隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，天然石材礦山的開采受到嚴(yán)格限制。在眾多的新建筑材料中，人造石無疑是其中最引人注目的一種。相對(duì)千萬年才形成的天然石材，人造石材可謂“瞬間”石材。人們可根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)它的花色、尺寸、組成可以隨心所欲，量身定制，此外人造石耐污染性較強(qiáng)、健康環(huán)保、手感舒適、韌性高、價(jià)格合理。人造石的這些優(yōu)點(diǎn)滿足了人們對(duì)個(gè)性化的需求，對(duì)藝術(shù)美感的需求，對(duì)安全、健康、生態(tài)環(huán)保的要求。人造石作為綠色建材，可以補(bǔ)上因礦山開采限制所造成的天然石材板材短缺，已成為建筑裝飾設(shè)計(jì)師常用的設(shè)計(jì)元素。

    為正確選用人造石，推動(dòng)人造石的發(fā)展，并由此為綠色建筑做貢獻(xiàn)，建筑裝飾設(shè)計(jì)師應(yīng)該知道人造石的一、二、三。

一、人造石種類

    人造石按其所使用粘合劑的性質(zhì)可分為三大類：當(dāng)以無機(jī)化合物作為粘合劑時(shí)，得到的人造石叫無機(jī)型人造石，也稱之為無機(jī)水磨石；當(dāng)以有機(jī)高分子聚合物樹脂作為粘合劑時(shí)，得到的人造石叫有機(jī)型人造石，也叫樹脂人造石；除了這兩大類外，還有一類人造石其粘合劑是有機(jī)高分子聚合物與無機(jī)膠凝材料的結(jié)合，這類人造石稱之為聚合物改性無機(jī)人造石。這三類人造石可以看作是傳統(tǒng)三類混凝土的裝飾版，即普通水泥混凝土（Portlandcement concrete)、聚合物混凝土（Polymer concrete)、聚合物改性混凝土（Polymer modified concrete）的裝飾版。

    無機(jī)型人造石常用的粘合劑包括硅酸鹽水泥或鋁酸鹽水泥的水合物，目前最常用的是普通硅酸鹽水泥水合物。有機(jī)型人造石常用的有機(jī)高分子樹脂粘合劑包括不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂、聚丙烯酸樹脂或聚氨酯樹脂。目前最常用的是不飽和聚酯樹脂，主要是鄰苯不飽和聚酯樹脂。聚合物改性無機(jī)人造石的粘合劑通常是硅酸鹽水泥與不同聚合物乳液的結(jié)合。

二、不同人造石性能之差異

    以上所述三種類型人造石各有優(yōu)缺點(diǎn)。用鄰苯不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)的人造石機(jī)械強(qiáng)度高，耐污性較好，但尺寸穩(wěn)定性差，特別是在潮濕的堿性條件下更是如此。樹脂型人造石用于地面安裝時(shí)除非使用非水性粘合劑及對(duì)混凝土地面作特別防水處理，否則如用水泥基水性粘合劑鋪貼將會(huì)出現(xiàn)板面翹曲、空鼓、開裂等問題。

    無機(jī)人造石尺寸穩(wěn)定性好，耐堿性強(qiáng)，但吸水率高于樹脂人造石，因而抗污能力不如樹脂人造石。由于水泥是無機(jī)人造石的主要組分之一，所以無機(jī)人造石耐酸性也不如樹脂人造石。無機(jī)人造石的機(jī)械強(qiáng)度也不如有機(jī)型人造石。

    聚合物改性無機(jī)人造石性能介于樹脂人造石與無機(jī)人造石之間，機(jī)械強(qiáng)度不如樹脂人造石但高于無機(jī)人造石，吸水率高于樹脂人造石但低于無機(jī)人造石。正確地選用改性的聚合物可以生產(chǎn)出綜合性能優(yōu)良的聚合物改性無機(jī)人造石，但聚合物改性無機(jī)人造石成本高于樹脂人造石及無機(jī)人造石，目前還不是人造石市場(chǎng)的主要產(chǎn)品。

  三、選擇與應(yīng)用

    樹脂人造石主要應(yīng)用于臺(tái)面板及離開地面的室內(nèi)裝修。聚合物改性無機(jī)人造石可用于地面或墻面，室內(nèi)室外，但目前因價(jià)格高，只有極個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)。無機(jī)人造石雖然在某些性能指標(biāo)不如樹脂人造石及聚合物改性無機(jī)人造石，但由于其性價(jià)比高，與應(yīng)用相關(guān)的其它性能優(yōu)異，如耐用性、耐候性、耐堿性、尺寸相對(duì)穩(wěn)定性，再加上無機(jī)人造石制造工藝環(huán)境友好，無機(jī)人造石正在逐漸成為取代天然石材作為硬質(zhì)面飾料的選擇，特別是在工裝工程。以下討論主要是無機(jī)人造石。

    無機(jī)人造石的技術(shù)指標(biāo)很多，但與應(yīng)用相關(guān)的主要指標(biāo)是以下幾點(diǎn)：

1.     彎曲強(qiáng)度

    彎曲強(qiáng)度的大小直接反映材料受力時(shí)承受形變的能力。彎曲強(qiáng)度越大，說明該材料承受形變的能力越強(qiáng)，因而越不容易斷裂。無機(jī)人造石由于性脆，在沒有纖維增強(qiáng)的條件下，其彎曲強(qiáng)度通常在8-10兆帕左右。添加纖維或有機(jī)高分子膠體可以提高彎曲強(qiáng)度，但除了增加成本外，添加有機(jī)高分子膠體將降低材料的耐燃性，添加適量的合適纖維雖可提高彎曲強(qiáng)度，但材料的面飾效果將會(huì)被改變。彎曲強(qiáng)度是制約無機(jī)人造石應(yīng)用的主要因素之一，如何通過優(yōu)化配方及改進(jìn)工藝來提高無機(jī)人造石的彎曲強(qiáng)度是無機(jī)人造石制造需要解決的科研課題。

