人造大理石

现代建筑的装饰材料

人造大理石

人造大理石（Artificial Marble）是指以一定的胶粘剂、外加剂及粗细骨料经配料、浇注、脱模、抛光等工艺而制成的具有天然大理石花纹的装饰材料。[0][1]其作为大理石家具的基材时，对板材的坚固性和环保性有极高要求，在放射性指标方面需符合GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的严格规定。1948年，意大利已开始生产水泥基大理石花砖。[5]1958年，美国采用各种树脂作胶结剂，生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代末至70年代初，人造大理石在前苏联、意大利、联邦德国、西班牙、英国和日本等国迅速发展起来。20世纪70年代末，中国从国外引进人造大理石样品、技术资料及成套设备。20世纪80年代，中国人造大理石进入迅速发展时期。[4]

人造大理石（Artificial Marble）是指以一定的胶粘剂、外加剂及粗细骨料经配料、浇注、脱模、抛光等工艺而制成的具有天然大理石花纹的装饰材料。[1][2]其作为大理石家具的基材时，对板材的坚固性和环保性有极高要求，在放射性指标方面需符合GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的严格规定。

1948年，意大利已开始生产水泥基大理石花砖。[6]1958年，美国采用各种树脂作胶结剂，生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代末至70年代初，人造大理石在前苏联、意大利、联邦德国、西班牙、英国和日本等国迅速发展起来。20世纪70年代末，中国从国外引进人造大理石样品、技术资料及成套设备。20世纪80年代，中国人造大理石进入迅速发展时期。[5]

人造大理石可根据使用原料分为水泥型人造大理石、聚酯型人造大理石、复合型人造大理石和烧结型人造大理石。[1]人造大理石具有陶瓷的光泽，外表硬度高、不易损伤、耐腐蚀、耐高温，且非常容易清洁，因其强度高、吸水率低、稳定性良好、抗污染能力强等优点，广泛应用于建筑、工业等领域。[3][4]人造大理石的发展方向包括研发改善性能的添加剂、廉价粘结剂、充分利用工业废料等方面。[7]

简史

1948年，意大利已开始生产水泥基大理石花砖。[6][8]1958年，美国采用各种树脂作胶结剂，加入填料和各种颜料，生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代至70年代，人造大理石在前苏联、意大利、联邦德国、西班牙、英国和日本等国也迅速发展起来，他们不仅生产装饰板材，还能生产各种异型制品，甚至制作卫生洁具。[5][8][9]

联邦德国的阿德姆公司（ADM）是世界上制作生产聚酯zhǐ混凝土人造大理石成套设备焦躁的公司。意大利布莱顿公司（Breton）在20世纪60年代初开始生产压板成型设备，以及真空成型大块人造大理石板材的成套设备，并销往全世界。[5]20世纪70年代末，中国开始从国外引进人造大理石样品、技术资料及成套设备，北京市建材水磨石厂首先试制成功人造大理石，随后广州、山东、湖南、江西、云南、广西等地相继研制成功并批量生产。[5][10]20世纪80年代，中国的人造大理石进入迅速发展时期。[5]

人造大理石板
人造大理石板

水泥型人造大理石

水泥型人造大理石是以各种水泥为粘结剂，加入一定量的粗细骨料、颜料和添加剂经配料搅拌、成型、养护、磨光、抛光等工艺过程制成。[1]以意大利曼博公司生产线生产水泥型人造大理石为例，人造大理石的生产工艺流程包括：配料（骨料、水泥、颜料、水、添加剂）、搅拌、浇铸、加压振动、带模养护、脱模、养护、切割、研磨充填、切边、抛光打蜡、热缩包装。[1]此外，水泥型人造大理石价格便宜，抗腐蚀性较差，常用于家庭装修中。[11]

水泥型人造大理石生产工艺流程
水泥型人造大理石生产工艺流程

树脂型人造大理石

树脂型人造大理石是以有机树脂为胶结剂，与天然碎石、石粉及颜料等配制拌成混合料，经浇捣成型、固化、烘干、抛光等工序而制成，其主要的原材料包括不饱和聚酯树脂（UP）、引发剂（选用过氧化环己酮浆）、促进剂（选用环烷[wán]酸钴苯乙烯溶液）、填料、抵收缩添加剂（选用聚苯乙烯）、脱模剂、颜料、其他外加剂。[1][5]聚酯型人造大理石最常用，其物理、化学性能最好，花纹容易设计，有重现性，适用多种用途，但价格相对较高。[11]

