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一、前言
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。在國家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范、標準等法規(guī)的正確引導下，通過建筑從業(yè)者的辛勤勞動及不斷創(chuàng)新，當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。
然而隨著建筑設(shè)計的深入發(fā)展，傳統(tǒng)的花崗石已經(jīng)不能完全滿足建筑語言的表達，建筑師希望一些其它石材也能用于建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供），洞石和砂巖幕墻也就相應(yīng)出現(xiàn)在了建筑上。但由于國家及行業(yè)相關(guān)規(guī)范標準中沒有對洞石砂巖這種疏松的石材應(yīng)用到幕墻上時的有效指導，因此在幕墻實施過程中，還在采用傳統(tǒng)的石材幕墻構(gòu)造方式來完成洞石和砂巖幕墻，這就帶來了很多問題。這些問題體現(xiàn)在了設(shè)計、選材、加工、安裝、使用維護等各個方面。
二、洞石砂巖幕墻在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題及原因分析
根據(jù)對已經(jīng)實施及使用的洞石、砂巖幕墻案例的研究分析，可以發(fā)現(xiàn)目前的洞石、砂巖幕墻存在有以下問題及隱患。
1、設(shè)計不當
很多設(shè)計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，沒有考慮洞石砂巖作為沉積巖的疏松的特性。這些不當?shù)脑O(shè)計帶來的就是眾多的隱患，表現(xiàn)在：
1)加工、運輸過程中材料破損嚴重;
2)安裝上面材出現(xiàn)脫落、裂紋等安全隱患;
3)不該用洞石、砂巖的部位而強行采用，經(jīng)過一段時間的使用就會出現(xiàn)影響建筑外觀和結(jié)構(gòu)安全等問題。
4)水密、氣密防護措施設(shè)計不到位，系統(tǒng)出現(xiàn)漏水，幕墻龍骨系統(tǒng)出現(xiàn)大量的銹蝕（詞條“銹蝕”由行業(yè)大百科提供），而影響結(jié)構(gòu)安全等。
有些本來選用洞石或砂巖的建筑幕墻，就是因為不嚴謹?shù)恼撟C，而采用不恰當?shù)脑O(shè)計，在施工過程中出現(xiàn)很多問題，從而被迫修改面材，造成了大量的經(jīng)濟、時間、資源等的浪費。
2、選材不當：
選材決定了設(shè)計采用的構(gòu)造方式，而在完善設(shè)計的基礎(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(yīng)該慎之又慎。
3、粗糙的加工
現(xiàn)在很多建筑工程不是由正規(guī)的管理隊伍來完成的，層層轉(zhuǎn)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(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)場施工過程中管理、監(jiān)督不到位造成的。對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，帶病石材強行上墻。
這些施工安裝問題在傳統(tǒng)石材幕墻中也是比較常見的，這受施工隊伍的管理水平、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)量問題，就會對工程安全帶來更大的危害，更易出質(zhì)量事故。
5、建筑維護不及時
國內(nèi)建筑建設(shè)過程中有一種常見的毛病是“重建設(shè)、輕維護”。往往一個新建筑竣工時美觀、整潔，而日常使用過程中的維護卻舍不得投入，使用一段時間后，就又臟又亂，有些破損部位維修也不及時。幕墻作為建筑的外衣，直接承受自然的各種不利條件的侵蝕，更應(yīng)該及時清洗保養(yǎng)。特別是在國內(nèi)建筑工地林立，環(huán)境污染嚴重、風沙、揚塵、酸雨現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生的情況下，日常的維護和保養(yǎng)是保證建筑安全、延長建筑使用壽命的必不可少的手段。
洞石砂巖這種疏松、吸水率高的石材更應(yīng)該加強這種日常管理，不然建筑美觀、建筑安全就不會得到保障。
三、怎樣在建筑幕墻上正確應(yīng)用洞石或砂巖
1、設(shè)計
1)建筑定案：
