粒至粗粒结构，典型辉长岩具有辉长结构。根据化学成分划分为钙碱性辉长岩和碱性辉长岩两大类。通常所说的辉长岩是指钙碱性辉长岩。

辉长岩体积密度为2.80～3.10g/cm3，其孔隙率很小，压缩强度一般为200～280MPa，粗粒者较低，耐久性也很高，结构构造均匀，有时具有美丽的花纹图案，磨光后极富装饰性，因而常用于高档外墙或幕墙的饰面石材。 

（三）辉绿岩

辉绿岩是一种深源玄武质岩浆向地壳浅部侵入结晶形成的侵入岩，主要由辉石和长石组成，另外，含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石；辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。

辉绿岩的化学成分和矿物成分与辉长岩相当。呈细粒至中粒，具有典型的辉绿结构，斜长石矿物呈长条状，从而构成架状，辉石呈现其他颗粒形状分布于斜长石粒间。辉绿岩的颜色为暗绿色或黑色，体积密度为2.80～3.10g/cm3，平均压缩强度为200MPa，硬度居于中等，具有良好的抛光性能，装饰性能良好。 

（四）闪长岩

闪长岩为中性深成岩的代表岩石。其化学成分介于酸性岩、基性岩之间，SiO2 含量为52%～65%。矿物成分主要由中性斜长石和一种或数种暗色矿物组成。最常见的暗色矿物是角闪石，有时为辉石、黑云母。岩石中可含少量石英和钾长石。粒状结构，矿物颗粒均匀。根据石英含量和暗色矿物种类，闪长岩（类）又可分为闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩。闪长岩是一种颜色较深的岩石，多呈灰黑色，带深绿斑点的灰色或浅绿色。当暗色矿物因蚀变而绿泥石化时，岩石显出不同程度的绿色色调，作为饰面石材更具美感。

闪长岩的物理力学特征是：其压缩强度在干燥状态时为130～200MPa，在潮湿状态时为 100～160MPa，弯曲强度为10～25MPa，体积密度为 2.85～3.00g/cm3，吸水率为0.40%。

二、沉积岩

沉积岩是由沉积作用而形成的岩石。可分为碎屑沉积岩（如砾岩、砂岩和泥质岩等）和化学沉积岩（如灰岩、白云岩、石膏岩等）。用于居室装饰的主要为石灰岩和白云岩及少量砂岩。

（一）石灰岩和白云岩

石灰岩和白云岩本是两种不同的岩石，但作为装饰用石材，它的外观特征和物理性质很类似，而且不易分辨，所以通常作为一类岩石。

石灰岩和白云岩是化学沉积岩，通常呈灰白色、浅灰色、深灰色、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或白云石，从而构成白云质灰岩或灰质白云岩等过渡类型。含有少量的黏土、石英、铁的氧化物等，常见的还有生物碎屑。

石灰岩和白云岩的化学成分以碳酸钙（CaCO3）和碳酸镁（MgCO3）为主。石灰岩体积密度在2.70g/cm3左右， 压缩强度为65～100MPa，遇到稀盐酸起泡，莫氏硬度为3.5～5.0。孔隙率为0.53%～13.36%，吸水率为0.09%～0.70%。白云岩体积密度比石灰岩稍高，一般在2.80g/cm3 左右，压缩强度与石灰岩相似，吸水率为0.04%～1.4%，白云岩遇到稀盐酸不起泡。具有一定色彩的石灰岩和白云岩是一种较好的饰面石料。 

（二）砂岩

砂岩是一种碎屑沉积岩。组成砂岩的碎屑成分主要为石英、长石和岩屑，从而构成石英砂岩、长石砂岩、石英长石砂岩、岩屑砂岩等不同砂岩。碎屑间常有泥质、钙质、铁质等胶结物。砂岩常呈中细粒结构，块状构造，有灰色、灰绿色、黄褐色、红褐色等。

砂岩的化学性能和物理性能因矿物组成的不同而变化较大。一般不如花岗岩好，但纯石英砂岩的性能比花岗岩更好。

三、变质岩

（一）大理岩

大理岩，在工程上俗称大理石，是由石灰岩和白云岩在岩浆浸入过程中，在产生的热力作用下，重结晶形成的一种变质岩石。大理岩主要由方解石和白云石组成，此外，还有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等，具有粒状变晶结构，块状（有时为条带状）构造。因原岩的类型不同，可形成不同类型的大理岩，如钙镁碳酸盐岩变质后可形成方解石大理岩、白云石大理岩；硅质灰岩变质后可形成石英大理岩、硅灰石大理岩；碳质灰岩变质后可形成石墨大理岩等。

大理岩的化学成分以CaCO3和MgCO3为主，另外，还有极少量的铁、锰、硅、铝、钾、钠等元素。矿物成分主要为方解石或白云石，少量的石英、透辉石、透闪石、绿泥石、石榴石、符山石、硅灰石等。一般呈白色和深浅不同的灰色，有时因绿泥石化而呈绿色，纯白色大理岩称为汉白玉。一般呈粒状结构，往往有条带状花纹。

大理石的物理性质和化学性质与石灰岩和白云岩基本相同，压缩强度为70～120MPa，个别也有较大的，如汉白玉可达153.38MPa，弯曲强度为10～20MPa。大理岩是人类应用得最早和最广泛的饰面材料。

（二）片麻岩

片麻岩是一种典型的变质岩，是一种具有片麻状构造或条带状构造的变质岩，而且变质的程度比较深，是火成岩或碎屑沉积岩在高温、高压条件下重结晶作用的产物。片麻石主要呈现为花岗岩变晶结构、斑状变晶结构和片麻状构造。

片麻岩的矿物成分与花岗岩大致相同，主要由石英和长石组成，其中长石和石英含量大于50%，长石多于石英。另外，还有少量黑云母和角闪石。

在建筑装饰幕墙中常用的是花岗片麻岩，这种片麻岩矿物成分与花岗岩相似，是一种具有明显的片麻构造的变质岩石。主要包括三种不同类型：区域变质作用形成的碱性长石片麻岩；混合岩化作用形成的花岗混合片麻岩；与造山运动同时在强应力作用下，由压力结晶作用形成的片麻状花岗岩。

花岗片麻岩的物理性质和化学性质与花岗岩类似，但在垂直片理方向压缩强度更高。片麻岩的花纹比花岗岩更丰富、更美观。