建筑装饰与石材

建筑装饰在现代建筑上占有十分重要的地位，许多构件可以利用人造的材料，但其坚固程度与美观效果总不如人意。因此，利用某些天然的石材成为当今建筑装饰的主角，开发和利用这些高档的石材，受到人们的瞩目。
　　大理石
　　大理石起名于云南大理，具体产石的地点在点苍山，故又有“点苍玉” 之称，于此可见其名贵之一斑。最早开发当地大理石的时间可能在公元前 109 年，即汉武帝设置益州郡时在那里设叶榆县(即今之大理)，已注意到这些美丽的岩石。到公元 738 年，皮逻阁依靠唐朝的势力，在此建立南诏国，大兴土木，建造宫殿、寺院，大规模开掘大理石。
　　随着大理石的大量开采，人们发现除常见的洁白如雪的“汉白玉”外，还有云灰色的大理石、彩花色的大理石、豆青色的大理石、藻花色的大理石以及翠玉色的大理石等。这样，根据不同的装饰要求，便可以选择合适的某种大理石了。再经过切割抛光，雕刻出各种山水、禽兽、人物或保持原状的天然画图，都令人赞不绝口。因此，大理石的名贵备受王公贵族、富商巨贾的欢迎，从室内装潢到家具饰物，都离不开优质的大理石。
　　大理石具体产地之点苍山，位于大理城西，北起大理之花甸坝，南至下关西洱海，全长 40 余公里。全山岩石由距今 5.7 亿年前的前寒武纪地层组成，这是一套变质岩系，主要包括片岩、片麻岩、变粒岩和大理岩。
　　我国的大理石主要有下列几类：曲阳大理石、房山汉白玉、蜀白玉、山东大理石、黄河玉等。世界上年产大理石约有 100～300 万立方米，其中意大利占一半，其他有西班牙、巴西、希腊。我国大理石资源相当丰富，过去很少开发，近几年来开始进入国际市场，目前已开采的约有 40 多个矿山，而地方办的更多，达
　　1500 个矿点。
　　珍珠岩
　　这是酸性火山喷发岩的一种，呈无色、淡灰、兰绿、红或褐色的玻璃质岩石。具有玻璃光泽，珍珠状的结构。其成分以铝、硅为主，通常含有 2～6％的化合水。
　　珍珠岩具有很好的热膨胀性，当用 700℃高温焙烧时，可使其体积膨胀4～20 倍。也就是说，加热膨胀后，因失水而造成蜂窝状，即成膨胀珍珠岩。它具有耐高温、防潮、隔音等特性，所以是优良的建筑材料，尤其是用于高层建筑，或夏天时经常处于高温阶段的地区而又无力普遍安装空调的民房建筑。
　　使用时，主要是用膨胀珍珠岩灰浆代替一般灰砂浆用于墙壁抹灰，比灰砂浆要轻 60％，如抹一层厚 2～3 厘米的珍珠岩灰浆，其保温、隔热功能将相当于 12～14 厘米厚的墙壁。
　　珍珠岩在工业上的用途也比较广泛，如用于绝热充填料制品、橡胶、油漆、珐瑯、塑料、纸张、树脂、洁净剂、农药、肥料等的填料。还用于陶瓷、玻璃原料。如将膨胀珍珠岩制成滤粉，用于净化饮水，处理污水或工业废水。利用特制的疏水珍珠岩(又称增水珍珠岩)处理海面石油污染、净化海水也极有效。
　　我国东部酸性火山岩分布很广，珍珠岩的蕴藏量相当丰富，但目前尚有待大力开发利用。蛭石也是一种新型的建筑材料。它是一种含水的硅酸盐类矿物，呈云母片状态。其化学成分很复杂，主要由 Mg、Fe、Si、Al 及 8～13％的结晶水组成。
　　呈黄褐色至褐色，有时带绿色。油脂状光泽，不透明，很软，硬度为 1～1.5。加热以后能显示膨胀性，当加热到 150℃～950℃时，所含的结晶水转化为蒸气，体积可膨胀 10～30 倍，形成蠕虫(蛙虫)状，故名。加工膨胀蛙石的颗粒很小，只有 0.02～0.05 毫米，比重也减轻，能浮于水面上，每立方米仅重 50～200 公斤。同时，颗粒的孔隙度很高，是隔热、隔音的优质材料，特别是录音室、影院、剧场都需要用它。如将蛙石混入混凝土中，其重量只相当于砂石混凝土的七分之一，故是天然的轻质材料，适宜于高层建筑的用料。美国每年在高层建筑中，消耗蛙石约 30 吨以上。
