试论用于外立面石材幕墙的洞石性能

刘晓宇 时维昌 吴烨森

摘 要 石材幕墙作为建筑外装饰的一种主要表现形式，被现代建筑大量采用。在国家及行业有关规范、标准等法规的正确引导下，通过建筑从业者的辛勤劳动及不断创新，当前以花岗石为主要面材的石材幕墙的应用已经非常成熟，各种体量、高度、功能的石材幕墙被成功的应用到现代建筑上，为城市建设添光增彩。

关键词 外立面;石材幕墙;洞石性能

1洞石特性

洞石是因为石材的表面有许多孔洞而得名，其石材的学名是凝灰石或石灰华，商业上，将其归为大理石类。人类对该石材的使用年代很久远，最能代表罗马文化的建筑——角斗场就是洞石原杰作。洞石一般有米黄洞石和白洞石之分，颜色有深浅两种，有的称黄窿石、白窿石，英文名称为travertine，直接翻译为凝灰石或石灰华。除此之外，顏色还有绿色、白色、紫色、粉色、咖啡色等多种。洞石的色调以米黄居多，使人感到温和，质感丰富，条纹清晰，使装饰的建筑物常有强烈的文化和历史韵味，被世界上很多建筑使用[1]。

2洞石砂岩幕墙在应用过程中出现的问题及原因分析

（1）设计不当。很多设计只是生硬的将花岗石幕墙的构造方式照搬到洞石、砂岩幕墙上，没有考虑洞石砂岩作为沉积岩的疏松的特性。有些本来选用洞石或砂岩的建筑幕墙，就是因为不严谨的论证，而采用不恰当的设计，在施工过程中出现很多问题，从而被迫修改面材，造成了大量财产、时间、资源等的浪费。

（2）选材不当。选材决定了设计采用的构造方式，而在完善设计的基础上，面材材料的正确选择也是决定工程成败的关键因素。国内的很多建筑选材首先考虑的是建筑外观的需求，而不重视材料本身的物理性能特征。在急功近利的思维影响下，很多失败的建筑就是在选材上没有仔细研究及分析而造成的。对于建筑幕墙用洞石、砂岩的选材更是应该慎之又慎。

（3）粗糙的加工。现在很多建筑工程不是由正规的管理队伍来完成的，层层转包屡禁不止，加工机具落后，加工手段匮乏，也就造成了很多材料加工制作的粗制滥造。石材，特别是洞石、砂岩这种特殊的天然材料，对加工质量的要求是比较高的，加工质量直接决定了工程现场的安全、质量及今后建筑的使用功能需求。

（4）安装质量有隐患。幕墙的工程质量与现场的施工管理组织、施工工艺方法、质量检查和监督息息相关。很多影响工程质量的事件都是由于现场施工过程中管理、监督不到位造成的。对于石材幕墙主要变现在：①石材龙骨安装不到位，造成幕墙面材安装尺寸误差较大。②钢龙骨防腐措施处理不到位。③石材连接挂件安装不到位。④为节省成本，带病石材强行上墙。这些施工安装问题在传统石材幕墙中也是比较常见的，受施工队伍的管理水平、技术水平的影响。但在洞石、砂岩这种材料性能不是很好的幕墙中发生以上质量问题，就会对工程安全带来更大的危害，更易出质量事故。

3砂岩和洞石用于幕墙的基本条件

砂岩和洞石自身材性较差，总体而言不推荐用于幕墙。如果建筑设计非用不可，则至少应考虑以下最低要求：①用于幕墙的石板，每批都应进行抗弯强度试验，其试验值应符合以下要求：幕墙高度不超过80m时，试验平均值不低于5N/mm2，试验最小值不低于4N/mm2;幕墙高度超过80m时，试验平均值不低于6N/mm2，试验最小值不低于4.5N/mm2。单向受力的石板，在主要受力方向应满足以上要求;双向受力的石板，在两个受力方向上都应符合以上要求。②石板不应夹杂软弱的条纹和软弱的矿脉。

4基本材性试验

不同产地的岩砂和洞石材性差别很大，在确定采用石材的矿坑前，应进行基本的材性试验。①抗弯试验确定矿点时，抗弯试验件要能代表该矿场各个不同的开采点，试件数目一般不少于20个。以后从各开采点采出的石材，每批应有抗弯试验报告，一般不少于10个试件。分别进行干燥抗弯强度试验和饱和抗弯强度试验，干燥抗弯强度是材性的基本指标。饱和抗弯强度有利了解石材对水的敏感性。试验时采用净石材试件，不宜附有增强层和复合层。②吸水率未经表面防水处理的石材和经防水处理的石材都应进行试验，经防水处理后的石板，吸水率不宜大于1%。③冻融系数冻融系数指经过一定次数冻融循环后的抗弯强度与未经冻融循环的抗弯强度的比值。它决定了该种石材能否在寒冷地区应用。在有可能出现负温度的地区，应进行这项试验。

5对板材的基本要求

（1）板材厚度抗弯试验表明：厚度大的石板，其抗弯强度低于厚度小的石板。但是由于板的承载能力和厚度的平方成正比，厚的石板承载能力还是比薄的石板要大一些。砂岩和洞石板材的最小厚度可由抗弯强度标准值fk来决定：fk≥8.0MPa时，最小厚度35mm。4.0≤fk<8.0MPa时，最小厚度40mm。

（2）板材的尺寸砂岩和洞石强度低，因此板材的尺寸不宜过大，一般应控制在1.0m2以内。不宜采用细长的条状石板，这种石板在运输、安装过程中很容易折断。石板的边长比最好在1∶2以内，不宜超过1∶3。

（3）表面处理砂岩和洞石吸水性很高，应采用防水涂料使其吸水率降至1%以下。防水剂可采用有机氟或有机硅涂料，一般情况下要求涂料应透气，不形成膜，涂料也不应改变石板的光泽和颜色。由于防水涂料寿命通常不超过5年，涂料要能多次涂刷。采用注胶板缝的石材幕墙，石板可以只做外表面大面防水;采用开放式板缝时，石板应进行六面防水。孔洞较大、孔洞数量太多的洞石，宜进行封孔处理。防水处理要在全部槽、孔机械加工完毕、清洁和干燥后再进行。

（4）背面复合层砂岩和洞石是强度低、容易破碎、耐候性差的石材，为防止万一破碎后坠落伤人，应在板材背面粘贴玻璃纤维布或者其他复合材料。

6结束语

洞石、砂岩幕墙是传统花岗石幕墙的延伸，已经成为建筑外装饰市场上不可忽视的建筑形式，必将在幕墙领域占有一席之地。充分的论证、完善的设计、有效的组织、精心的维护是保证这一幕墙形式安全使用的唯一原则。在建筑项目相关各方的重视及不懈努力下，这些为城市带来文化底蕴的材料必将为城市建设增添一片独特的风景。

参考文献

[1] 金属与石材幕墙工程技术规范：JGJ133-2001[S].北京：中国标准出版社，2001.