|
|
含铁物质对石材的影响
|
|
|
石材是岩石经加工后所产生的制品，岩石是由矿物组成的，其中含铁矿物是石材中铁质的来源。铁元素在自然界中分布甚广，但大多以化合物之方式出现，由于铁元素属中等活泼性的金属，在高温下易和氧、硫、氯等元素发生强烈反应，并易溶于无机稀酸和浓盐酸的溶液中，同时浓碱溶液也易侵蚀铁。因此铁只有以化合物(含铁矿物)的形态出现，才得以在自然界中保存下来。
铁的化合物有氧化物、硫化物、硅酸铁、碳酸铁、硼酸铁、钨酸铁、硫酸铁等数百种，但以下列四种化合物为主要类别︰
一、氧化铁︰含铁氧化物的矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、矿等。钛铁
二、硫化铁︰含铁硫化物的矿物有黄铁矿、白铁矿、黄铜砂、黄锡矿等。
三、含铁硅酸盐矿物︰有橄榄石、黑榴石、十字石、黑柱石、普通辉石等。
四、含铁碳酸盐矿物︰有菱铁矿及铁白云石等。
由于石材本身含有赤铁矿或硫铁矿等上述的含铁矿物，此类铁矿物本身极易氧化而锈蚀，造成石材表面变色、变黄以及锈斑等缺陷，严重者甚至因铁质锈蚀后膨胀而产生结晶颗粒爆裂与孔洞。兹就含铁矿物对各石材的影响逐项说明：
; 含铁矿物对花岗石石材的影响
除了含铁硫酸盐矿物外，大部分的含铁矿物都有可能存在花岗石中，属硅酸铁矿物的数量及分布最广，其次是氧化铁或硫化铁矿物。一般含铁矿物的颜色深暗，对花岗石的装饰美观价值有关键性的影响。花岗石中暗色矿物集中者，石材常呈黑色、绿色系，如摩卡绿(含FeO+Fe2O3︰6.34%)、印度黑(含FeO+Fe2O3︰13.2%)、南非深黑(含FeO+Fe2O3︰20.5%)、津巴布韦黑(含FeO+Fe2O3︰11.5%)、等。黄铁矿、白铁矿等含铁矿物嵌入辉长岩中，因而形成了闪烁金光的黑金石材，印度黑金即为最显著的例子。含铁矿物在石材中的排列组合，丰富并美化了石材的装饰美观效果，使天然石材色彩变化绚丽，如孔雀绿(含FeO+Fe2O3︰6.21%)、森林绿(含FeO+Fe2O3︰5.31%)、豹皮花(含FeO+Fe2O3︰3.40%)等。
硫化铁是花岗石遭受锈黄污染的主要原因之一，它在常温常压下易风化水解，生成氧化铁，再进一步水化成褐铁矿。硫化铁分解后，有时会留下立方体黄铁矿假象，有的溶蚀成许多孔洞。若氧化铁溶液沿着节理裂隙面渗透侵染，从而形成铁质薄膜，使石材遭受污染，形成色差，降低石材装饰效果。花岗石中遭受破坏的第二主因为黑云母，片状组织极容易沿此面剥离且易风化，风化层脱落后在材表面形成小坑。另外，黑云母〔K(Mg，Fe)3(AlSi3O10)(OH)2〕常遭水溶液作用而产生释Fe3+作用，而锈染其它矿物，产生严重锈斑。含铁榴石即绿泥石类矿物是花岗石遭受破坏的第三主因，它们风化后易形成土状物，经风吹水冲后，造成石材表面产生孔洞和凹坑。
; 含铁矿物对大理石石材的影响
大理石中含铁矿物有碳酸铁、硫化铁、氧化铁及含铁硅酸盐矿物等。存在于大理石中的含铁矿物，因成分不同，对大理石的作用差别很大。铁白云石能使大理石变成灰色、菱铁矿变成褐色、角闪石类矿物则呈现绿色--墨绿色--黑色，呈点状、线状分布时，形成一定的图案，产生自有的丰富色彩变化；另外，绿泥石、石榴石会使大理石呈现绿色--黄绿色。
大理石石材遭受表面锈黄的主因为黄铁矿，其次是磁黄铁矿、镍黄铁矿等硫化铁矿物，其污染原因与花岗石相同，硫化铁分解后，有时会留下立方体黄铁矿假象，有的溶蚀成许多孔洞(如新米黄大理石板材中常见1～3mm孔径空洞)。铁铝榴石、绿泥石类矿物及含铁泥质矿物的抗风化能力较差，时间久了也会形成凹坑及空洞。
; 含铁成分对石材安全的影响
石材化学成分内，含铁成分的高低虽不完全决定石材安全性的高低，但却是石材本身发生病变(锈斑)的主要原因，对石材安全性的影响相当大。它是所有含铁矿物及附着在石材表面氧化铁含铁量的总和，一般以FeO和Fe2O3百分比(%)含量表示，因此反映不出原矿物成分中各含多少，也难以确定它抗风化的能力。前面已叙述过，不论是花岗石或大理石石材中，若内含之铁矿物以较稳定的含铁硅酸盐矿物为主，而不是硫化铁、黑云母及铁质薄膜，石材即具备较强之抗风化性；反之，若石材中含铁矿物大多为不稳定的硫化铁、黑云母等，尽管含铁量低，石材抗风化的能力也有可能变得较差。
总而言之，不管是大理石或花岗石石材，含铁矿物的稳定性决定着石材的抗风化性，众多多含铁矿物其中硫化铁为最不稳定的成分，黑云母次之，再者为含铁石榴石和绿泥石类矿物。因此，在选择石材或鉴定石材病变时，应要注意这些有害矿物的分布、含量及含铁矿物的耐风化性，以确保石材的安全性。其实石材最根本的安全性是物理强度，因此，下一节将介绍建筑石材的物理特性.
含铁物质对石材的影响 |
|
|
| 含铁物质对石材的影响 |
【打印本页
关闭】 |
|