树脂型人造大理石生产工艺有两种，一种是大块料加工法，采用这种生产方法的特点是生产效率高，但设备投资大。另一种是一次成型法，采用这种方法投资少，见效快，机动性强，不需要较大设备，但用人工较多。其中，大块料加工法是以废大理石为骨料，浇铸成大块立方体（也称荒料），待完全固化后，再锯切成片，经研磨、抛光后即为成品，也称为再造石。而一次成型法生产的人造大理石由保护层、面层及结构层组成，保护层为厚0.15~0.3mm的树脂层，具有较高的表面光泽，还掺入紫外线吸收剂等外加剂，使制品具有较高耐化学腐蚀性及耐候性，在保护层中不佳任何填料和颜料。[1]

大块料加工法生产工艺流程
大块料加工法生产工艺流程
一次成型人造大理石生产工艺流程
一次成型人造大理石生产工艺流程

复合型人造大理石

复合型人造大理石是指胶结料中既有无机凝胶材料（如水泥），又采用了有机高分子材料（树脂）。它是先用无机凝胶材料将碎石、石粉等集料胶结成型并硬化后，再将硬化体浸渍于有机单体中，使其在一定条件下聚合而成。[1][5]复合型人造大理石既具有树脂型人造大理石相同的良好装饰效果，又具有无机胶结型人造大理石的造价低廉，变形小，且与墙面粘结性能优良的特点。[3]复合型人造大理石生产工艺有两种，即分层成型法和面层、结构层同时成型法。其中，分层成型法和面层、结构层同时成型法的生产工艺分别如下图所示：[1]

分层成型法工艺流程
分层成型法工艺流程
面层、底层同时成型法工艺流程
面层、底层同时成型法工艺流程

烧结型人造大理石

烧结型人造大理石是采用陶瓷生产工艺，使制品表面具有大理石纹理和图案。[1]烧结型人造大理石是将长石、石英、辉绿石、方解石等粉料和赤铁矿粉，以及一定量高岭土共同混合，然后用混浆法制备坯料，用半干压法成型，再在窑炉中以1000℃左右的高温焙烧而成。[5]该类人造大理石性能稳定，耐久性好，但因要高温烧结，能耗大，造价较高，产品破损率高，所以在实际中采用的很少。[12]烧结型人造大理石生产工艺大致可分为两大类，一类是釉面装饰，使釉面具有大理石的色调、花纹及光泽，另一类是颜料在坯体中不均匀着色，烧结后产生天然大理石的装饰效果。[1]其中，仿大理石彩釉砖生产工艺、烧结型无釉人造大理石生产工艺的生产工艺流程如下图所示：

施釉工艺流程
施釉工艺流程
仿花岗岩石砖生产工艺流程
仿花岗岩石砖生产工艺流程

生产工艺

人造大理石采用不饱和聚酯树脂作粘结剂，碳酸钙、石英等粉骨料作填料，“振动一次成型，表面不再处理”的工艺路线为：模具整理、涂脱模剂、制作胶衣层、制花纹层、制作底层、固化、脱模、修整、成品。[13]

模具整理

人造大理石的光泽度来源和取决于模具的光洁度，因而要求模板（玻璃板）干净、光滑、无划痕。[13]

涂脱模剂

涂脱模剂直接关系到表面的质量、产品的成品率。[13]

刷脱衣层

刷脱衣层要求均匀和适中。[13]

制作花纹层

花纹层有多重制作方法，但都要求精细制作。[13]

制作底层

人造大理石由花纹层和底层组成。底层的树脂用量、骨料级配大致和人造花岗石相当。[13]

脱模

人造大理石的固化大致经过：胶凝发热、升温、降温和充分固化等过程。原则上人造大理石基本固化，温度降至室温时即可脱模。[13]