建筑工程設(shè)計有很強的系統(tǒng)性，要從設(shè)計源頭上就確保工程的有效實施，首要一點就要各個相關(guān)方面緊密配合，充分調(diào)查研究。洞石、砂巖幕墻的采用不同于傳統(tǒng)花崗石幕墻的工作方式，若建筑設(shè)計師下決心選用洞石、砂巖材料作為建筑的外裝飾材料，應(yīng)該盡早的根據(jù)洞石、砂巖材料的特點進行研究和探討，提前與礦山、供貨商聯(lián)系，根據(jù)建筑設(shè)計的理念，確定所需要材料的外觀、物理性能、產(chǎn)地等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。只有在建筑設(shè)計源頭就做了這些工作，才能不盲目設(shè)計，保證下一步專項設(shè)計工作及生產(chǎn)安裝工作的順利開展。
2)專項構(gòu)造：
在幕墻專項設(shè)計階段，幕墻連接構(gòu)造方式的選擇非常重要，直接決定了設(shè)計方向。在傳統(tǒng)花崗石幕墻領(lǐng)域，一般連接構(gòu)造方式分為短槽式、通槽式、背栓式等方式。根據(jù)工程應(yīng)用的實例及相關(guān)幕墻的四性試驗結(jié)果，可以得出短槽式的構(gòu)造方式不利于洞石、砂巖幕墻的連接，可應(yīng)用通槽式和背栓式的構(gòu)造。但通槽式的構(gòu)造對石材、龍骨的加工與安裝精度要求更高，同時成本也較高，在實際工程應(yīng)用中并不常見。因此背栓式的連接是洞石砂巖幕墻最優(yōu)先選擇的構(gòu)造方式�，F(xiàn)在很多背栓廠家已經(jīng)針對這種疏松的石材開發(fā)出了專業(yè)背栓，因此實現(xiàn)起來相對安全、簡潔。
3)新的模式：
按照傳統(tǒng)石材幕墻的設(shè)計思路，應(yīng)用到洞石、砂巖幕墻上，還是有一些局限性。完全可以可以根據(jù)洞石、砂巖的特點設(shè)計出一些新型的方式來實現(xiàn)幕墻的工藝性能和使用安全。
(1)、石材本身進行加強的構(gòu)造方式：
由于洞石砂巖的材質(zhì)比較疏松，材料的強度相對較弱，因此將材料進行加強就是一種很好的設(shè)計思路，有實驗證明，當石材作了可靠的增強處理時，其力學性能、整體性能均得到改善。材料加強的方式有很多，以下有四種方式值得推薦：
A、石材背面襯玻璃纖維布或玻璃纖維板
一般要充分改善石材的力學性能，背襯材料可以選擇玻璃纖維布和玻璃纖維板（詞條“纖維板”由行業(yè)大百科提供）。玻璃纖維布應(yīng)選用厚實的方格布，容重在200克/m2以上為宜。玻璃纖維板由于本身就具有一定的抗彎強度（詞條“抗彎強度”由行業(yè)大百科提供），其復合在石材上對整體面材加強性能更為優(yōu)異，玻璃纖維板的選擇一般為2~3mm厚。
B、洞石、砂巖與花崗巖復合
該方式既充分利用了花崗石的力學性能，又能夠在建筑外觀上利用洞石和砂巖的建筑效果，花崗石可選用較便宜的材料，使工程成本要比全部采用洞石或砂巖低，是比較經(jīng)濟、實用的構(gòu)造方式，值得深入研究和完善。一般此種復合方式花崗巖的厚度采用25mm厚，面層的洞石或砂巖可根據(jù)材料的物理性能厚度采用5~10mm厚。
C、洞石、砂巖與蜂窩鋁板復合
該復合方式也是利用蜂窩鋁板的力學性能，石材只是作為裝飾面材的原理來實現(xiàn)建筑效果。采用蜂窩板專用背栓或蜂窩板的專用連接方式來實現(xiàn)面材與龍骨系統(tǒng)的連接。
D、洞石、砂巖與保溫材料復合
該方式是將洞石、砂巖和保溫材料作為共同受力的整體來考慮，既提高了材料整體的力學性能，又實現(xiàn)了建筑保溫效果，同時還能防止石材碎裂墜落，是一種比較節(jié)能、安全的構(gòu)造方式。一般復合保溫材料選擇聚氨酯（詞條“聚氨酯”由行業(yè)大百科提供）、酚醛等，厚度在20~30mm之間，石材厚度在15~25mm之間。
(2)、新型面材與龍骨系統(tǒng)連接的構(gòu)造方法
A、副框加強通長槽石材的連接系統(tǒng)
此連接方式是利用石材上下邊開通長槽，將石材四邊用副框固定。再通過副框與托板連接實現(xiàn)石材板塊的連接。此結(jié)構(gòu)連接強度高，可以實現(xiàn)無序安裝，板塊破損后可實現(xiàn)更換，適用于高層建筑。
B、單元式開放石材系統(tǒng)
該構(gòu)造方式采用背栓將石材板塊與鋁合金副框連接，再通過鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）副框與龍骨連接。同時鋁合金副框的構(gòu)造形式又實現(xiàn)了幕墻氣密、水密方面的作用。
此構(gòu)造方式采用膠條（詞條“膠條”由行業(yè)大百科提供）密封無須使用密封膠，避免了常規(guī)方式耐候密封膠產(chǎn)生的吸附灰塵和硅油（詞條“硅油”由行業(yè)大百科提供）滲漏等對石材的污染現(xiàn)象，實現(xiàn)建筑外觀看石材是開放的效果，又利用單元幕墻原理，在石材與龍骨之間實現(xiàn)氣密、水密的功能，避免了開放式石材內(nèi)部要增加大量防水板，提高現(xiàn)場效率及節(jié)約成本。但該構(gòu)造方式的水密、氣密性能的實現(xiàn)還需進一步研究和完善。
