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    四川砂岩的性能和矿物的物理性质的关系

    作者:四川黄砂岩   来源:四川黄木纹砂岩   日期:[2014/3/17 7:45:44]

        四川黄砂岩等石材性能测试中的项目,绝大部分都属于物理性质方面的内容。如颜色、光泽、透明度、硬度、压缩强度、弯曲强度、抗剪强度、耐磨度、体积密度、比重、容重、导电性、吸水性、放射性等。这些性质实际上还是由组成岩石的矿物性质决定。大理石花岗石之所以能用来作装饰石材,很大程度上是利用其优异的物理性质,特别是颜色。
       一、颜色
       矿物的颜色大致可分三种:自色、它色、假色。
       1、矿物自色指矿物本身固有的颜色,是由其中所含的色素离子和内部结构所决定。
       2、矿物它物是指矿物含有带色杂质的机械混入所染成的颜色,它与矿物本质无关,故叫它色。如纯净石英是无色的,若含少量氧化锰时,则成紫色;含钛时,呈淡红色(蔷薇水晶);含碳时,呈烟色或黑色(烟水晶)。当矿物受热时,此种颜色会变化。
       3、矿物的假色指矿物表面的氧化膜、内部解理或裂隙、薄膜、包体等引起光波的干涉而呈现的颜色。如方解石,由于解理发育,解理面对光的反射干涉,有的形成有彩虹的色图,称为晕色。
    石材的改色着色就是根据这些原理进行的。
       就岩石的颜色来讲,情况较复杂,有造岩矿物引起,有渗入染色元素所致,饰面石材也不例外。
    此外,四川黄木纹砂岩岩石的干湿程度不同也会引起颜色的变化,湿者深,干者浅。我们可以用湿水来辨别色彩、矿物成份及结构构造。磨光程度不同也影响着颜色,镜面者色深,粗面者色浅。
       二、透明度
       透明度指矿物允许可见光透过的程度。透明度还受矿物厚度影响,一般是在同一厚度(0.03mm)作比较。透明度可分为三级:1、透明,如水晶、金刚石、石膏。2、半透明,如石英、方解石(完全透明的称冰洲石)。3、不透明,如磁铁矿。
       三、光泽
       光泽指矿物表面对光的反射能力,主要是对矿物单体或解理面上所呈现的光泽。如矿物表面不平,由于光线多次折射、反射,而增加了散射,常使光泽变异、减弱。因此,大理石花岗石板材光泽度的高低,直接依赖于磨光的平度。除了加工技术、磨料的选择外,还取决于石材的结构构造、矿物成份、化学成份、光学性质和造岩矿物的结晶程度等等。一般石材颜色深、矿物成份单一,结晶程度高,其光泽度就强。
       矿物的光泽通常以折射率大小分为四级:依次为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽。大理石花岗石中的矿物,如方解石、白云石、长石、石英等反射率均较弱,大都属于玻璃光泽。此外,矿物表面不平或呈集合体状,使光泽变异,呈现出一些特殊光泽,如丝绢光泽、珍珠光泽等。石英断口具油脂光泽,丹东绿大理石中的蛇纹石具丝绢光泽。这与饰面板材中反映磨平程度即板材表面反射光强弱的“光泽度”有所不同。
       四、解理、断口
       矿物在外力作用下,能够沿着一定方向破裂成光滑平面的性质,称为解理。根据解理面的完好程度,通常可分为以下几种:
       1、极完全解理  解理面大而平整光滑,如云母、石墨。
       2、完全解理  解理面光滑,很难发生断口,如方解石、白云石、如大理石(汉白玉等)有时能见到粒状晶亮的解理面。
       3、中等解理  解理面不大光滑,可有断口出现,如辉石。
       4、不完全解理  矿物不易裂成平面,仅断续可见不明显和不平整的解理面,如绿柱石。
       5、极不完全解理  很难出现解理面,如石英,因此,在花岗石中,石英很难看出其晶面的,但由于其断口面上显出油脂光泽,故也易识别。
       断口  矿物在外力作用下,破裂成不规则不平坦的断面称为断口,如贝壳状断口,具有以受力点为圆心的波纹,其形态颇似蚌、贝壳的表面。
       五、硬度
       硬度指矿物抵抗外力的机械作用(刻划、压入、研磨等)的强度,且比较固定,是鉴定矿物的重要依据之一。岩石硬度大致是组成矿物硬度的平均值。测定矿物硬度方法很多,最简便的是摩(莫)氏硬度刻划法,以10种不同硬度的常见矿物作标准来划分等级,彼此互相刻划,得出欲鉴定矿物硬度的级别。
    见下列摩氏硬度表:

     

