試論用于外立面石材幕墻的洞石性能

劉曉宇 時(shí)維昌 吳燁森

摘 要 石材幕墻作為建筑外裝飾的一種主要表現(xiàn)形式，被現(xiàn)代建筑大量采用。在國(guó)家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等法規(guī)的正確引導(dǎo)下，通過(guò)建筑從業(yè)者的辛勤勞動(dòng)及不斷創(chuàng)新，當(dāng)前以花崗石為主要面材的石材幕墻的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，各種體量、高度、功能的石材幕墻被成功的應(yīng)用到現(xiàn)代建筑上，為城市建設(shè)添光增彩。

關(guān)鍵詞 外立面;石材幕墻;洞石性能

1洞石特性

洞石是因?yàn)槭牡谋砻嬗性S多孔洞而得名，其石材的學(xué)名是凝灰石或石灰華，商業(yè)上，將其歸為大理石類(lèi)。人類(lèi)對(duì)該石材的使用年代很久遠(yuǎn)，最能代表羅馬文化的建筑——角斗場(chǎng)就是洞石原杰作。洞石一般有米黃洞石和白洞石之分，顏色有深淺兩種，有的稱(chēng)黃窿石、白窿石，英文名稱(chēng)為travertine，直接翻譯為凝灰石或石灰華。除此之外，顏色還有綠色、白色、紫色、粉色、咖啡色等多種。洞石的色調(diào)以米黃居多，使人感到溫和，質(zhì)感豐富，條紋清晰，使裝飾的建筑物常有強(qiáng)烈的文化和歷史韻味，被世界上很多建筑使用[1]。

2洞石砂巖幕墻在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

（1）設(shè)計(jì)不當(dāng)。很多設(shè)計(jì)只是生硬的將花崗石幕墻的構(gòu)造方式照搬到洞石、砂巖幕墻上，沒(méi)有考慮洞石砂巖作為沉積巖的疏松的特性。有些本來(lái)選用洞石或砂巖的建筑幕墻，就是因?yàn)椴粐?yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，而采用不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，在施工過(guò)程中出現(xiàn)很多問(wèn)題，從而被迫修改面材，造成了大量財(cái)產(chǎn)、時(shí)間、資源等的浪費(fèi)。

（2）選材不當(dāng)。選材決定了設(shè)計(jì)采用的構(gòu)造方式，而在完善設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，面材材料的正確選擇也是決定工程成敗的關(guān)鍵因素。國(guó)內(nèi)的很多建筑選材首先考慮的是建筑外觀的需求，而不重視材料本身的物理性能特征。在急功近利的思維影響下，很多失敗的建筑就是在選材上沒(méi)有仔細(xì)研究及分析而造成的。對(duì)于建筑幕墻用洞石、砂巖的選材更是應(yīng)該慎之又慎。

（3）粗糙的加工?，F(xiàn)在很多建筑工程不是由正規(guī)的管理隊(duì)伍來(lái)完成的，層層轉(zhuǎn)包屢禁不止，加工機(jī)具落后，加工手段匱乏，也就造成了很多材料加工制作的粗制濫造。石材，特別是洞石、砂巖這種特殊的天然材料，對(duì)加工質(zhì)量的要求是比較高的，加工質(zhì)量直接決定了工程現(xiàn)場(chǎng)的安全、質(zhì)量及今后建筑的使用功能需求。

（4）安裝質(zhì)量有隱患。幕墻的工程質(zhì)量與現(xiàn)場(chǎng)的施工管理組織、施工工藝方法、質(zhì)量檢查和監(jiān)督息息相關(guān)。很多影響工程質(zhì)量的事件都是由于現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中管理、監(jiān)督不到位造成的。對(duì)于石材幕墻主要變現(xiàn)在：①石材龍骨安裝不到位，造成幕墻面材安裝尺寸誤差較大。②鋼龍骨防腐措施處理不到位。③石材連接掛件安裝不到位。④為節(jié)省成本，帶病石材強(qiáng)行上墻。這些施工安裝問(wèn)題在傳統(tǒng)石材幕墻中也是比較常見(jiàn)的，受施工隊(duì)伍的管理水平、技術(shù)水平的影響。但在洞石、砂巖這種材料性能不是很好的幕墻中發(fā)生以上質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)對(duì)工程安全帶來(lái)更大的危害，更易出質(zhì)量事故。

