洞石在建筑幕墻上的全過(guò)程設(shè)計(jì)管控

田 楠

(武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430072)

1 工程概況

本項(xiàng)目位于武漢市蔡甸區(qū)，地理位置優(yōu)越，項(xiàng)目定位“漢陽(yáng)西門戶”代表作，以稀缺純粹引領(lǐng)片區(qū)產(chǎn)品價(jià)值，售樓部作為藍(lán)光雍錦系的微迭代產(chǎn)品，用現(xiàn)代工藝傳承中國(guó)府邸文化精髓，演繹傳遞“以國(guó)為潮，當(dāng)代雍錦”的文化價(jià)值體系。售樓部總建筑面積約1 140 m2，首層面積567 m2，三面外廊作為虛體空間圍繞著建筑實(shí)體，呈現(xiàn)恢弘氣勢(shì)?？紤]到目前市面上采用葡萄牙米黃、沉香米黃的大理石幕墻項(xiàng)目比比皆是，早已審美疲勞，因此本項(xiàng)目采用使用較少，材料新穎，紋路清晰優(yōu)美的洞石，給客戶精致的觀感體驗(yàn)，洞石幕墻完成高度10.55 m，鋁合金SE構(gòu)件連接35 mm厚洞石和龍骨，再加上高透雙層中空玻璃、鋁材等立面材質(zhì)營(yíng)造明朗中式的空間氛圍(見(jiàn)圖1)。

2 洞石材料特性及使用標(biāo)準(zhǔn)參考

洞石作為一種用途廣泛的石材，從化學(xué)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于變質(zhì)成巖不完全的石灰石，是一種多孔性陸相沉積巖，主要成分為碳酸鈣，具有以下特點(diǎn)：

1)質(zhì)地疏松，易于掘采加工和運(yùn)輸，可拋光處理，以顏色紋理多樣獨(dú)特，孔洞結(jié)構(gòu)豐富著名，有溫和富厚的質(zhì)感，裝飾性能佳，常用于室內(nèi)裝修。

2)硬度小，具有良好的加工性、隔音性和隔熱性，也適合作雕刻使用[1]。

3)易被水解腐蝕，密度低、吸水率高、強(qiáng)度低、耐候性差、抗凍融性差，物理性能指標(biāo)低于正常的大理石、花崗巖標(biāo)準(zhǔn)，且洞石強(qiáng)度表現(xiàn)為各向異性，弱方向上的石材強(qiáng)度甚至只有強(qiáng)方向的 30%～40%[2]。

建筑幕墻通常要抵抗自重、風(fēng)和地震荷載，當(dāng)洞石應(yīng)用于建筑外立面時(shí)，尤其需注意嚴(yán)寒、腐蝕性環(huán)境下的材料損耗，因此施工前性能檢測(cè)及指標(biāo)安全判定非常重要。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)還未專門制定洞石使用標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范，大多施工方和建筑師對(duì)洞石應(yīng)用甚少，對(duì)其獨(dú)特性能一知半解，設(shè)計(jì)時(shí)大多參考花崗巖、大理石、石灰石等石材標(biāo)準(zhǔn)，故十分容易產(chǎn)生安全隱患，因此在設(shè)計(jì)時(shí)確定洞石的使用標(biāo)準(zhǔn)十分關(guān)鍵。

洞石使用常參照GB/T 21086—2007建筑幕墻[3]和JGJ 133—2001金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范[4]。從規(guī)范可知用于外立面幕墻工程的石材性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、抗凍融性能、耐腐蝕性能等三個(gè)方面，其中強(qiáng)度包括抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、石材固定點(diǎn)處的斷裂強(qiáng)度等，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了石材的體積密度、吸水率、放射性核素限量、板材的最小厚度和單塊最大面積等要求；此外洞石需通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)確定其性能指標(biāo)是否達(dá)到外立面幕墻的使用強(qiáng)度要求，常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9966.2—2020天然飾面石材試驗(yàn)方法 (第2部分：干燥、水飽和彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN13161:2008天然石材試驗(yàn)方法——恒定負(fù)荷抗彎強(qiáng)度、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMC880/C880M—09石材彎曲強(qiáng)度測(cè)定方法等。