色浆配置

为了使整批、甚至每块制品颜色均匀一致，必须把人造大理石中使用的颜料（尤其是有机颜料）先调成色浆，达到均匀分散。色浆的调制可以用胶体磨等研磨设备。调配时颜料要分散到分散介质或树脂中去，一般包括湿润、研磨、分散几种作用。配制时，先把配比分量的颜料和邻苯二甲酸二丁酯搅匀，再加入树脂研磨成均匀的色浆。[13]

物理性能

人造大理石与天然大理石相比，它的强度高，其抗折强度比天然大理石高出8~12MPa，而吸水率却很低。[3]

抗折强度
（MPa）		抗压强度
（MPa）		冲击强度
（1/cm2）		表面强度
（巴氏）		表面光泽度
（度）		容重
（g/cm3）		吸水率
（%）
38.0＞100154070~1002.10＜0.1

参考资料：[3]

抗压强度
（MPa）		抗折强度
（MPa）		容重
（g/cm3）		硬度
（HB）		吸水率
（%）		线膨胀系数
（x10-3）		冲击强度
（N·cm/cm2）		耐酸率
（%）		耐碱率
（%）		光泽度
90.0~140.030.0~45.02~2.520~120＜0.12~30.11＞99＞9980°

参考资料：[6]

名称/性能容重（g/cm3）抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）
水泥人造大理石2.35022
石膏人造大理石1.950.0~70.010.0~15.0
石灰人造大理石1.9~2.040.0~30.05~5.7

参考资料：[6]

化学性能

人造大理石的化学性能稳定性良好，耐腐蚀，抗污染能力很强。[3]

耐久性

人工老化试验结果表明，人造大理石经过200h及1000h的人工老化，其光泽度有所降低，色泽略有变化。[3]

主要特点

容量较天然石材小，一般为天然大理石和花岗石的80%。因此，其厚度仅为天然石材的40%，从而可大幅度降低建筑物重量，方便了运输与施工；[7]耐酸。天然大理石一般不耐酸，而人造大理石可广泛用于酸性介质场所；[7]制造容易。人造石生产工艺与设备不复杂，原料易得。色调与花纹可按需要设计，也可比较容易地制成形状复杂的制品；[7]主要原料天然大理石碎矿。经物理化学处理，清除了天然石料中的硫化物和盐分杂质等，属绿色环保型高级建材。[7]

工业

人造大理石作为聚合物混凝土的一个部分或分支，国际上更注意利用其优良的物理力学性能、化学稳定性以及固化快、浇注容易等特点，特别注意和着重开发人造大理石在工业方面的应用。用聚合物混凝土修复桥梁路面在美国已成为常规修理技术，此项技术曾用于美国几座最著名大桥的修复中，包括布鲁克林大桥、乔治华盛顿大桥、金门大桥、塔帕因·积大桥等。[14]

机床

20世纪70年代，将人造大理石/花岗岩应用于机床领域已经在美国、德国、瑞士、日本等工业发达国家受到了广泛的关注和重视。截至2021年，欧美及日本等国家正在探讨将人造大理石/花岗岩全面代替传统的铸铁、钢焊等机械基础构件。[15]

建材

人工大理石可用于宾馆、影剧院、办公大楼、高级住宅楼和大型商店等建筑物的外墙面装饰，其花色的品种规格较多，由于是预制人造石，又称合成石料饰面板，主要尺寸为边长在600~2000mm，厚度在5~20mm之间的板材。[3]此外，人造大理石被广泛应用于各种装饰性的器具，如各种地板、卫生洁具、雕像、门窗框等。[14]

人造大理石餐桌
人造大理石餐桌

发展趋势

人造大理石的发展趋势包括提高性能与环境保护两个方面。在保护环境方面，需研制廉价优质的粘结剂，把处理工业废渣和环境保护与生产人造大理石结合起来，充分利用工业废料，保护环境，同时降低成本。[7]

由于人造大理石存在硬度低、价格高、耐磨性差、阻燃性低等缺点，有关研究已进一步针对缺点项进行改进。[16]

强度改性方面，可以通过选择强度高、耐磨性优良的填料、选择合适的粒度来改善人造大理石的强度；也可以使用交联剂、选择性能优良的树脂、改善制备工艺来增强人造大理石的力学性能。[16]阻燃性改进方面，可在不饱和聚酯成型的过程中加入阻燃剂诸如含卤有机物、无机填料、含磷阻燃剂等，也可以使用含阻燃元素的原料合成不饱和聚酯树脂。[16]此外，针对其余缺陷，还有低收缩型、耐候型、低气味型人造大理石问世。[16]

