試論用于外立面石材幕墻的洞石性能

劉曉宇 時維昌 吳燁森

摘 要 石材幕墻作為建筑外裝飾的一種主要表現形式，被現代建筑大量采用。在國家及行業有關規范、標準等法規的正確引導下，通過建筑從業者的辛勤勞動及不斷創新，當前以花崗石為主要面材的石材幕墻的應用已經非常成熟，各種體量、高度、功能的石材幕墻被成功的應用到現代建筑上，為城市建設添光增彩。

關鍵詞 外立面;石材幕墻;洞石性能

1洞石特性

洞石是因為石材的表面有許多孔洞而得名，其石材的學名是凝灰石或石灰華，商業上，將其歸為大理石類。人類對該石材的使用年代很久遠，最能代表羅馬文化的建筑——角斗場就是洞石原杰作。洞石一般有米黃洞石和白洞石之分，顏色有深淺兩種，有的稱黃窿石、白窿石，英文名稱為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。洞石的色調以米黃居多，使人感到溫和，質感豐富，條紋清晰，使裝飾的建筑物常有強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用過程中出現的問題及原因分析

（1）設計不當。很多設計只是生硬的將花崗石幕墻的構造方式照搬到洞石、砂巖幕墻上，沒有考慮洞石砂巖作為沉積巖的疏松的特性。有些本來選用洞石或砂巖的建筑幕墻，就是因為不嚴謹的論證，而采用不恰當的設計，在施工過程中出現很多問題，從而被迫修改面材，造成了大量財產、時間、資源等的浪費。

（2）選材不當。選材決定了設計采用的構造方式，而在完善設計的基礎上，面材材料的正確選擇也是決定工程成敗的關鍵因素。國內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有仔細研究及分析而造成的。對于建筑幕墻用洞石、砂巖的選材更是應該慎之又慎。

（3）粗糙的加工?，F在很多建筑工程不是由正規的管理隊伍來完成的，層層轉包屢禁不止，加工機具落后，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，對加工質量的要求是比較高的，加工質量直接決定了工程現場的安全、質量及今后建筑的使用功能需求。

（4）安裝質量有隱患。幕墻的工程質量與現場的施工管理組織、施工工藝方法、質量檢查和監督息息相關。很多影響工程質量的事件都是由于現場施工過程中管理、監督不到位造成的。對于石材幕墻主要變現在：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為節省成本，帶病石材強行上墻。這些施工安裝問題在傳統石材幕墻中也是比較常見的，受施工隊伍的管理水平、技術水平的影響。但在洞石、砂巖這種材料性能不是很好的幕墻中發生以上質量問題，就會對工程安全帶來更大的危害，更易出質量事故。

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。如果建筑設計非用不可，則至少應考慮以下最低要求：①用于幕墻的石板，每批都應進行抗彎強度試驗，其試驗值應符合以下要求：幕墻高度不超過80m時，試驗平均值不低于5N/mm2，試驗最小值不低于4N/mm2;幕墻高度超過80m時，試驗平均值不低于6N/mm2，試驗最小值不低于4.5N/mm2。單向受力的石板，在主要受力方向應滿足以上要求;雙向受力的石板，在兩個受力方向上都應符合以上要求。②石板不應夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈。

4基本材性試驗

不同產地的巖砂和洞石材性差別很大，在確定采用石材的礦坑前，應進行基本的材性試驗。①抗彎試驗確定礦點時，抗彎試驗件要能代表該礦場各個不同的開采點，試件數目一般不少于20個。以后從各開采點采出的石材，每批應有抗彎試驗報告，一般不少于10個試件。分別進行干燥抗彎強度試驗和飽和抗彎強度試驗，干燥抗彎強度是材性的基本指標。飽和抗彎強度有利了解石材對水的敏感性。試驗時采用凈石材試件，不宜附有增強層和復合層。②吸水率未經表面防水處理的石材和經防水處理的石材都應進行試驗，經防水處理后的石板，吸水率不宜大于1%。③凍融系數凍融系數指經過一定次數凍融循環后的抗彎強度與未經凍融循環的抗彎強度的比值。它決定了該種石材能否在寒冷地區應用。在有可能出現負溫度的地區，應進行這項試驗。

5對板材的基本要求

（1）板材厚度抗彎試驗表明：厚度大的石板，其抗彎強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度標準值fk來決定：fk≥8.0MPa時，最小厚度35mm。4.0≤fk<8.0MPa時，最小厚度40mm。

（2）板材的尺寸砂巖和洞石強度低，因此板材的尺寸不宜過大，一般應控制在1.0m2以內。不宜采用細長的條狀石板，這種石板在運輸、安裝過程中很容易折斷。石板的邊長比最好在1∶2以內，不宜超過1∶3。

（3）表面處理砂巖和洞石吸水性很高，應采用防水涂料使其吸水率降至1%以下。防水劑可采用有機氟或有機硅涂料，一般情況下要求涂料應透氣，不形成膜，涂料也不應改變石板的光澤和顏色。由于防水涂料壽命通常不超過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;采用開放式板縫時，石板應進行六面防水?？锥摧^大、孔洞數量太多的洞石，宜進行封孔處理。防水處理要在全部槽、孔機械加工完畢、清潔和干燥后再進行。

（4）背面復合層砂巖和洞石是強度低、容易破碎、耐候性差的石材，為防止萬一破碎后墜落傷人，應在板材背面粘貼玻璃纖維布或者其他復合材料。

6結束語

洞石、砂巖幕墻是傳統花崗石幕墻的延伸，已經成為建筑外裝飾市場上不可忽視的建筑形式，必將在幕墻領域占有一席之地。充分的論證、完善的設計、有效的組織、精心的維護是保證這一幕墻形式安全使用的唯一原則。在建筑項目相關各方的重視及不懈努力下，這些為城市帶來文化底蘊的材料必將為城市建設增添一片獨特的風景。

參考文獻

[1] 金屬與石材幕墻工程技術規范：JGJ133-2001[S].北京：中國標準出版社，2001.