3 洞石的全過(guò)程設(shè)計(jì)管控注意事項(xiàng)

3.1 選樣定樣

目前常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外洞石種類包括鄭州洞石、伊朗洞石、土耳其洞石、羅馬洞石(見(jiàn)表1)。項(xiàng)目考慮到實(shí)際落地效果，選用國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣、肌理及紋路呈現(xiàn)效果好、供應(yīng)商較多、可比選性強(qiáng)的羅馬洞石，并根據(jù)其性能后期做加強(qiáng)處理。

表1 常用洞石類別

3.1.1 洞石選用參數(shù)說(shuō)明

洞石的孔洞不宜過(guò)密，直徑不宜大于3 mm,更不應(yīng)有通透孔，吸水率不宜大于6%，加涂防水面層后不宜大于1%，凍融系數(shù)不宜小于0.8，不得小于0.6[5]。洞石強(qiáng)度低，板面不宜過(guò)大，板面分格尺寸控制在1.0 m×1.0 m以內(nèi)，考慮到實(shí)際施工的材料損耗成本和強(qiáng)度要求，板材單塊面積不得超過(guò)1 m2，切割成型后洞石最薄厚度不得低于35 mm。在嚴(yán)寒或酸性等惡劣環(huán)境地區(qū)應(yīng)選擇天然孔洞小且均勻、密實(shí)度較高的洞石；在人流量較大項(xiàng)目上使用時(shí)，建筑師可斟酌設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)情況，適當(dāng)增加板材厚度來(lái)增加安全系數(shù)，減小掉落風(fēng)險(xiǎn)[6]。

3.1.2 洞石作為幕墻面板的挑選要求

洞石板不應(yīng)夾雜軟弱條紋和礦脈，所挑選洞石板不應(yīng)有裂紋、裂縫，不得存在泥質(zhì)線和泥質(zhì)帶等天然缺陷，不得是斷裂后用膠粘或其他工藝二次拼接成型，選擇洞石作為幕墻面板時(shí)，一定要經(jīng)過(guò)專家論證，進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)，其試驗(yàn)值應(yīng)符合國(guó)家行業(yè)規(guī)范要求：幕墻高度不超過(guò)80 m時(shí)，試驗(yàn)平均值不低于5 N/mm2,最小值不低于4 N/mm2;幕墻高度超過(guò)80 m時(shí)，試驗(yàn)平均值不低于6 N/mm2,最小值不低于4.5 N/mm2。此外切割后板材的干掛槽和背栓孔應(yīng)選在致密部位，若該部位孔洞較大，應(yīng)避免使用，本項(xiàng)目前期充分按以上參數(shù)和要求挑選洞石，因此去除天然缺陷后洞石原板切割出材率為70%(見(jiàn)圖2)。

3.2 深化加工

選定荒料確認(rèn)切割大板后，需對(duì)洞石進(jìn)行防水背膠處理及補(bǔ)強(qiáng)措施，首先廠家會(huì)使用砂石礫和膠粘劑對(duì)較大孔洞進(jìn)行修補(bǔ)，尤其注意板材背栓孔和干掛槽等后期構(gòu)件固定部位鄰近處不可存在較大孔洞,其次背面采用黏結(jié)網(wǎng)，起到補(bǔ)強(qiáng)背面孔洞的作用，同時(shí)具有一定防水效果，最后對(duì)整個(gè)板材使用石材專用防護(hù)劑作密封防護(hù)處理，過(guò)程中會(huì)保留正面和側(cè)面小孔洞來(lái)展現(xiàn)材料美感，處理后需隨機(jī)取樣3塊二次處理后的洞石進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果達(dá)標(biāo)后方可出廠使用，二次處理的詳細(xì)流程如下：

1)洞石原板外飾面處理：a.清潔處理：板面需用干凈棉紗擦拭干凈或用高壓氣泵吹凈其表面黏著的石粉灰塵；洞石背面有油污或其他有機(jī)物污染時(shí),應(yīng)用丙烷將污染部位反復(fù)清洗至無(wú)污染物再進(jìn)行表面清潔處理。b.涂界面處理劑：均勻涂刷專用界面處理劑1道，充分自然揮發(fā)晾干，保證外飾面所有位置均應(yīng)涂刷到位。c.做密封防護(hù)處理：待專用界面處理劑干透后,用毛刷或滾刷在板材外飾面縱橫交錯(cuò)涂刷1層厚度為0.3 mm～0.4 mm的石材專用防護(hù)劑，自然風(fēng)干[7]。