　　蛭石还用于改良土壤及防治环境污染等方面。
　　我国内蒙地区，约在 20 年前发现了全国最大的蛭石矿，矿体长达 1000 余米，宽 60 米。
　　石棉
　　石棉板、石棉瓦这些最普通的建筑材料我们并不陌生，可是用于制板、制瓦的石棉，很多人恐怕还没有见过它，可能还有几分神秘感呢！因为它是不怕火的，是防火的建筑材料。
　　石棉品种中以蛇纹石石棉比较普遍，又称温石棉。其化学成分是H4Mg3SiO9。一般呈白色、浅黄色、灰色及蓝绿色，丝绢光泽，硬度 2.5～3.5。
　　温石棉的抗张强度较角闪石石棉高，但遇酸可被腐蚀，所以耐酸能力不及角闪石石棉。在空气中加热到 600℃时，即可转变为橄榄石。
　　石棉产于超基性岩(如橄榄岩或辉石岩)中，由岩浆的热液蚀变而成。工业用的石棉，以其纤维的长短论价值，愈长者愈佳。最早利用石棉制作防火用品始于 1785 年，是福塞克在瑞典斯德哥尔摩试
　　验成功的。他先将石棉制成石棉板构件，再用石棉板构筑成一座小屋，屋内堆满刨花，点燃以后，只见屋内熊熊烈火，浓烟从屋缝与窗户冲出，屋内的刨花烧完后，房屋仍巍然无恙。一时之间，福赛克“用火热房屋”的试验成功的消息，轰动斯德哥尔摩，并很快传遍欧洲。
　　现在，以石棉为原料的制品达千种以上，例如制作消防队员、炼钢工人穿着的抗火防热衣服。电力工业上用作绝缘体、保险盖、保险手套。建筑工业用的防火板、隔热板。汽车用的制动带以及精炼纯酒用的过滤器之类也都需用石棉。
　　我国是世界上著名的石棉出产国，几乎遍及各省区，而且质量极佳，在国际市场上颇受欢迎。其主要产地有河北的涞源，湖北均川和高城，甘肃与青海交界的祁连山脉，陕西的大安。尤其在四川与西藏交界处所产的长纤维石棉最为著名，其长度竟达 128 公分，为难得的石棉矿物中之珍品，堪称为世界之最。
　　晶莹似水的石英
　　石英，这是地质学家称呼的一种矿物名字；而化学家往往叫它硅石，因为它的化学成分是二氧化硅。硅在地壳中的含量十分丰富，无处不在，仅次于氧，占地壳的总成分可达 12％。就石英而言，凡目所能及的高山平原、大海河川、沙漠戈壁、岩石泥沙都能见到。只是它的形态和体积，相差甚异。大到整座山丘，小到沙泥微粒都能找到石英的踪迹。地质学家曾作过统计，在自然界的 3000 多种矿物中，竟有 200 多种与石英结下不解之缘。
　　石英晶体常呈柱状六面体，有时还会有几个晶体聚集在一起，成簇生长，而且挺拔坚硬，颇为凛然。如果其化学成分中含有三价或四价的钛，则呈紫色，称为紫水晶；如含有钛或锰，则呈浅红色，称蔷薇石英；如含自由硅，或含多量流态气体，则呈烟黄色至深褐色，称为烟水晶；如含有细小而分散的气态或液态包裹体，则呈乳白色，称乳石英。所有这些晶莹透明，彩色艳丽的石英，都可视作宝石。
　　我国最大的水晶晶体，是在 1958 年发现于江苏东海房山镇拓塘村。高1.7 米，重 3500 公斤。据地质勘探部门初查认为，全县约有二分之一的面积贮藏有水晶矿石，估计 1200 平方公里。目前每年的水晶开采量在 400 吨以上，几乎占全国产量的一半。巨大的水晶晶体除上述的“水晶王”外，1982 年，驼峰乡南榴村农民还挖得一块重 2.1 吨。前几年，柘塘农民又挖到一块重 214 公斤水晶。在平明乡境内，还挖到绿色的水晶体，在我国还属首次发现此种特殊的水晶，现由中国地质博物馆收藏。
　　据国家建委材料科学研究院利用光谱分析证明，东海水晶的二氧化硅的含量甚高，可达 99.99％以上，因此，工业用途具有很高价值。自从英国工业革命以后，现代科学技术逐渐渗透到生产或生活所需要的每一个角落，石英也不例外。而最好的石英，即水晶的身价，不仅仅只供玩赏，而是担负起更重要的具有实用意义的使命了。
