石材的結構構造與吸水機制

一、石材的結構構造

從地質(zhì)學(xué)的角度分析，石材包括成因、成分、結構、理化特性等方面，為了更好、更直觀(guān)地將石材的諸多特性與石材護理各有關(guān)方面相聯(lián)系，我們從材料學(xué)的角度將石材簡(jiǎn)單地分為膠結料、集料和孔隙三部分,即石材是由膠結料、集料和孔隙三部分組成的。其中,重要膠結料包括碳酸鹽（如CaCO3)、硫酸鹽（如CaSO4)、硅酸鹽（如3CaO?SiO2?H20)、鋁酸鹽（如3CaO?A12O3?H20)、鐵鹽(如4CaO?A12O3?Fe2O3?H20)等，重要集料包括石英砂SiO2、石灰巖砂CaCO3、纖維、玻璃纖維、輕集料、黏土、陶粒、珍珠巖等，孔隙包括微孔隙（r<10-7m)、毛細孔隙（KT7m<r<10-4m)、氣孔隙（r>10-4，m)。

二、石材孔隙

石材內部的孔隙多種多樣，按孔的大小即孔徑可分為微孔隙、毛細孔隙和氣孔，其孔徑由小到大。通過(guò)觀(guān)察分析，按孔隙的形狀將石材內部的孔隙歸納為以下幾種:貫穿性孔隙、氣孔隙和憎水性氣孔隙、與氣孔隙連接的毛細孔隙、封閉性孔隙、盲孔隙、瓶頸式孔隙以及連接孔隙等。參考形狀見(jiàn)圖1-1。

三、石材的吸水機制

石材的吸水機制與石材的孔隙密切相關(guān)，石材孔隙的直徑?jīng)Q定了石材的吸水機制。石材液態(tài)水的吸收機制是主動(dòng)式自愿充填孔隙毛細水和被迫充填孔隙滲流水。而石材氣態(tài)水的吸收機制是當空氣相對濕度為100%時(shí)的凝結作用、空氣相對濕度小于100%時(shí)的毛細凝結作用，以及空氣相對濕度大于50%時(shí)的吸濕作用（與石材鹽含量有關(guān)）。由于石材存在著(zhù)多種孔隙，會(huì )吸收多種狀態(tài)的水，如液態(tài)水和氣態(tài)水，而且會(huì )以不同形式吸收，如主動(dòng)式的和被動(dòng)式的。吸水機制與孔隙的關(guān)系見(jiàn)表14。

上面闡述的是石材的吸水機制，從中可以看出石材吸水的模式。石材吸水是隨著(zhù)石材孔徑由小變大而由兩種模式變?yōu)樗姆N模式，石材吸水難易程度由難到易。而影響石材的吸水多少即吸水率，主要與石材的孔隙率、孔徑的大小、孔隙的形態(tài)等因素有關(guān)。如石材的孔隙率髙，其吸水率就大;石材孔隙的直徑大，其吸水率就大，且速度快;石材貫穿性孔隙發(fā)育，其從背面及側面的吸水率就大，但干燥的速度也快。石材的氣孔隙、與氣孔隙連接的毛細孔隙、盲孔隙和連接孔隙發(fā)育，其吸水率及吸水量就大。

四、石材吸水后的病害

水是石材最主要的病害或誘因，石材由于吸收水會(huì )產(chǎn)生凍融病害、水力膨脹與收縮、微生物附生、水溶性污染物的污染等。石材由于吸收水及溶于水中的有害物質(zhì)（水溶性鹽及氣體)會(huì )產(chǎn)生鹽結晶病害、鹽水解病害，提髙了由于吸濕作用而產(chǎn)生的平衡水蒸氣含量，還會(huì )產(chǎn)生凍融鹽病害以及由于膠結料化學(xué)轉變形成可溶性鹽而減少膠結料含量等病害。