2)背面補(bǔ)洞處理：選擇與洞石同色的石材專用補(bǔ)洞膠處理背面孔洞，至少靜置1 d待膠完全干透后再進(jìn)入下道程序。

3)背面涂界面劑處理：均勻涂刷1道專用界面處理劑在已完成補(bǔ)洞處理的洞石背面，自然揮發(fā)晾干即可。

4)背面涂基層膠處理：待專用界面處理劑干透后，用毛刷或滾刷在石材背面均勻涂刷1層厚度為0.3 mm～0.4 mm的硅酮環(huán)氧樹(shù)脂找平加固層作為基層膠。

5)背面補(bǔ)強(qiáng)處理：鋪粘增強(qiáng)纖維網(wǎng)格布,并補(bǔ)刷硅酮環(huán)氧樹(shù)脂：基層膠涂刷完后，立即鋪粘第1層無(wú)堿玻璃纖維布,鋪粘時(shí)應(yīng)拉好四個(gè)角將布平整粘合在石材背面的膠層上，在纖維布上涂刷1層厚度為0.3 mm～0.4 mm的硅酮環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)層鋪粘第2層玻璃纖維布。

6)固化、修整、檢驗(yàn)：若石材膠質(zhì)量或品種不對(duì)或固化劑、促進(jìn)劑配比不合理等會(huì)出現(xiàn)復(fù)合層黏手，膠不固化的現(xiàn)象，應(yīng)由廠家技術(shù)人員另行采取措施對(duì)復(fù)合層不平整處使用刮刀或角磨機(jī)修整；有白斑、氣泡達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)的，則應(yīng)采取補(bǔ)救措施直至達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為止(見(jiàn)圖3)。

為保證效果，需在荒料加工前對(duì)洞石按追紋進(jìn)行整體排版，保留其紋理特征，同時(shí)也確保各段洞石板面之間有自然的花紋顏色銜接，排版效果需經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)共同確認(rèn)，再對(duì)板材進(jìn)行逐一編號(hào)，根據(jù)需求計(jì)劃分批進(jìn)場(chǎng)。

3.3 運(yùn)輸存放

經(jīng)過(guò)二次加強(qiáng)處理的洞石應(yīng)避免運(yùn)輸存放時(shí)碰撞產(chǎn)生裂紋，造成浪費(fèi)，其運(yùn)輸需注意以下幾點(diǎn)：

1)洞石成品用不透水塑料包裹后，應(yīng)光面對(duì)光面，糙面對(duì)糙面，軟墊材料襯在光面間，側(cè)向立放入木箱，用新鮮木方釘固定規(guī)格板材，且不可用易留印記的草繩等工具打捆,木箱應(yīng)緊密堆放于車廂，避免緊急剎車等情況造成板材破碎。

2)運(yùn)輸工具應(yīng)保持清潔，需用苫布遮蓋石材，避免暴曬、風(fēng)吹、雨淋。

存放使用需注意以下幾點(diǎn)：

a.宜存放于干燥室內(nèi)，若實(shí)際情況須存放在室外，需整齊碼放后用塑料布蓋嚴(yán)，防止雨雪淋濕，且存放地面需平整堅(jiān)固，防止地面坑洼或架子傾斜導(dǎo)致其倒塌斷裂。

b.分品種規(guī)格標(biāo)簽朝上最多堆放兩層，側(cè)向豎直碼放，光面相對(duì)，下墊木方。

c.成品洞石陽(yáng)角處需防止磕壞，應(yīng)用竹板、木板或軟性減震材料進(jìn)行保護(hù)。

d.材料吊裝搬運(yùn)需做好臨時(shí)包裝，綁扎結(jié)實(shí)牢固、安全可靠，防止其變形、劃傷或破裂。

e.施工時(shí)應(yīng)注意清理腳手架上雜物，保證工作界面干凈，以防掉落雜物損壞材料。

f.根據(jù)場(chǎng)地條件，洞石一般需二次搬運(yùn)才能到作業(yè)面上，應(yīng)水平運(yùn)輸，搬運(yùn)、儲(chǔ)存、臨時(shí)防護(hù)及安裝過(guò)程中需做好防護(hù)措施，可用墊木板、木方、膠皮墊的普通手推車或?qū)Ｓ猛栖?，防止材料磕碰破損。

