水磨石生产原料的制备（-）

图1生产水磨石的主要原材料

1骨料

水磨石生产用骨料分为粗骨料和细骨料。粗骨料决定水磨石花色品种，一般最大粒径5cm。骨料在水磨石中所占总体积的50%~75%。胶粘材料占总体积的25%~50%。辅助材料占总体积的量很小，但作用非常大，种类相对较多。

新型水磨石对骨料的选择已经放宽了视角，之前以矿物为主，以矿物制品为辅来制作水磨石。现在不仅岩石和矿物用作骨料，矿物制成品和高分子聚合物及天然有机质也用作水磨石的骨料。骨料在水磨石中的作用是非常重要的。首先，为了调整制品颜色，加入一种或多种彩色的骨料，能大大增加美观，装饰效果非常明显。其次，它可以抑制各种胶粘剂由于各种原因引起的体积变化。从而减少由此产生的应力和裂纹，保证水磨石的稳定性。第三，骨料的抗压强度和耐磨强度一般均比胶粘材料高。能起骨架作用，从而提高水磨石承受荷重和传递应力的能力。

1.1岩石和矿物骨料

天然岩石在自然界极为丰富，其形成见图2。据初步统计，已达2000余种。矿物的种类有硅酸盐、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、氧化物、氢氧化物、卤化物、有机矿物、硼酸盐、硝酸盐、神酸盐、磷酸盐、饥酸盐、铭酸盐、鸨酸盐、钥酸盐等。

常用矿物特性有：颜色、光泽、解理、断口、韧性、硬度、折射率、比重等。针对不同的矿物和岩石，根据它的存在方式、物理性能进行开采，然后进行针对性的加工破碎，形成能够满足使用要求的粒径级配。

1.1.1碳酸盐矿物

大理石是由我国云南省大理县出产的石材而得名的。从岩石学上看，大理岩是一种变质岩。它主要是石灰或白云岩接受触或区域变质作用而重结晶的产物。但是，水磨石工业中的大理石的概念要广泛的多，既凡是易于磨光且有装饰性能的各种碳酸盐岩石、橄榄石硅卡岩等都可以归人。因此，包括石灰岩、白云岩、大理岩、白云大理岩、蛇纹石化大理岩、蛇纹石化橄榄石硅卡岩等。这些岩石分属沉积岩、沉积岩、变质岩或火成岩、变质岩。

大理石的主要造岩矿物有方解石和白云石。方解石的化学成分为碳酸钙，他能够在酸中溶解，分解成二氧化碳。白云石的化学成分为碳酸钙和碳酸镁组成的复盐。大理石的化学成分比较稳定。

大理石依基本颜色可分为白、黄、绿、灰、赭、红、黑等七类。以纯色为主的白、黑两类大理石和以花色为主的黄、绿、灰、赭、红五类大理石都是水磨石常用的原料。一般大理石或多或少要加些杂质，而大理石的颜色同杂质的成分密切相关，甚至取决于杂质。彩色花纹取决于杂质分布的均匀程度。白色大理石呈乳白色，少量灰白色，主要为白云岩、大理岩，有“雪花”“汉白玉”“雪花白”“苍白玉”“雪浪”“晶白”“蕉岭白”“河南白”“粉荷”“奶油”等。黄色大理石呈深浅不同的黄色，主要为蛇纹石化大理岩，有“香蕉黄”“芝麻黄”“锦黄”“稻香”“晚霞”“凝香”“虎皮”“锦屏”“脂香”等。绿色大理石呈深浅不同的绿色，主要为蛇纹石化大理岩和蛇纹石化橄榄石硅卡岩。有“金玉”“莱阳绿”“丹东绿”“斑绿”等。灰色大理石呈深浅不同的灰色，主要为石灰岩和大理岩，有“艾叶青”“螺丝转”“杭灰”“齐灰”“化雨”“灰皖螺”“云花”“银荷”“咖啡”等。赭色大理石呈红褐色或红褐色花纹，主要为石灰岩和大理岩，有“晚霞”“咖啡”“虎皮”“凝香”“奶油”“锦屏”等。红色大理石呈深浅不同的红色，主要为大理岩和石灰岩，有“桃红”“广州红”“铁岭红”“纹脂奶油”“林枫”“东北红”“紫红”“红皖螺”“紫豆瓣”等。黑色大理石成深浅不同的黑色，主要为石灰岩、大理岩，有“墨玉”“大连黑”“黑底白花”河南黑，墨碧，龟壁，等杂质不仅同大理石的颜色密切相关，而且对大理石的性能也有不同程度的影响。如石英、玉髓质地比较坚硬，若含量大会使开采和加工发生困难，黄铁矿氧化后生成锈黄色或褐色的斑点，会降低颜色和花纹的质量，绿泥石呈薄夹层状分布，会引起大理石板的分裂，并降低其机械性能，赤铁矿和褐铁矿有时能增加色彩，有时又能影响装潢等。表1为水磨石中碳酸钙骨料主要性能指标。

大理石的物理性能包括解理、断口、比重、容重、空隙率、强度、硬度、磨耗量和光泽度等。解理是矿物晶体受外力作用时，沿一定晶面方向裂开呈平面的性质，大理石的解理比较完全。断口是矿物晶体，受外力的作用后，产生无一定方向的不规则破裂面的性质。大理石的断口比较平坦。比重是物体单位体积的重量和同体积4摄氏度水的重量的比值。大理石的比重约为2.6~2.9。孔隙率也称孔隙度，是在松散的岩石颗粒间的孔隙总体积对于岩石整个体积之比，大理石的孔隙率约为0.3~1.5o强度是大理石破坏时的应力值，根据外力的类别，分为抗压强度和抗折强度。为了适应大理石的非均质性和解理性。对每种大理石抗压强度都进行了三个方向的测试，实验说明，大理石三个方向的抗压强度不完全相同。硬度是大理石抵抗外来机械作用，特别是抵抗刻划作用的能力。用莫氏硬度计在抛光了的大理石表面进行测试。磨耗量是以单位时间内磨耗大理石的体积来表示的。光泽度是由反射光线的性能决定的，是大理石装饰性的重要因素之一，一般为90度～115度。

