综合分析影响石材再结晶硬化处理的各项因素

 石材是由多种矿物质组成的。大理石的成分相对简单些，它主要是由方解石（CaCO3）、白云石（MgCaCO3）组成，花岗岩则复杂得多，所以说构成花岗岩的多种矿物所表现出来的光泽也是矿物集合体的平均光泽度。

石材的光泽度有理论光泽度、可抛光光泽度和实际抛光光泽度。

全文涵盖知识点：
石材的矿物结构
石材的风化
石材的节理、缝合线、色斑、色线、鸡爪纹、砂眼、孔洞、扫帚花
石材的物理性能（石材的体积密度、石材的吸水率）
石材的化学成分（Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO的含量）

石材的矿物结构

石材是由多种矿物质组成的。大理石的成分相对简单些，它主要是由方解石（CaCO3）、白云石（MgCaCO3）组成，花岗岩则复杂得多，所以说构成花岗岩的多种矿物所表现出来的光泽也是矿物集合体的平均光泽度。石材的光泽度有理论光泽度、可抛光光泽度和实际抛光光泽度。

原则上讲，理论光泽度可以通过矿物对光的吸收、反射、折射通过计算求得；可抛光泽度是考虑石材的风化、组织结构的疏密、色变、云母不顺解理的破碎等等影响石材光泽度的因数计算求得的。

而实际抛光光泽度是通过实际操作所得出光泽度，其中除了石材的天然因素以外，可以说人为的因素很大。

如施工研磨的方法、施工研磨的结果、石材再结晶硬化板材的干燥程度、石材再结晶硬化的环境温度、石材再结晶硬化的方法和结晶硬化剂的选择等等。

这些所有不确定的因素的存在或多或少都会不同程度上影响石材的再结晶硬化处理的结果。所以说，一般石材的理论光泽度＞石材的可抛光光泽度，石材的可抛光泽度＞石材的实际抛光光泽度。

石材的理论光泽度

石材的理论光泽度是根据石材各组成矿物的理论光泽度以及各矿物在某石材中所占的百分比而计算出来的。



石材的可抛光光泽度

石材的可抛光光泽度可根据石材的理论光泽度G、次生变化和风化程度X1及岩石中的黑云母的百分含量X2依公式G0＝G－9.022840099X1－39.5580585X2－2.246338073 求出。



从石材的矿物结构来讲晶粒的大小会影响到石材的光泽度，晶体颗粒尺寸越大，得到的光泽度越低，抛光性能越差。晶体颗粒越均匀的石材抛光性能越好。

石材抛光表面不同测量方向上光泽度的差异也是存在的，即光泽度具有方向性，中、细晶粒石材的抛光表面不同方向的一致性较好，且随着石材的抛光表面光泽度的提高不同方向的差异性在减小。

实际工作中，中、细粒等粒结构的石材比粗粒结构的石材的研磨、再结晶硬化处理的速度快。

按照矿物粒度的大小可将岩石结构分为巨晶(颗粒>10mm)、粗粒(颗粒>5mm)、中粒(5—2mm)、细粒(颗粒<0.2mm)、隐晶(颗粒<0.01mm)五种。

硬度越高的石材，石材研磨、石材再结晶硬化的速度越慢。

所谓的速度越慢我们应该从两个方面来理解：

1、要求石材研磨的磨料号数越高，石材再结晶硬化的遍数越多；2.要求实际操作中，我们掌握的机器左右摆动的速度要慢。

在实践中大家都可能有过这样的感受，一般的大理石研磨至1000目就可以抛光，而花岗岩要研磨到2000目—3000目，抛光砖（玻化砖）、微晶石、人造合成石的人造石英石要研磨到3000目。

这一切从理论上讲，是石材何时完成塑性流变所决定的。实验证明：大理石在150目开始就会有塑性流变的产生，而硬度高的石材是不会的。

杨中喜先生在研究花岗岩抛光时提出，50单位光泽度下，花岗岩才可进行抛光的说法（北京地标应该就是根据这个说法来的）。

我们认为有一定的参考意义，但在我们的实践中，花岗岩24单位光泽度就完全可以出光，这是由于我们现在的抛光材料的革命为我们提供了新型的石材再结晶硬化处理的武器。

2、石材的硬度是决定石材研磨、石材再结晶硬化处理速度的主要因素。石材的硬度取决于组成石材的矿物硬度，并受石材的结构及构造等因素的影响。

组成花岗岩的绝大多数硅酸盐矿物的硬度都比较高（莫氏硬度6以上），少数矿物如白云母、黑云母的硬度较低（莫氏硬度为2.5），而组成大理石、石灰岩、板岩的碳酸盐矿物及粘土矿物硬度都比较低。

所以花岗岩的硬度相对于大理石、石灰岩、板岩的硬度大，花岗岩的研磨、再结晶硬化处理的速度相对于大理石、石灰岩、板岩慢。

体积密度越大的石材，石材再结晶硬化的效果越好。当石材的体积密度﹥2.65g/cm3时，石材的可抛性都非常好，反之石材体积密度小的石材则可抛性就差。

我们可以通过石材批刮树脂的办法来解决问题，但在现实施工当中，我们不赞成这样的做法。因为一来会增加成本，二来受制约的因素太多（如施工工期、材料选择、树脂的氧化黄变、施工现场的保护，等等）。