3.4 主要施工方案及工藝要點(diǎn)

項(xiàng)目使用洞石需經(jīng)膠黏劑補(bǔ)洞后經(jīng)檢測(cè)單位檢測(cè)合格，滿足石材干掛標(biāo)準(zhǔn)后上墻使用。

3.4.1 施工方案

1)施工步驟。墻面分格放線→后補(bǔ)埋板安裝→龍骨加工→龍骨安裝校正固定→保溫防銹防火處理→隱蔽驗(yàn)收→洞石加工進(jìn)場(chǎng)→洞石干掛→填嵌密封條→打膠密封→墻面清理→驗(yàn)收。

2)基層處理。對(duì)照龍骨的設(shè)計(jì)分割尺寸，檢查主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是否符合要求，是否滿足后補(bǔ)埋件安裝要求[8]。

3)墻面分格放線安裝骨架。將龍骨按照總包移交的基準(zhǔn)控制線分解彈到主體結(jié)構(gòu)上，通常先彈出豎龍骨的位置，確定豎龍骨的錨固點(diǎn)，待豎龍骨通長(zhǎng)布置完后，再在豎龍骨或墻體上彈好橫龍骨位置，其中骨架的施工要點(diǎn)如下：

本工程豎框采用□80×60×4、□160×80×4鋼矩管作為豎向主龍骨，主龍骨與墻體后補(bǔ)埋件通過(guò)轉(zhuǎn)接件連接，L50×4角鋼作為橫龍骨傳力于豎龍骨，骨架安裝順序如下：a.先安裝豎龍骨，豎龍骨與主體結(jié)構(gòu)相連，待豎龍骨就位后再安裝橫龍骨；b.采用轉(zhuǎn)接件連接豎龍骨，將其分別穿進(jìn)上下桿件的端部后再用螺栓擰緊，橫龍骨與豎龍骨采用一邊焊接一邊螺接的方式進(jìn)行連接[9]。

骨架質(zhì)量控制應(yīng)注意：a.嚴(yán)格按照基準(zhǔn)控制線進(jìn)行測(cè)量放線；b.施工豎龍骨前在首尾位置吊通長(zhǎng)垂直線，并用經(jīng)緯儀校核，以確保豎龍骨垂直度；c.拉通長(zhǎng)水平線，檢驗(yàn)豎龍骨及橫龍骨是否分別在同一平面上。

3.4.2 本項(xiàng)目干掛洞石施工要點(diǎn)

1)洞石經(jīng)前序工藝處理合格后進(jìn)場(chǎng)。因洞石天然物理特性原因，為保證施工中石材的正常有序安裝，項(xiàng)目石材損耗率控制在10%，按照10%的余量進(jìn)行切割及二次處理。

2)由于石材現(xiàn)場(chǎng)切割后無(wú)法進(jìn)行二次處理，為保證收邊收口位置材料的正常有序安裝，本項(xiàng)目收邊收口位置洞石全部前置備貨，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)最終實(shí)際尺寸進(jìn)行切割下料，備貨面積50 m2。

3)為確保施工安全，控制施工精度，本項(xiàng)目空出最下面1道分格最后安裝洞石，石材按自下而上的干掛順序，避免上下層交叉作業(yè)。

4)按基線確定首塊石材高度后，在石材底部插入SE鋁合金掛件，同時(shí)為避免移位，用相同掛件固定上口，確認(rèn)洞石垂直度和位置無(wú)誤后，為保證其安裝后不偏位松動(dòng)，需先用云石膠在掛件與干掛孔間做短暫固定，后用AB膠永久固定，其他排洞石按此循環(huán)干掛，此過(guò)程需嚴(yán)格按照基準(zhǔn)線安裝，注意控制板面垂直度、平整度。