　　1880 年，法国化学家皮尔·居里和他的兄弟雅克·居里在研究水晶时，发现了石英的压电现象，即在张力和压力作用下使晶体发生带电的作用。
　　更重要的是水晶的压电现象十分敏感，能测出非常微小的力，即使轻轻地吹一口气，也能使接在晶片两侧的电表发生反应。如果将具有压电现象的晶片接到交流电的回路上，它就会随着交流电的频率而振动--一会儿膨胀，一会儿收缩。如果改变交流电的频率，使它与晶片的固有频率一致时，晶片就会剧烈振动，发生超声波。
　　压电石英最普通的用途是装在海上航行用的回声探测器的仪器上，这种电子仪器在战争中发挥了巨大的作用。
　　第一次世界大战初期，由于德国潜水艇参加战争，在海上神出鬼没，在一次短促的海战中，英国方面一连损失了三艘 12000 吨级的巡洋舰；1916 年的几个月之内，竟有 277 只各类船舰被击沉，使得素有“海上霸王”之称的英国海军，顿失威武，弄得焦头烂额，一时之间，竟找不到对付的办法。英国的海军优势的神话，迅速破灭。
　　正在一筹莫展的危急时刻，从英吉利海峡对岸传来喜讯：法国的郎之万教授想到居里兄弟发现压电石英的特殊功能，于是提出来用它制造回声探测仪，将这个仪器装置到军舰或其它船只上，便可使海上航行有了“顺风耳和千里眼”。不仅船只所经过的水下地形起伏情况了如指掌，而且诸如潜水艇之类的活动途径与躲藏的处所也能明白无误地追索到。英国海军自从得助于回声探测仪以后，很快地制服了德国的潜水艇的猖狂活动，重振了她往日的海上雄风，终于取得海上战争的主动权，最后击败了德国的海军。
　　当然，回声探测仪也广泛地利用于和平事业上。经过几十年来的不断改进，如今已在海洋地貌、海洋地质、海上航行中应用，例如：测量海底的深度，过去是用绳子吊着铅块放下去，既费事又费时，而且准确性也不见得很有把握。而如今，要测 3000 米的深海海底，只需要 4 秒钟便可准确完成，而且作了自动记录。
　　郎之万教授继续研究压电水晶，又将它应用于水晶谐振器、滤波器，使电子仪器更加完备，不受外界条件的干扰，可以准确地辨认出任何极其微弱的信号，因此，能广泛地应用于航天飞机、人造卫星、雷达、导弹、超音速飞机、电子计算机、电子显微镜、遥控、遥测仪器、电视机等各种装置上。
　　压电石英应用于军工产品、仪器制造方面已经显示出强大的威力。其实，在我们日常生活用品中也不乏利用压电石英或普通石英的特异功能呢！比如石英钟、石英电子表便是。
　　最好的机械手表的走时准确率已提高到每 24 小时误差不到 10 秒，而电子表一年也不过只误差 10 秒钟呢！
　　随着现代科学技术的飞速进步，“电子级”的石英用量与日俱增，天然的“电子级”石英也越来越难找。于是，科学家动脑筋，打算用人工制造出来的石英代替天然的。1908 年，终于制成第一颗人造水晶，重 3.1 克。到本世纪 50 年代，终于制成工业用的人造水晶，到 1960 年，美国西方电气公司建成世界上第一个人造水晶工厂，到 1972 年，世界上已建成 10 多个人造水晶工厂。我国也于 80 年代初期建成人造水晶工厂。目前全世界的人造水晶产量可达几千吨。但这些人造水晶工厂的原料仍然需用天然的石英，主要是利用纯净的高质量石英砂，这些普通石英，仍发挥着重要的作用。
　　此外，利用水晶的硬度大，透明，并能通过紫外线的性能可以制造供现代测试用的各种光学仪器。也可用带色的水晶制造镜片，即久负盛名的水晶眼镜，戴上以后，令人感到光线柔和而均匀，有提神养目之功效。
　　质量差的石英和水晶，则是制造玻璃以及各种各样玻璃器皿、建筑装饰用品、以及研磨用具的重要原料。所以，石英是关系到工业和生活的重要矿物原料，不可等闲视之。
　　此外，石英还可做装饰品，具有较高的保健作用。