3砂巖和洞石用于幕墻的基本條件

砂巖和洞石自身材性較差，總體而言不推薦用于幕墻。如果建筑設(shè)計(jì)非用不可，則至少應(yīng)考慮以下最低要求：①用于幕墻的石板，每批都應(yīng)進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)，其試驗(yàn)值應(yīng)符合以下要求：幕墻高度不超過(guò)80m時(shí)，試驗(yàn)平均值不低于5N/mm2，試驗(yàn)最小值不低于4N/mm2;幕墻高度超過(guò)80m時(shí)，試驗(yàn)平均值不低于6N/mm2，試驗(yàn)最小值不低于4.5N/mm2。單向受力的石板，在主要受力方向應(yīng)滿(mǎn)足以上要求;雙向受力的石板，在兩個(gè)受力方向上都應(yīng)符合以上要求。②石板不應(yīng)夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈。

4基本材性試驗(yàn)

不同產(chǎn)地的巖砂和洞石材性差別很大，在確定采用石材的礦坑前，應(yīng)進(jìn)行基本的材性試驗(yàn)。①抗彎試驗(yàn)確定礦點(diǎn)時(shí)，抗彎試驗(yàn)件要能代表該礦場(chǎng)各個(gè)不同的開(kāi)采點(diǎn)，試件數(shù)目一般不少于20個(gè)。以后從各開(kāi)采點(diǎn)采出的石材，每批應(yīng)有抗彎試驗(yàn)報(bào)告，一般不少于10個(gè)試件。分別進(jìn)行干燥抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)和飽和抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)，干燥抗彎強(qiáng)度是材性的基本指標(biāo)。飽和抗彎強(qiáng)度有利了解石材對(duì)水的敏感性。試驗(yàn)時(shí)采用凈石材試件，不宜附有增強(qiáng)層和復(fù)合層。②吸水率未經(jīng)表面防水處理的石材和經(jīng)防水處理的石材都應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)防水處理后的石板，吸水率不宜大于1%。③凍融系數(shù)凍融系數(shù)指經(jīng)過(guò)一定次數(shù)凍融循環(huán)后的抗彎強(qiáng)度與未經(jīng)凍融循環(huán)的抗彎強(qiáng)度的比值。它決定了該種石材能否在寒冷地區(qū)應(yīng)用。在有可能出現(xiàn)負(fù)溫度的地區(qū)，應(yīng)進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)。

5對(duì)板材的基本要求

（1）板材厚度抗彎試驗(yàn)表明：厚度大的石板，其抗彎強(qiáng)度低于厚度小的石板。但是由于板的承載能力和厚度的平方成正比，厚的石板承載能力還是比薄的石板要大一些。砂巖和洞石板材的最小厚度可由抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk來(lái)決定：fk≥8.0MPa時(shí)，最小厚度35mm。4.0≤fk<8.0MPa時(shí)，最小厚度40mm。

（2）板材的尺寸砂巖和洞石強(qiáng)度低，因此板材的尺寸不宜過(guò)大，一般應(yīng)控制在1.0m2以?xún)?nèi)。不宜采用細(xì)長(zhǎng)的條狀石板，這種石板在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中很容易折斷。石板的邊長(zhǎng)比最好在1∶2以?xún)?nèi)，不宜超過(guò)1∶3。

（3）表面處理砂巖和洞石吸水性很高，應(yīng)采用防水涂料使其吸水率降至1%以下。防水劑可采用有機(jī)氟或有機(jī)硅涂料，一般情況下要求涂料應(yīng)透氣，不形成膜，涂料也不應(yīng)改變石板的光澤和顏色。由于防水涂料壽命通常不超過(guò)5年，涂料要能多次涂刷。采用注膠板縫的石材幕墻，石板可以只做外表面大面防水;采用開(kāi)放式板縫時(shí)，石板應(yīng)進(jìn)行六面防水?？锥摧^大、孔洞數(shù)量太多的洞石，宜進(jìn)行封孔處理。防水處理要在全部槽、孔機(jī)械加工完畢、清潔和干燥后再進(jìn)行。

（4）背面復(fù)合層砂巖和洞石是強(qiáng)度低、容易破碎、耐候性差的石材，為防止萬(wàn)一破碎后墜落傷人，應(yīng)在板材背面粘貼玻璃纖維布或者其他復(fù)合材料。

6結(jié)束語(yǔ)

洞石、砂巖幕墻是傳統(tǒng)花崗石幕墻的延伸，已經(jīng)成為建筑外裝飾市場(chǎng)上不可忽視的建筑形式，必將在幕墻領(lǐng)域占有一席之地。充分的論證、完善的設(shè)計(jì)、有效的組織、精心的維護(hù)是保證這一幕墻形式安全使用的唯一原則。在建筑項(xiàng)目相關(guān)各方的重視及不懈努力下，這些為城市帶來(lái)文化底蘊(yùn)的材料必將為城市建設(shè)增添一片獨(dú)特的風(fēng)景。

參考文獻(xiàn)

[1] 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范：JGJ133-2001[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.