我们一般采用的方法是选择石材防护剂来增加石材的体积密度。

体积密度大的石材的吸水率小于体积密度小的石材的吸水率，吸水率小的石材石材晶硬剂与石材表面的反应时间够长，利于石材再结晶硬化的完成。吸水率大的石材，石材晶硬剂与石材表面的反应时间过短，不利于石材抛光层的生成。水磨石、混凝土的抛光就是典型的例子。

结论
石材的再硬化处理的结果受石材的可抛光光泽度的限制；
石材的再结晶硬化的结果受石材的晶体晶粒影响；
石材的再结晶硬化的结果受石材的硬度影响；
石材的再结晶硬化的结果受石材的体积密度影响，涂刷石材防护剂可以增加石材密度，以提高石材的再结晶硬化效果。

石材的风化

石材风化的概念：石材在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。

分为：

1、物理风化作用。主要包括温度变化引起的石材胀缩、石材裂隙中水引起的冻融和碱、盐类结晶引起的翘皮、石材因荷载解除引起的膨胀、因地震引起的破损和断裂等。

2、化学风化作用。包括：水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。

3、生物风化作用。包括动物和植物对石材的破坏，其对石材的机械破坏亦属物理风化作用，其尸体分解对石材的侵蚀亦属化学风化作用。

4、人为破坏（包括石材日常维护不当或不维护）也是石材风化的重要原因。

石材自暴露于地表始至石材加工成成品的使用中，无不处于风化场中，接受风化作用的改造，特别是室外的石材。

如外墙饰面板、外广场地面、地铁站台、围墙、人行道、石雕、花坛、墓碑等，均因处于有利的风化环境中而加快风化进程。这种风化作用虽然速度缓慢却是有目共睹的。

研究表明，石材的风化与风化作用的时间和风化作用的强度成正比，石材的风化与人们日常正确维护的频度成反比。

石材的风化受石材岩性特征、石材所处的环境、石材中节理的发育特征以及人们日常正确维护的频度等因素的控制和影响。

石材的风化不仅是石材色泽与光泽的变化，它还常常伴有石材病变的出现。

如污染、污垢（主要指TSP造成的）、褪色、失光、磨损、针孔、划伤、龟裂、破损、粉化、脱胶、黑缝、色斑、霉斑、胶斑、油斑、黄斑、锈斑、水斑、冻融、凸翘、乔曲、翘皮、剥落、吐碱、泛碱、白华、防护剂污染，等等。

以上列举的任何一种石材的病变，对石材的再结晶硬化处理来说都是有害的。对于石材病变较轻的褪色、失光、磨损，即使是能够通过石材再结晶硬化处理的，处理后的效果也是不一定能尽如人意。

像针孔、划伤、龟裂、破损、粉化、脱胶、黑缝，即使修补研磨后做再结晶硬化处理，其效果也会大打折扣，就像补过的衣服难有新的好一样。

剩余的石材病变治理都有不同的难度，就目前全国石材护理企业来说，能治理好以上所列病变的企业不会超过1%。

所以，对于我们已经进行日常维护的场所，一定要采用正确地维护方式，掌握好维护频度，使石材焕发出绚丽夺目的光彩，充分体现出石材应有的美学价值。

结论

石材一定要在未风化前或风化不严重的情况下，做石材的日常维护。

补胶、刮批树脂、涂刷石材防护剂可以减轻石材风化，作用对石材再结晶硬化效果的影响。

石材的节理、缝合线、色斑、色线
鸡爪纹、砂眼、孔洞、扫帚花


节理：节理（joint）即岩石中的裂隙（fissure or fracture），是指没有明显
位移的断裂。断裂包含节理（无显著位移者）和断层（fault）（有显著位移者）。

缝合线：岩石中一般不造成破坏性的、呈锯齿状的曲线。

其特点如下：
不纯灰岩中的与节理类似的小构造；
多锯齿状，总体顺岩层层面发育；
先有裂缝，而后压溶形成。

色斑：又称石胆，是指石材中出现的与饰面石材的基本色调、花纹不协调的斑状物质，一般指岩石中的析离体、残留体、俘虏体或不同成分的集合体而言。

色线：又称水线，与饰面石材基本颜色、花纹不协调的条纹或条纹状物质，一般指后期贯入的岩脉。

鸡爪纹：花岗石中特有的，因节理、热胀冷缩等因素，经风化作用或解体作用导致花岗石局部受压而产生的微裂。

鸡爪纹会引起石材微细管发育，导致石材变色、褪色进而形成粗糙面，降低石材的美观性和光泽度。

砂眼：天然形成的或研磨造成的、具有一定深度、直径在2mm以下的凹坑。

孔洞：天然形成的或研磨造成的、具有一定深度、直径在2mm以上的凹坑。

扫帚花：指石材表面出现的矿物颗粒不均的现象，一般在带有山水画图案的石材中常见。

以上所列举的各项都会给石材的再结晶硬化处理带来不良的影响。

结论
为了弥补石材的缺陷可以通过挖补的方式修补石材；
对于细小的线纹、砂眼可以通过加入纳米材料抛磨弥合；
涂刷或抛磨溶剂型石材防护剂可以提高石材再结晶硬化的效果。