鉴别

人造大理石与天然大理石的鉴别方法如下：[17]

纹路：天然大理石色泽比较透亮，会有大面积的天然纹路，而人造大理石颜色比较浑浊，一般没有纹路，即使有纹路，也是刻划模具制成，花样不多，具有重复性。[17]试剂：滴上几滴稀盐酸，天然大理石剧烈起泡，人造大理石则起泡弱，甚至不起泡。[17]

危害

由于自然界中大理石、花岗岩、石膏等物质中含有天然放射性元素镭，人造大理石也是用天然大理石或花岗岩碎石为填充料制成。所以，当作为建筑材料被用于室内装饰时，镭元素衰变出的放射性气体氡dōng及其子体会产生辐射，而氡已被世界卫生组织列为19种致癌物质之一、被国际癌症研究机构列入室内主要致癌物。此外，人造大理石除了具有放射性外，里面使用的黏合剂，也会产生有害气体甲醛、苯等。[18]

相关标准

国家标准名称标准号实施日期
中国人造大理石建筑板材[19]DB35/T 1157-20112011-10-01
人造大理石[20]T/QYBX 09-20212022-01-15
人造大理石自动固化设备技术规范[21]T/SA 45-20222022-04-25
人造石[22]JC/T 908-20132013-09-01
人造石建筑板材[23]GB/T 41919-20222023-07-01
韩国人造大理石浴缸用填充料试验方法[24]KS F 2828-20162016-02-18
硅石人造大理石板[25]KS F 4739-20162016-12-28
硅人造大理石板[26]KS F 4739-2022-
外墙用人造石材[27]KS F 4061-20092009-04-17
泰国人造大理石卫浴设施.洗脸盆[28]TIS 1190-19931993-09-29
人造大理石卫浴设施.浴缸[29]TIS 1276-1995-
美国粘合的人造石材饰面单元的标准规范[30]ASTM C1670/C1670M-2019-
伊朗抛石-天然和人造抛石材料的粒度分析-试验方法[31]ISIRI 16349-2019-
奥地利天然石材和人造石材砌体。材料和劳动合同[32]OENORM B2213-1987-

参考资料 32

  1. 参考 1
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 大理石是室内主要致癌物 — 人民网-生命时报
  19. DB35/T 1157-2011 人造大理石建筑板材 — 国家标准馆
  20. T/QYBX 09-2021【现行】 — 国家标准馆
  21. T/SA 45-2022 人造大理石自动固化设备技术规范 — 国家标准馆
  22. JC/T 908-2013 人造石 Artificial stone — 国家标准馆
  23. 标准号:GB/T 41919-2022 — 国家标准全文公开系统
  24. KS F 2828-2016 人造大理石浴缸用填充料试验方法 Test method of filler materials for artificial marble bathtubs — 国家标准馆
  25. KS F 4739-2016 硅石人造大理石板 Artificial silica marble panel — 国家标准馆
  26. KS F 4739-2022 硅人造大理石板 — 国家标准馆
  27. KS F 4061-2009 外墙用人造石材 Artificial stone materials for exterior wall — 国家标准馆
  28. TIS 1190-1993 人造大理石卫浴设施.洗脸盆 Artificial marble sanitary appliances: wash basins — 国家标准馆
  29. TIS 1276-1995 人造大理石卫浴设施.浴缸 Artificial marble sanitary appliances: bathtubs — 国家标准馆
  30. ASTM C1670/C1670M-2019 粘合的人造石材饰面单元的标准规范 Standard Specification for Adhered Manufactured Stone Masonry Veneer Units — 国家标准馆
  31. ISIRI 16349-2019 抛石-天然和人造抛石材料的粒度分析-试验方法 Riprap – Particle Size Analysis of Natural and Man-Made Riprap Materials – Test Methods — 国家标准馆
  32. OENORM B2213-1987 天然石材和人造石材砌体。材料和劳动合同 Masonry of natural stone and artificial stone. Contracts for material and labour — 国家标准馆
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