1.1.2硅酸盐矿物

硅酸盐矿物大约占已知矿物25%，常见矿物的40%，是石英、长石以及花岗岩的主要成分。石英、长石和云母都是硅酸盐，在硅酸盐中，硅和氧两种元素组合成四面体结构，根据四面体与其他元素链接方式的不同，硅酸盐可以依照结构配置，分为五大类：一岛状硅酸盐，四面体中无共享角，双岛状硅酸盐是四面体，一角共享。二单链链状硅酸盐，双角共享形成链状，双链状硅酸盐，两个或三个共享角形成双链。三环状硅酸盐，双角共享形成圆环。四架状硅酸盐，四角全部共享。五层状硅酸盐。

1.1.2.1花岗石

也称花岗岩，俗称麻石。它是分布较广的深成酸性岩。它是由晶莹透明的石英，肉红色的钾长石，灰白色的斜长石以及少量的云母组成，有时有少量的角闪石或辉石等矿物。石英、长石、角闪石等矿物都很坚硬，用一般的钢刀都不能刻动。云母硬度差一些，但却比较耐风化。在显微镜下，我们可以看到这些矿物互相紧密镶嵌，形成致密的花岗结构，因而使花岗岩具有坚硬的性能，其主要性能见表2。

花岗石具等粒状结构和块状构造。常成巨大岩体产出。按次要矿物成分的不同，可分为黑云母花岗岩、二云母花岗岩和角闪石花岗岩等。

花岗石颜色较浅，以灰白色和肉红色为最常见。灰白色花岗石呈灰色、灰白色、有“厦门石”“牟平石”“日照石”“大黑白点”“笔山石”“峰白石”和“田中石”等。肉红色花岗石呈浅红色、红灰色、肉红色，有“南口红”“白虎涧”“柳阜红”“长清花”“古山红”“汕头石”“南安石”“碧石”和“崂山石”等。

花岗石的物理性能包括比重，强度，硬度和磨耗量等。花岗石由于其本身成分中含有高硬度的矿物，加工十分困难，但对气候具有很高的稳定性，它可使

饰面维持长久的时间，并在很大程度上延长建筑物的使用年限。但因开采加工费用比较昂贵，我国很少用花岗石渣做水磨石原材料。

表2水磨石中花岗岩碎料主要性能指标

1.1.2.2石英

架状硅酸盐，自然界已发现八种同质多像变体，a石英、b石英、a鳞石英、b鳞石英、a方石英、b方石英、柯石英、斯石英，即二氧化硅，是地壳上第三大常见矿物，储量仅次于冰和长石。按体积计，占整个地壳的11.9%；占花岗岩和变质岩的22.5%，沉积岩的18.4%0在热液矿脉中，石英常呈长柱状晶体，往往排成节状构造。在伟晶岩晶洞中，石英的柱状晶体常聚合成为晶族出现。常见的有石英、鳞石英、方石英、蛋白石等。

这些石英的类别是硅酸盐－架状硅酸盐。晶系为六方或三方晶系。化学组成为Si。形态或习性，柱状，莫氏硬度为7，无解理，断口为贝壳状，有玻璃光泽，比重为2.7。

石英在中国分布很广，最有规模的是连云港的东海市，湖北的薪春、内蒙古的赤峰、包头、巴彦淖尔，甘肃瓜州、广东河源、佛山，河北灵寿，陕西商洛。人造水磨石中石英的要求指标如表3。

1.1.2.3 长石

1.1.2.4 沸石

是由SiOQ和A10Q四面体通过共角顶彼此连结而形成三维骨架构成。沸石与其他架状硅酸盐间最重要的区别是架间空穴的维数和它们之间的连结通道。长石结构中空穴较小，而沸石的骨架更膨大，含有更大的空穴并被较宽的通道相联系。分子水可通过通道在沸石结构中进出而不破坏基本结构。作为一种功能材料在废物处理中应用。

1.1.2.5 云母

层状硅酸盐，云母主要分为白云母和黑云母、白云母包括了钠云母、白云母、海绿石。主要产于白云母花岗岩、二云母花岗岩、伟晶岩中，还常出现在云英岩、片岩、片麻岩中。黑云母包括金云母、黑云母、铁锂云母、锂云母。黑云母主要产于中酸性火成岩、碱性岩、伟晶岩和结晶片岩、片麻岩等变质岩中。其中应用最广的是白云母，其次是金云母。

1.1.2.6高岭石

层状硅酸盐是一种黏土矿物，理论组成A12O341.2%,SiO248%,H2010.8%，高岭石分布很广，主要是由富铝硅酸盐在酸性介质下，经风化作用或低温热液交代变化的产物。高岭石矿床分原生和次生两类。原生高岭石矿床是铝硅酸盐破坏的产物停积在原岩当地，高岭石常与石英、褐铁矿等混杂。当原生高岭石遭受冲洗，被水携带搬运至低地沉积，则生成次生高岭石矿床。

表一：水磨石中碳酸钙骨料的主要性能指标

表3水磨石中石英石指标