铁锈对石材的影响分析

    普通岩石经精心加工后变成常用的石材制品，岩石是由多种矿物组成的，其中含铁矿物是矿物的一种。铁元素在自然界中大多以化合物的方式出现，铁元素在高温下易和氧、硫、氯等元素发生化学反应，并易溶于无机稀酸和浓盐酸的中。 

    铁元素只有以化合物的形态出现，才能在自然界中保存下来。铁的化合物有以下四种化合物：

    一、氧化铁。

    二、硫化铁。

    三、含铁硅酸盐矿物。

    四、含铁碳酸盐矿物。

    由于石材本身含有赤铁矿或硫铁矿等，此类铁矿物本身极易被氧化而锈蚀，造成石材表面变色和锈斑等病变，严重者甚至因铁质锈蚀后产生结晶颗粒爆裂。下面就含铁矿物对各石材的影响逐项说明：

    一、石材化学成分内，含铁成分的高低虽不能完全决定石材安全性的高低，但却是大部分石材本身发生锈斑的主要原因，对石材安全性的影响可以说是相当大。它是所有含铁矿物及附着在石材表面氧化铁含铁量的总和。不论是花岗岩或大理石石材中，若含有铁矿物以比较稳定的含铁矽酸盐矿物为主，而不是硫化铁及铁质薄膜，石材即具备较强之抗风化性；相反，若石材中含铁矿物大多为不稳定的硫化铁等，尽管含铁量低，石材抗风化的能力也较差。

    二、硫化铁是花岗岩遭受锈黄污染的主要原因，硫化铁在常温常压下易风化水解，首先生成氧化铁，然后水化成褐铁矿。硫化铁分解后会留下立方体黄铁矿假象，有的溶蚀成许多孔洞。若氧化铁溶液沿着裂隙渗透浸染，从而形成铁质薄膜，使石材遭受污染，降低石材光泽度影响装饰效果。花岗岩中遭受破坏的第二原因为黑云母，片状组织很容易沿此面剥离且易风化，形成小坑。

    三、大理石中含铁矿物有碳酸铁、硫化铁、氧化铁及含铁硅酸盐矿物等。于大理石中的含铁矿物因成分不同，对大理石的作用差别很大。铁白云石能使大理石变成灰色，角闪石类矿物则呈现绿色，呈点状、线状分布时形成一定的图案产生自有的丰富色彩变化；绿泥石会使大理石呈绿色。大理石遭受表面锈黄的主要原是因为黄铁矿，其次是磁黄铁矿、等硫化铁矿物，其污染原因与花岗岩相同。

    四、含铁矿物对花岗岩的影响除了含铁硫酸盐矿物外，大部分的含铁矿物都有可能以各种化学分子式的形式存在花岗岩中。含铁矿物中属硅酸铁矿物的数量及分布最广，其次是氧化铁。含铁矿物颜色的深暗，对花岗岩的装饰美观价值有关键性的影响。花岗岩中暗色矿物集中者，石材常呈黑色或绿色系。黄铁矿、白铁矿等含铁矿物嵌入辉长岩中，形成了闪烁金光的黑金石材。含铁矿物在石材中的排列组合，使天然石材色彩变化绚丽。

    不管是大理石或花岗岩，含铁矿物的稳定性决定着石材的抗风化能力。硫化铁是最为不稳定的成分，黑云母排第二，再者为含铁镏石和绿泥石类矿物。