石材表面的粗糙化處理是建筑裝飾石材表面加工的重要工藝之一。自打人類使用石材以來,粗糙的石材表面一直伴隨著人類的文明發(fā)展過程。雖然在應(yīng)用石材的過程中拋光石材越來越多地占據(jù)了石材應(yīng)用的空間,但粗糙的石材表面處理技術(shù)及應(yīng)用同樣得到了很大的發(fā)展。用糙面石材裝飾的建筑物顯現(xiàn)出的莊重樸實的效果表明其應(yīng)用前景非常廣闊。
已知的石材糙面加工技術(shù)及產(chǎn)品形式大致可分為以下幾種類型:1、自然霹靂面2、蘑菇面3、剁斧面4、荔枝面5、燒毛面6、機刨面7、噴砂面自然霹靂面很少帶有加工的痕跡,顯得很原始,因而其應(yīng)用的場合及空間受到局限。在公路護坡、提壩、橋墩等處較為多見;蘑菇面似乎比自然霹靂面進了一步,一般在城市建筑中多用于樓群或一些特殊建筑物的基座上,清晰的線條及凹凸的石面給人以穩(wěn)重、堅固的感覺。剁斧面一半用于廣場及室外的地面鋪設(shè),很少用于裝飾樣面,機刨石面也多用于廣場、坡道及人行步道等,用于墻面裝飾較為少見。荔枝面的石材只是在特殊的場合如花壇、水池等處較為多見。只有燒毛面石材用途最廣,燒毛面石材的使用基本不受限制,尤其通過近幾年發(fā)展,建筑物的外墻應(yīng)用燒毛面的石材越來越廣泛、越活躍,在產(chǎn)量、用量上一點也不遜色于拋光石材。
上述的糙面加工多數(shù)為手工加工,很難形成大批量的工業(yè)化生產(chǎn),加工出的產(chǎn)品在外觀上、規(guī)格上有一定差距,盡管加工技術(shù)在近些年有了很大改進,甚至有專用的工具用于生產(chǎn)上,但總的來說還是以手工為主。機刨面和火燒面的生產(chǎn)基本上可以達到機械化加工,機刨面石材由于應(yīng)用范圍窄在這里不做重點討論,火燒面的技術(shù)和設(shè)備想對成熟得多,品種和范圍越來越廣泛,可以說能夠火燒的石材基本上都有燒毛的產(chǎn)品得到應(yīng)用。
眾所周知,聳立在天安門廣場的人民英雄紀念碑上毛澤東主席書寫的“人民英雄永垂不朽”八個大字就是用噴砂的方法,鐫刻在花崗石的碑芯上的?,F(xiàn)在一些專業(yè)清洗公司也在采用噴砂技術(shù)來清洗一些石雕類的文物。也有工廠加工板材用噴砂工藝生產(chǎn)噴砂面的板材(一種沒有光澤的石材平面),噴砂的原理相當于高壓水流的原理,使用的砂多是重砂礦物類或石英砂等,應(yīng)該說噴砂工藝應(yīng)用于石材也是比較多的。到目前為止,噴砂的方法還沒有解決比較粗糙的表面問題,在裝飾上也很少見到大面積使用噴砂面石材,噴砂面產(chǎn)品只限于比較細膩的亞光面。
在越來越多的使用火燒面石材的同時,火燒面石材的不足越來越突出,總結(jié)起來,火燒糙面石材存在如下幾個方面的問題:
1、火燒糙面工藝是根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)的不同,組成巖石的礦物受熱膨脹系數(shù)的不同,因而在巖石受熱時,不同礦物在不同的溫度下發(fā)生膨脹,先膨脹的礦物對后膨脹的礦物形成膨脹壓,造成礦物之間的擠壓,巖石的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,直致碎裂。這種現(xiàn)象發(fā)生巖石受熱的表面,在接近炸裂面面部位的礦物,雖然沒有完全炸裂,但礦物的結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到破壞。也就是說加工后的巖石已經(jīng)受到高溫的烘烤,巖石的物理性質(zhì)已經(jīng)改變,抗風(fēng)化能力下降。火燒的過程就是對巖石本身一種加速氧化的過程,一些金屬物質(zhì)如鐵等,火燒后氧化的特征十分明顯,有些白色的花崗石火燒后糙面突顯鐵銹斑點。