     硬度等级

     代表矿物

     硬度等级

     代表矿物

     1

     滑石

     6

     正长石 

     2

     石膏

     7

     石英

     3

     方解石

     8

     黄玉

     4

     莹石

     9

     刚玉

     5

     磷灰石

     10

     金刚石

     

     

    石材的硬度多采用肖氏硬度,它是属于弹跳法测定的硬度。与饰面石材有关的某些岩石肖氏硬度值列表如下:

     

     序号

     岩石

     肖氏硬度(HS)

    序号 

    岩石 

     肖氏硬度(HS)

     1

     蛇纹岩

     38--49

     7

     正长岩

     61--95

     2

     凝灰岩

     8--58

     8

     辉绿岩

     62--100

     3

     白云岩

     32--62

     9

     角闪岩

     68--105

     4

     石灰岩

     17--76

     10

     玄武岩

     67--102

     5

     安山岩

     50--88

     11

     闪长岩

     73--110

     6

     大理岩

     49--62

     12

     花岗岩

     75--115

     

     

    为方便起见,常用指甲(硬度2.5)、铜钥匙(3)、小刀(5—5.5)、玻璃(约6)来鉴定矿物或岩石硬度,如大理石主要由方解石组成,小刀易刻动;花岗石主要由长石、石英等组成,稍比小刀硬。因些,用小刀来区分大理石还是花岗石是较可靠的。
       六、体积密度
       指单矿物的重量与4℃时同体积水的重量比。它决定于组成矿物的原子量及单位体积内的质点数。现在统一改为用体积密度来表示。
    标明饰面石材的体积密度,对运输、加工、安装,特别是干挂安装有很大关系。
       七、放射性
       含有放射性元素[如铀(U)、钍(Th)、镭(Ra)]的矿物,这些元素自发的从其原子核内放射出粒子或射线,同时释出能量,这种现象称为放射性。
       八、吸水性
       矿物具有吸收空气中水份的能力,如光卤石。吸水性强表面易潮解,有害于光泽。不过这和岩石中的吸水性有所不同。岩石中的吸水性主要是由于岩石中有孔隙,因此疏松的岩石,孔隙度大吸水率也高,影响饰面板材一系列性质。
       九、导电性
       指矿物对电流的传导能力。根据导电能力的强弱,分为导体,如金属自然元素矿物(铜、银等);半导体,如金刚石、硫;绝缘体,如云母、石棉等。
       十、膨胀性
       矿物受热后体积会增大,不同的矿物其膨胀系数不同,如蛭石在火烧时,体积膨胀15—25倍。
       十一、矿物的其它性质
       有些矿物具有弹性(如云母)、挠性(如绿泥石)、脆性(方铅矿)、柔性(如石膏)、可塑性(高岭石)、磁性(磁铁矿)、发光性(如金刚石在X光照射下发出蓝色萤光)、嗅觉(如黄铁矿在燃烧时散发出硫臭)、味觉(石盐)、触觉(石墨、滑石等手触有滑感)等。
       十二、矿物的分类与命名
       1、矿物分类
       矿物从不同角度有不同的分类方法。因为矿物的化学组成和结晶体结构是构成矿物的根本因素。大类如下:
    第一大类:自然元素大类,如自然金(Au)、金刚石(C)、石墨(C)
    第二大类:硫化物大类,如方铅矿(PbS)、黄铁矿(FeS2)
    第三大类:氧化物大类,如刚玉(Al2O3)、石英(SiO2)、滋铁矿(Fe2O4)、褐铁矿(Fe2O3)
    第四大类:卤化物大类,如萤石(CaF2)、石盐(NaCl)
    第五大类:含氧盐大类
    石材中的矿物主要为含氧盐大类。
       2、含氧盐大类
       该类包括含氧酸根(络阴离子)「SiO2」2-、「PO4」3-、「SO4」2-、「CO3」2-、「WO4」2-……与金属阳离子所组成的盐类矿物。根据络阴离子的不同类型,含氧盐类又可分为以下各亚类:
       ⑴ 硅酸盐亚类:如辉石、长石、分母
       ⑵ 碳酸盐亚类:如方解石、白云石
       ⑶ 硼酸盐亚类、砷酸盐亚类、钒酸盐亚类等十来个亚类,与石材关系不大
       十三、岩石的结构、构造及与饰面石材的关系