5)板縫控制：安裝前預(yù)先制作8 mm×8 mm×10 mm的塑料墊塊，第一排安裝后，在每塊石板上口放4塊塑料墊塊，然后安裝第二排石板，這樣做既能保證縫寬一致，又能保證第二排石材與第一排石材不碰撞，石板邊角不受損壞。

6)清理、填縫密封：在清理干凈分格縫中填入泡沫棒，并粘貼美紋紙?jiān)诳p兩側(cè)，用硅酮結(jié)構(gòu)膠密封分格縫，膠縫飽滿。為保證幕墻整面紋理效果，分格縫所用密封膠顏色應(yīng)盡量與洞石顏色相近，現(xiàn)場(chǎng)打樣確認(rèn)后方可上墻。

3.5 質(zhì)量保證措施

3.5.1 施工技術(shù)交底

在工序施工前進(jìn)行圖紙會(huì)審和技術(shù)交底，每班上工前有口頭交底，目的是使操作人員、質(zhì)量檢查人員知曉各工序、各節(jié)點(diǎn)安裝的詳細(xì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)交底應(yīng)涉及主要施工工藝。

3.5.2 施工過(guò)程控制

1)對(duì)進(jìn)場(chǎng)洞石、構(gòu)配件等進(jìn)行檢查驗(yàn)收，進(jìn)場(chǎng)主材應(yīng)有產(chǎn)品合格證和性能檢測(cè)報(bào)告；對(duì)重要部位的操作，項(xiàng)目管理人員及技術(shù)人員要旁站監(jiān)督。

2)嚴(yán)格進(jìn)行工序檢查，評(píng)定驗(yàn)收每道工序質(zhì)量，合格后方能操作下道工序。

3.5.3 檢查與試驗(yàn)

1)洞石、鋼龍骨及掛件、錨栓等檢驗(yàn)和試驗(yàn)。需按照國(guó)家要求及規(guī)定對(duì)以上需要復(fù)檢的材料進(jìn)行抽樣試檢，嚴(yán)查檢測(cè)報(bào)告，禁止不合格產(chǎn)品安裝上墻，工程施工時(shí)應(yīng)具備如下資料和文件：原材料、成品出廠質(zhì)量證明書、專業(yè)檢測(cè)報(bào)告、施工記錄、工程質(zhì)量檢查及驗(yàn)收記錄等。

2)不合格品的控制措施?，F(xiàn)場(chǎng)巡查上墻洞石，有裂縫、干掛孔處有大孔洞的洞石須立馬拆除返修或退貨處理，并在排版圖上進(jìn)行標(biāo)記，及時(shí)對(duì)備料進(jìn)行紋理效果比對(duì)和質(zhì)量檢查[10-11]。

3.6 后期維護(hù)

潮濕環(huán)境下洞石易產(chǎn)生霉變、粉化，雖經(jīng)二次處理后，防水性能提高，但防水材料耐久性不高，仍需定期維護(hù)，重做防水，后期需針對(duì)防水、清潔、安全等方面制訂洞石外立面幕墻維護(hù)措施，按此對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)和清洗，并定期檢查龍骨等金屬掛件的使用狀況，避免出現(xiàn)掉落等風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然目前我國(guó)未制定相關(guān)的洞石外立面幕墻施工規(guī)范，但紋理豐富的洞石已然成為建筑外立面裝飾不可忽視的材料，本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)洞石進(jìn)行二次加工處理，解決了洞石疏松多孔、抗彎強(qiáng)度低等問(wèn)題，達(dá)到石材幕墻施工規(guī)范要求，再?gòu)倪\(yùn)輸存放、施工工藝和施工質(zhì)量管控, 到后期維護(hù)建議，成功地實(shí)現(xiàn)洞石板材在外墻干掛中的應(yīng)用，整體效果完美，希望完整項(xiàng)目總結(jié)為設(shè)計(jì)師后期使用洞石幕墻提供借鑒和幫助，相信隨著施工技術(shù)和工藝的不斷創(chuàng)新完善，相關(guān)部門會(huì)盡快形成可供設(shè)計(jì)施工參考的科學(xué)合理的官方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，洞石也可運(yùn)用到更多建筑中，充分發(fā)揮其材料魅力。