光泽是物体表面的一种物理现象,物体表面受到光线照射时会产生反射光。十分平滑的物体,表面所反射的光泽有两部分,一部分产生于表面(皮层),另一部分产生于表面以下的粒状结构中。我们平时所看到的光泽,主要指第一部分所产生的反射光,这种反射光的强弱与物体表面特征之间存在着密切的关系,这种光泽单位称为光泽度,它是石材经抛光后反光能力的量度,是评价石材品质的主要参数。抛光是石材研磨加工的最后一道工序,进行这道工序的结果是将石材表面达到最大的反射光线的能力和较高的光泽度,并使石材固有的花纹、色泽最大限度地显示出来。根据石材加工和科研人员对石材抛光的工作原理的本质,人们曾提出过三种基本假说:1微粒研磨作用原理;2塑性变形原理;3物理化学原理。
笔者认为:研磨抛光过程的实质就是机械运动,即在石材表面通过摇臂磨按一定轨迹往复运动,使石材表面达到平整光滑,磨石与石材表面接触时接触区域 的无数互相交错的微痕结构被除去,新表面由于表面张力作用而改善了微观面型,达到提高石材抛光面的反射系数。操作者在研磨工具的转速,压力,进给量,冷却水的流量,合理的掌握磨削轨迹以及磨料品种的选择等可变因素上投入力度,对提高光泽度起着举足轻重的作用。但石材表面反光能力的表现,除加工方面的因素外,与石材本身的矿物成分,结构构造,矿物排列方向及风化程度,节理发育情况有直接关系。
我们知道,石材抛光光泽度的高低取决于抛光面反射系数的大小,即对入射光反射能力越大,反射能力越强,光泽度则越高。自然界中可利用的石材是多种多样的,常见的有花岗岩,辉长岩,玄武岩,闪长岩,辉绿岩等。它们既有性质上的差别,又往往具有一定的联系,在地壳发展的过程中又可以出现相互转化。因此,各岩石之间既有明显的区别,又有内在的联系,如在岩浆作用的过程中,由于温度,压务的变化,岩浆本身也发生了一系列的变化,气体的逸出,矿物从熔融体中结晶,在岩浆作用的不同阶段,构成了不同的岩石。这些岩石经过长期的地质作用,往往在矿物成份,结构构造上有许多相近之处,但每种岩石都有着自己的物理性质,可抛性也千差万别,它们是控制石材抛光光泽度的内在因素。本文仅对石材本身影响抛光光泽度的若干问题进行讨论,为石材荒料的选材与加工提供参考。
一、风化程度对光泽度的影响
能够加工的岩石,至少要经过数万年的风化作用,就是矿山采集的石材荒料在堆积场摆放几年,荒料表面颜色暗淡,也会失去原有的光彩。长石呈高岭土化,云母片掉落,黄铁矿演变成褐铁矿,石材表面出现凹凸不平的自然面或麻点,并混杂着粘土和碳质成份,无机盐造成大小不等的褐,黄,锈点,锈斑,这类石材经过抛光后,构成低反射率的暗区,致使光泽度下降,影响石材的装饰效果。
二、矿物成份对光泽度的影响
石材是矿物所组成的有规律的集合体,它是地壳发展过程中各种地质作用的产物,各种矿物表面都有强弱不同的反光现象。根据其反光能力的不同可划出不同的光泽等级,如金属光泽,半金属光泽,金刚光泽,玻璃光泽,油脂光泽,蜡状光泽,绢丝光泽,土状光泽等。所以石材的最终光泽度与造岩矿物的成份有一定的关系,即受石材中各种矿物的最终光泽度所控制。我们常见的长石,辉石,角闪石等对入射光的反射能力较强,相反石英对外来光线部分吸收,云母常沿着(001)面的邢理劈开形成凹坑,随着云母含量的增加,抛光光泽度呈下降的趋势。
三、色斑,色线,帚花对光泽度的影响
色斑,又称石胆,是指石材中出现的斑块,一般指俘虏体而言。色线,又称水线,指后期贯入的岩脉。帚花,指石材表面出现矿物颗粒不均的现象。一般情况下石材出现上述缺陷是不能利用的,考虑到市场方面的实际情况,可变废这宝,用石材天然缺陷勾画出独特风格的作品,如利用石材帚花按照预先构思拼成山水画面,为石材增添艺术效果。但这类石材一经抛光后可形成高光泽度与低光泽度相间的条带状,团块状特征,这是难以克服的缺陷。
四、节理对光泽度的影响
节理即石材中的裂隙。无充填裂隙对入射光大部分或全部吸收,随着裂隙延伸加大,对外来光线的反射能力越差,因而在抛光面上形成低反射率的暗线,多组节理复合型的节理网,构成低反射率的暗区,对石材的平均光泽度的均一性产生不良后果。另外节理提供水和空气形成良好循环的通道,促进风化作用,风化作用的连续性和长期性致使石材抛光光泽度降低。
五、矿物排列方向对光泽度的影响
我们能够利用的天然石材,仅从外观上选择其花色图案,因岩石裸露于地表,花纹图案寓以其中,尤其矿物定向排列的石材。如片麻岩,含藻灰岩,切割抛光面的选择具随机的物点,不同方向切割 的石材,会出现不同的花纹图案。同一批产品由于切割方向不一致,不但产品花纹对接困难,其光泽度变化也较大。
六、石材硬度对光泽度的影响
一般来说,硬度比较低的岩石,由于岩石中矿物颗粒致密程度差,在抛光过程中极易造成磨块的压入,造成抛光面凹坑,降低石材的光泽度。
综上所述,石材的最终光泽度取决于石材抛光面的反射系数,反射系数除与加工者操作水平密切相关外,与石材本身的风化程度,矿物成份,节理发育情况都有直接关系。