2.     吸水率

    吸水率的大小反映板材的致密程度。吸水率越大，板材耐污性越差，使用過程中維護(hù)成本也越高。吸水率可分為特征吸水率及表觀吸水率。特征吸水率可以理解為板材的特征性能，是未經(jīng)任何制造后處理（人為干預(yù)）的吸水率，只與配方及生產(chǎn)工藝有關(guān)。表觀吸水率則是板材經(jīng)過后期的防水處理后表現(xiàn)的吸水率。特征吸水率很高的板材，經(jīng)過防水處理后，其表觀吸水率可以很低。

    必須注意的是，表觀吸水率是板材成型后人為干預(yù)下的吸水率，表觀吸水率能維持多久與用什么類型的防水劑、如何處理等因素有關(guān)。但不管用什么防水劑與如何處理，表觀吸水率都有一定的“壽命期”，如不定期“干預(yù)”，表觀吸水率將逐漸回歸特征吸水率。所以，真正能體現(xiàn)板材性能的是特征吸水率。為了減少維護(hù)成本，選擇無機(jī)人造石板材時(shí)，應(yīng)該看重特征吸水率，而不是表觀吸水率。特征吸水率越低的板材，耐臟性及后續(xù)使用過程中抗病變的能力越強(qiáng)，維護(hù)成本越低。

3.     壓縮強(qiáng)度

    真空振動(dòng)壓制法生產(chǎn)出來的無機(jī)石板材其壓縮強(qiáng)度一般都達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。但是用靜壓法生產(chǎn)的無機(jī)石板材有的達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的壓縮強(qiáng)度。T/CSBZ標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓縮強(qiáng)度的要求是地面應(yīng)用不小于50兆帕，墻面干掛及臺(tái)面不小于80兆帕。

4.     耐磨性

    耐磨性與骨料類型有關(guān)，無機(jī)人造石的耐磨性通常與天然大理石的耐磨性相當(dāng)。

5.     燃燒性能

    除非為提高彎曲強(qiáng)度而添加大量的高分子膠體，否則無機(jī)人造石有很好的耐燃性，通常都達(dá)到A級(jí)。

6.     安裝工藝    

    目前安裝無機(jī)人造石最常見的質(zhì)量問題是空鼓、翹曲、變形、甚至開裂。這與板材的質(zhì)量有關(guān)，也與安裝材料及工藝有關(guān)。關(guān)于安裝材料及工藝將在后續(xù)專題討論。

其它問題

    建筑設(shè)計(jì)師是推動(dòng)綠色建筑的主力軍。人造石制造在節(jié)能、降低污染、生態(tài)保護(hù)方面都具有綠色建材的特征。建筑設(shè)計(jì)師對(duì)無機(jī)人造石以下另外兩個(gè)問題的認(rèn)知將更有助于將無機(jī)人造石的綠色特性-材料的耐用性及材料的綜合利用得到更充分的展現(xiàn)；

1.     花色與性能

    設(shè)計(jì)師很在乎設(shè)計(jì)的直觀效果，而直觀效果往往由花色體現(xiàn)。但有時(shí)過于強(qiáng)調(diào)花色則以犧牲性能為代價(jià)。無機(jī)人造石不同于樹脂人造石，調(diào)制無機(jī)膠凝粘合劑的主要成分是水泥與水。而水不可能完全與水泥反應(yīng)，沒有與水泥反應(yīng)的多余的水從石材內(nèi)部揮發(fā)，水揮發(fā)的路徑形成材料的毛細(xì)孔。毛細(xì)孔越多，板材的機(jī)械強(qiáng)度就越低，吸水率越大。所以無機(jī)人造石制造控制水灰比很重要。而控制水灰比有效的手段之一是骨料/填料的最緊密結(jié)構(gòu)級(jí)配。為了達(dá)到最緊密結(jié)構(gòu)級(jí)配，板材的花色外觀有時(shí)就滿足不了特定的外觀花色要求。如何使美感的設(shè)計(jì)與材料性能體現(xiàn)達(dá)到最合理的平衡，應(yīng)該成為設(shè)計(jì)師使用無機(jī)人造石時(shí)考慮的問題。

2.     材料充分利用

    人造石與天然石材在利用自然資源方面最大的不同就是材料的充分利用上。天然石材的開采由于出材率的因素，材料的利用率不高，有的甚至很低。不成板材的部分只能作為廢料丟棄。 

    人造石對(duì)資源的利用可以達(dá)到接近100%的最大化，沒有不可用的邊角料。但是，人造石要實(shí)現(xiàn)資源利用最大化必須依靠設(shè)計(jì)師基于資源利用最大化的設(shè)計(jì)。也就是說，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到各種不同花色骨料的自然分布及可獲得性，盡可能按資源的自然分布及可獲得性設(shè)計(jì)效果，使各種資源都得到充分利用。而不是為了達(dá)到特定的效果而只選擇單一花色的骨料/粉料（如某一大型工程只指定使用某一花色，造成單一花色資源成為緊俏資源，而其他花色資源卻成為廢棄資源）。國(guó)外大型工程流行的高性能樹脂人造石地面，其花色設(shè)計(jì)就是以原材料的綜合利用為指導(dǎo)思想。