       1、岩浆岩结构
       ⑴ 按结晶程度分
    A全晶质结构  组分完全结晶,而不含有非晶质的玻璃质结构。如广西岺西红花岗石(黑云母钾长花岗岩)。
    B半晶质结构  部分矿物结晶,部分未结晶呈玻璃质,如福建珍珠黑(玄武岩)。
    C玻璃质结构  岩石快速冷却,来不及析出晶体,全部为火山玻璃,常为岩浆溢出或喷出地表形成,如珍珠岩。
       ⑵ 按矿物自形程度分
    A自形晶结构  主要矿物都有完整的晶体,如橄榄岩(丹东绿大理石的原岩)中的橄榄石、辉石等均呈自行。
    B半自形晶结构  部分矿物晶体完整,如济南青花岗石(辉长岩)中的斜长石和辉石均呈等轴粒状半自形,绝大部分花岗石均如此。
    C他形晶结构  矿物形状不规则,无一定完整晶面,石英在岩石中常呈他形晶。
       ⑶ 按矿物颗粒大小及矿物间相互关系
    A按颗粒相对大小,可分为:
    等粒结构  岩石中同种矿物颗粒大小大致相等。
    斑状结构  岩石中同种矿物颗粒大小不相等,差异显著,形成先后次序也不同。大的称“斑晶”,小的叫“基质”,如渐江的竹叶花岗石,竹叶为安山岩中的斜长石斑晶,形成在基质之前。
    B按矿物颗粒绝对大小,可分为:
    显晶质结构  岩石中矿物颗粒肉眼可辨,按其大小还可分为:
      粗粒结构-矿物颗粒直径﹥5mm
      中粒结构-矿物颗粒直径5-1mm
      细粒结构-矿物颗粒直径1-0.1mm
    隐晶质结构  岩石成致密状,颗粒很细肉眼无法辨认。
    C、按矿物之间的相互关系可分为:
    交生结构  两种矿物同时结晶,互相穿插
    反应边结构  早结晶的矿物被晚结晶的矿物所包裹
    环带结构  同种矿物的不同端元组份互相包裹
    D按岩浆岩结构的这四个方面特点,可划为几种常见的结构类型:
    花岗结构  暗色矿物较自形、长石半自形、石英为他形,故又称半自形结构。
    辉长结构  基性斜长石和辉石自形程度几乎相等,均为粒状半自形。
    辉绿结构  基性斜长石和辉石颗粒大小相差不多,而自形程度显著不同,在较自形的斜长石晶体组成的三角空隙中,充满着他形的辉石。
       2、沉积岩结构
    与饰面石材关系密切的沉积岩为化学岩和生物化学岩,其长见结构有:
    A结晶粒状结构  按结晶颗粒大小又可分为粗(7-2mm)、中(2-0.5mm)、细(0.5-0.01mm)、隐晶质(﹤0.01mm)等几种。
       B鲕状结构  它是由直径﹤2mm的球形,橄球形的鲕石和相同成分的胶结物组成的,如直径的称豆石,相应叫豆状结构,常见在石灰岩、白云岩中。
    C 碎屑结构  由原生沉积物在同生,成岩作用过程中破碎胶结而成。
    D生物结构  为生物化学成因的岩石所特有,常见于石英岩和某些硅质岩及磷质岩中,其中生物含量在30%以上,称生物结构,若生物含量在5%-30%,称含生物结构。
       3、变质岩结构
       与饰面石材关系密切的变质岩为变晶结构,该结构为原岩在固态下,通过重结晶作用形成的结构,按变晶的形态可分为:
       A 花岗变晶结构(粒状变晶结构)  岩石由大致呈等轴粒状矿物颗粒组成,镶嵌很紧,一般不具方向性。这种结构仅局限在大理岩等少数高级区域变质中,因此大理石中常见,如汉白玉、雪花白等大都为此类结构。
       B鳞片变晶结构  岩石主要由片状矿物组成,常排列有方向性。板石常具此种结构。
       C纤维变晶结构   岩石主要由长柱状或纤维状矿物组成,呈平行或杂乱的排列。如蛇纹石便是。
       4、岩浆岩构造
       ⑴ 块状构造  岩石中矿物分布均匀,排列无序和无一定方向,大部分花岗石都具该构造。
       ⑵ 条带状构造  不同成份、不同颜色、不同粗细的矿物呈互相间隔排列,如深色的辉石和浅色的长石相间。
       ⑶ 斑杂状构造  岩石颜色、矿物成份、数量及结构上不均匀分布。
       ⑷ 流纹构造  不同颜色的条带和矿物、拉长的气孔等平行排列。
       5、沉积岩构造
       沉积岩最常见为层状构造,不同层位的岩石,其物质成分、内部结构,颜色均显示出其差异性。此外也有块状构造,岩石中矿物分布均匀,排列无序,如灰岩,有的厚层状灰岩,在局部看来也呈块状构造。沉积岩中可作饰面石材的主要为灰岩。
       6、变质岩构造
       变质岩最常见的构造有:压碎构造、定向构造。定向构造中又分为板状构造,千枚状构造、片状构造、片麻状构造等。片岩常具有典型的定向构造或千枚状、片状构造

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