2、火燒糙面工藝只能對花崗石類的石材使用,對大理石、砂巖、板巖是不能采用燒毛工藝的,即便是花崗石類的巖石也不是全適用,一些SIO2含量低的基性巖或火山巖、凝灰?guī)r及礦物較單一的巖石都不適用燒毛工藝,這是由巖石的化學(xué)成分,礦物成分決定的。
3、機械燒毛工藝在使用電能的同時還需要氫氣或天然氣作燃料,用氫氣助燃,用氧氣助燃,相對來說能耗比較高,不符合環(huán)保的要求。
4、火燒石材表面外觀單調(diào)糙面的粗細程度完全由巖石結(jié)晶程度來決定,粗粒結(jié)構(gòu)的巖石其火燒面必然粗糙,細粒機構(gòu)的巖石相對細膩一些,換句話說,火燒面的粗糙 程度不能人為控制,只能順其自然。
5、材設(shè)備不密封,至少到目前還密封的設(shè)備使用在生產(chǎn)中。受熱的巖石表面炸裂,熾熱的巖屑四處飛濺操作人員勞動保護非常重要,一旦馬虎就容易被燙傷。加工后的板材也不能迅速降溫,操作起來不方便,有的工廠在設(shè)備上加噴水裝置,以達到迅速降溫的效果,殊不知巖石在受高溫加熱后驟降溫度更加有損其壽命。
在這里介紹是一種拋丸工藝:這種工業(yè)與噴砂工藝的根本區(qū)別是拋射,而不是噴射,拋射的不是砂,而是鋼丸。鋼丸直徑遠大于噴砂直徑。他的原理是根據(jù)具體要求將不同粒徑的鋼丸高速射到板材表面,沖擊力巨大的鋼丸迅速把石材表面剝蝕成立體感很強的表層。用這種方法加工出來的產(chǎn)品,不但質(zhì)量穩(wěn)定,外表美觀沒有盲區(qū),而且加工速度快,成本低。與機刨、燒毛等工藝比起來,這種方法極具競爭力,在石材領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
在此基礎(chǔ)上制作出的設(shè)備叫做“拋丸機,其主要組成部分有:拋射器,上下料傳送帶,鋼丸循環(huán)系統(tǒng),自動控制系統(tǒng)和環(huán)保系統(tǒng)等。拋丸機的基本原理是:經(jīng)過人工或自動化設(shè)備將石料放至于傳送帶上,傳送帶將石料送入拋丸室,離心式拋射器將淤滯的鋼丸拋射到石料表面,經(jīng)處理后的石料通過輸送帶移到下料區(qū)。鋼丸則通過回收,分選等程序得以重復(fù)使用。
離心式拋射器是設(shè)備的核心部件,鋼丸(A)通過蝸式閥(B)進入拋射器入口(C),配量器(D)將鋼丸加速到與拋射輪(E)相匹配的速度,高速鋼丸被導(dǎo)流套管(F)導(dǎo)向拋投葉片(G),并被拋射到拋丸室的加工件上。鋼丸的流量由蝸形閥控制,通過調(diào)整導(dǎo)流套管的開口(H)來確定鋼丸的拋射角度,而鋼丸的拋射速度則取決于拋射輪的轉(zhuǎn)速。
工件駛離拋丸室后,直接進入工件清理間,殘留在工件上的鋼丸和粉塵被旋轉(zhuǎn)毛刷和高壓吹風(fēng)機清除,并通過旋轉(zhuǎn)螺桿被送到風(fēng)選機,在這里鋼丸從粉塵和石料巖屑中分離出來,重新進入循環(huán)系統(tǒng),而粉塵和石料殘渣則被排放到集塵器中。
一臺大功率的風(fēng)機不但為風(fēng)選機提供足夠的風(fēng)量氣流,同時也保證工作的拋丸室始終保持相對負壓狀態(tài)避免粉塵外逸。系統(tǒng)經(jīng)過過濾后,風(fēng)塵被排放到集塵器中,而空氣則通過排風(fēng)扇排放。如果通過二級除塵,空氣可直接排放到車間,不會造成任何污染。再在拋丸室周圍安裝一個隔音倉,即可創(chuàng)造出一個低粉塵,低噪音的工作環(huán)境。
自動控制系統(tǒng)可以調(diào)整和控制進料速度、拋丸強度等變量,由光柵構(gòu)成的信號采集系統(tǒng)將上下料信息傳遞給控制中心,控制中心根據(jù)這些信息自動調(diào)整機器的運行狀態(tài),確保只有當工作進入拋丸室后,拋丸系統(tǒng)才開始工作,而當工件駛離拋丸室后,系統(tǒng)則自動停止拋丸,這樣就避免了設(shè)備空轉(zhuǎn)和無謂的磨損;當工作輸送帶停駛時,鋼丸供應(yīng)也就自動停止,從而避免了拋丸室內(nèi)的部件因過度拋丸而報廢。