天然凝灰岩(砂岩)石材幕墙技术的讨论

来源: 　作者:张芹　日期:2006-6-12 　页面功能【字体：大中小】【打印】【投稿】【评论】

   石材幕墙用天然石板材过去主要采用天然花岗石建筑板材，现在有很多工程采用天然凝灰岩（砂岩）建筑板材。由于有关规范（标准）没有凝灰岩（砂岩）的内容，为帮助广大工程技术人员在使用凝灰岩（砂岩）石材幕墙时掌握有关技术，特对凝灰岩（砂岩）石材幕墙有关技术进行讨论。
    石材科学分类方法应该是根据石材的地质组成来划分其种类，从地质学的角度来看，地壳土层中的岩石分为下列三种类：
(1)火成岩
    这些岩石从热的熔化的材料中形成，花岗岩和玄武岩是火成岩中的两种。
(2)沉积岩
    这些岩石起源于其他岩石的碎片和残骸，这些碎片在水、风、重力及冰等各种因素的作用下移动到一个由沉积物形成的盆地中沉积，沉积物压缩和胶结后形成坚硬的沉积岩。沉积岩由其他岩石中丰富的物质所组成，石灰岩、砂岩以及凝灰岩是沉积岩中的三类型。
(3)变质岩
    这些岩石形成于其他已经存在的岩石在受热或压力作用下进行了结晶或重结晶。大理岩、板页岩和石英岩是变质岩中的三种。
    从以上可以看出，凝灰岩、花岗岩、大理岩的区别是明显的，它们分别属于石材的三大种类，凝灰岩是沉积岩，花岗岩是火成岩，而大理岩是变质岩，因此凝灰岩不是大理岩，根据美国规范ASTM C119—“规格石材相关的标准术语”，凝灰岩是“可通过分层结构来划分的结晶的或微结晶的石灰岩的一个变种”。
    花岗石原指花岗岩加工的石材，而现在所称的花岗石是一个商品名称，它包括所有可作为饰面石材，并以硅酸盐矿物为主的火成岩，花岗石以氧化硅为主，含有氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁等成分，因其形成温度高，各种矿石晶体镶嵌严密，质地坚硬，耐酸、碱、盐的腐蚀，化学稳定性好，但因其中含有石英，在高温下会膨胀碎裂，此外氧化铁含量高时，石材表面会出现锈斑。花岗石多数结构紧密，呈现出美丽的自然构造纹理，具有很强的装饰性。
    凝灰岩是在大气条件下从含碳酸盐的泉水（通常是热泉）中沉淀而成的一种钙质材料。含有二氧化碳的循环地下水带走了溶液中大量的钙质碳酸盐，当地下水到达泉水表面时，一些二氧化碳释放出来就导致了一些钙质碳酸盐沉淀而成为凝灰岩（通常在浅池塘的底部）。与在远古的海洋中形成的石灰岩不同的是，凝灰岩是从河流或池塘里富含石灰的饱和水中通过碳酸盐的快速沉淀而形成的。这一快速沉淀限制了有机物和气体，在凝灰岩中产生了孔隙及明显的基床平面特征，这就形成了凝灰岩的美丽纹理。与此同时不利的一面上，这些孔隙及基床平面特征使得凝灰岩在气候中暴露时会产生内部的裂缝和分层，发生沿基床平面的腐蚀和恶化，进一步降低了石材弱方向的强度。但是如果凝灰岩得到很好的加固，它在尺寸稳定性、抗冻融能力、压缩强度等方面的物理性能就可以被认为与大理岩类似。而且除了孔隙以外，凝灰岩自身通常是密实和不透水的。
    砂岩（金年华天然石材），产地巴基斯坦，为生物碎屑灰质岩，镜下观察：
    结构构造：生物碎屑结构，块状构造。
    矿物成分：碎屑 (生物碎屑)60% 、胶结物40%，由次多量尘点状碳酸盐灰质和少量氧化铁质组成。
    岩石为生物碎屑灰质岩，呈黄白—浅黄褐色，由大量的生物碎屑和次多量的灰质及少量氧化铁质胶结而成。岩石中的生物碎屑含量和种类极为丰富，以有孔虫为主，其次为腕足类、腹足类、莛科类和棘皮生物海胆类及介形虫等。生物碎屑碎片占岩石中绝大部分，因而定名为生物碎屑灰质岩。生物碎屑中的灰质粒度极为细小，仅在0.001mm左右，属原始未经重结晶海洋碳酸盐沉淀物，经后期压实作用而成的岩石。而分布于碎屑壳壁上的灰质则呈纤维状或超显微鳞片状集合体产出。个别灰质局部略有重结晶而呈微粒状现象。由于岩石中的硐酸盐基本没有重结晶，呈原始尘点状或泥状沉淀，说明岩石属沉积世代较新的二迭系—第三系平静浅海相沉积的生物碎屑灰质岩。
    胶结物由次多量尘点状或超显微鳞片状碳酸盐灰质和少量氧化铁质组成，灰质呈不均匀团粒状散布于生物碎屑间，粒度均＜0.001mm受氧化铁质的渲染，局部呈不均匀浅黄—浅黄褐色。
    砂岩（金年华天然石材）化学成分：
    氧化钙     50.54% 、氧化镁     1.88%、二氧化硅   2.38%、三氧化二铝 2.04%
    大理石学名大理岩，因盛产于我国云南大理点苍山而得名。现在所说的大理石实际上包括所有能作饰面石材的变质岩。大理石成分以碳酸钙为主，约占58%以上，另外含有碳酸镁、氧化钙、氧化镁等。因而当空气潮湿并含有二氧化硫气体时，大理石表面会发生化学反应生成石膏，呈现风化现象。
    凝灰岩及砂岩没有国家标准（行业标准），现列出性能参考参数见下表。