石材的物理性能

石材的物理性能指标很多，与我们有关的应该说仅三项而已。石材的硬度、体积密度在第一节已经说过了，这里不再赘述。这节单列的目的就是讲石材的吸水率——石材的孔隙与吸水率的关系。

应该说，因为石材的孔、孔隙、孔洞、吸水率已经给我们的石材整体研磨和石材的再结晶硬化处理带来了极大的麻烦，80%以上的返工来源于此。

孔隙的分类

按孔隙的大小，可将孔隙分为微细孔隙（胶体孔隙）、细小孔隙（毛细孔）、较粗孔隙（气孔系）、粗大孔隙等。

按孔隙的形状，可将孔分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。

按常压下水能否进入孔隙中，将常压下水可以进入的孔隙称为开口孔隙（或称连孔隙），而将常压下水不能进入的孔隙称为闭口孔隙（或封闭孔隙）。



为什么大理石易返碱而花岗岩出水斑？

这不但与石材的性质有关，还与石材的孔、孔隙、孔的构造有关。

石材的吸水机制与石材的孔隙密切相关，石材孔隙的直径决定了石材的吸水机制（见表3）。

石材液态水的吸收机制是主动式充填孔隙毛细水和被动式充填孔隙渗流水，而石材气态水的吸收机制是当空气相对湿度为100%时的凝结作用、空气相对湿度小于100%时的毛细凝结作用、空气相对湿度大于50%时的吸湿作用（与石材盐、碱含量有关）。

由于石材存在着多种孔隙，会吸收多种状态的水，如液态水和气态水，而且会以不同形式吸收，如主动式的和被动式的。



石材吸水是随着石材的孔径由小变大而由两种模式变为四种模式、六种模式或更多种模式，石材吸水难易程度由难而易。

影响石材的吸水多少即石材的吸水率。在我们的石材护理工作中，石材的吸水率不仅与石材的孔隙率、孔径的大小、孔隙的形态和构造等因素有关，而且还与水在石材表面存留的时间、石材防护剂的选择、涂刷、养生以及我们施工的工艺方法等因素有关。

结论

石材的吸水率与水作用在石材上的时间的平方根成正比。这就要求我们在石材护理工作中，一定要想方设法杜绝水对石材的渗入。

比如石材铺贴前的六面防护，石材整体研磨前的干磨刷防护，石材再结晶硬化处理前的石材防护，等等；

要根据石材的品种、施工的需要、石材以后使用的环境选择石材防护剂，目的是：提高石材再结晶硬化的可行性和石材的实用性。

石材的化学成分

对碳酸盐石材来讲，含钙量高的石材易出光，含镁量高的石材难出光，含铝高的石材更难出光。

对硅酸盐石材来说，花岗石抛光的难易程度与花岗石的矿物组成密切相关。花岗石主要矿物和次要矿物、是否转变或转变生成次生矿物数量的多少、云母含量的多少，对花岗石光泽度和花岗石抛光的难易程度有直接影响。

1、花岗石中主要的矿物为斜长石辉石、斜长石、角闪石，其余为黑云母和副矿物，而斜长石、角闪石，自形程度较好，次生矿物很少，则花岗石容易抛光。如蒙阴黑、济南青；

2、花岗石中主要矿物为石英、长石和少量云母，其余为副矿物。长石的次生矿物高岭土、绿帘石和绢云母等较少，则花岗石较易抛光。如柳埠红、泰山红、将军红、平度白；

3、花岗石中主要矿物为石英、长石，次要矿物为角闪石和少量的黑云母，其余为副矿物。长石次生矿物高岭土大量、普遍生成，以及少量的绢云母等。角闪石、黑云母也转变生成少量绿泥等次生矿物，则花岗石较难抛光。如鲁青红、中国灰、五莲花、崂山灰；

4、花岗石中主要矿物为石英、长石，次要矿物为黑云母或角闪石，其余为副矿物。长石的次生矿物绿帘石等大量的普遍的生成和大面积的、多的高岭土等。

黑云母或角闪石也转变生成较多的绿泥石、绿帘石等次生矿物，则花岗石难抛光。如芙蓉绿、孔雀绿。

对含硅石材的石材再结晶硬化的工作机理与含钙石材不同。我们应根据碳酸盐石材或硅酸盐石材来选择石材结晶硬化材料（而不是根据大理石、花岗岩来选择石材再结晶硬化材料）。比如：大花绿、砂岩、黑金沙等。

结论

大理石的再结晶硬化比花岗石简单，生成的一般产物是钙质层（如草酸钙、氟硅化钙、丙稀酸钙，等等）。

花岗石的抛光层的物质比较复杂，要具体问题具体对待，一般只有取样分析，才能够清楚，但可以肯定地说它的生物是复合盐类及硅质层。