2、選材
洞石、砂巖幕墻選材除了支承系統(tǒng)材料的選擇外，主要還包括面材選擇和加強材料、密封材料、防水材料等輔助材料的選擇。
面材在設(shè)計過程中，建筑師就應(yīng)該確定基本選擇方向，在實際生產(chǎn)過程中，在設(shè)計確定的原則基礎(chǔ)上進行選擇。選擇依據(jù)除了建筑外觀的需求外，更加重要的還是材料物理性能。一般砂巖、洞石材料材質(zhì)疏松、彎曲強度（詞條“彎曲強度”由行業(yè)大百科提供）低、吸水率大，針對這些特點，用于幕墻的洞石、砂巖材料應(yīng)該選擇材質(zhì)相對致密、彎曲強度高，吸水率小的材料。特別是砂巖材料，建議材料干燥狀態(tài)下的彎曲強度不小于7MPa，水飽和狀態(tài)下的彎曲強度不小于5MPa為宜。經(jīng)過防水處理后，吸水率仍大于1%的材料不建議用于幕墻。同時材料的選擇還要看該品種材料的儲量、開采能力，同一礦區(qū)材料的物理性能的穩(wěn)定性等因素。
防水材料宜采用中性材料，一般市場上常用的防水材料為有機硅或有機氟材料。
加強材料根據(jù)設(shè)計要求進行選擇，但值得注意的是一些砂巖背后粘貼玻璃纖維網(wǎng)(布)時的粘接劑的選擇要非常慎重。因為有些粘接劑與砂巖的粘接不牢靠，容易脫落，起不到加強的效果。
由于砂巖材料的特殊性，一些市場上常用的石材耐候密封膠也與砂巖的相溶性存在問題，若選擇不恰當極易造成幕墻水密性不佳。
3、試驗
試驗對于洞石、砂巖幕墻的指導性意義是非常重要的，一定要引起建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)督等各方的足夠重視。
1)試驗是檢驗材料性能及在幕墻上表現(xiàn)的基礎(chǔ)。
洞石、砂巖的品種較多，不同品種的材料物理性能也差別很大，選材是否恰當應(yīng)該經(jīng)過試驗驗證。在選材時所有備選面材均需經(jīng)過物理性能試驗，得到詳細的數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)。
加強材料及使用方法也應(yīng)經(jīng)過試驗驗證是否有效。
密封材料與面材的相溶性及密封效果也是試驗檢驗的重要一環(huán)。
材料經(jīng)過防水處理后是否能夠滿足建筑防水效果的需求，也需試驗結(jié)論作為判定依據(jù)。
復合洞石、復合砂巖的加工應(yīng)對復合材料與石材粘接的牢固性、耐久性（詞條“耐久性”由行業(yè)大百科提供）進行試驗論證，以保證幕墻在正常使用過程中的安全。
2)試驗是驗證設(shè)計是否合理的重要依據(jù)。
幕墻的四性試驗歷來作為檢驗幕墻系統(tǒng)是否能夠滿足抗風壓、水密、氣密、平面內(nèi)變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）等功能性需求的重要手段。洞石、砂巖幕墻在這方面更要引起重視。通過試驗及時發(fā)現(xiàn)問題，完善設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)置，以保障幕墻在結(jié)構(gòu)安全、建筑效果等功能的要求。
砂巖幕墻還需進行抗撞擊試驗，以驗證面材防墜落措施的有效性。
3)試驗是檢驗材料、幕墻構(gòu)件加工安裝工藝措施是否正確的有效手段。
由于洞石、砂巖不同于花崗石的特殊性，一些傳統(tǒng)加工手段、安裝工藝在洞石、砂巖幕墻上應(yīng)用時會有一些問題，因此需對加工、安裝工藝進行一定的改進，提高精度、加強產(chǎn)品保護。試驗過程也是驗證這些工藝措施有效性的一個機會，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，避免在現(xiàn)場實施工程中走彎路，造成材料、資源和時間等的浪費。
4)試驗是確定建筑實際效果的最直接的方式。
試驗包括實驗室部分和現(xiàn)場部分�，F(xiàn)場部分是確定建筑效果的不可或缺的步驟。根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，有針對性的進行現(xiàn)場掛樣試驗，不僅檢驗了幕墻系統(tǒng)的全過程控制，也為業(yè)主、建筑師提供直接的感官效果，最終確定實施方案提供參考依據(jù)。
4、加工
加工質(zhì)量是決定建筑工程質(zhì)量的最重要的環(huán)節(jié)，施工及監(jiān)督單位在工程實施過程中應(yīng)該對洞石、砂巖幕墻的加工工藝及過程進行有效的管理和控制。洞石、砂巖由于其材料的特性，易于加工，但也易于損壞。因此加工環(huán)節(jié)在運輸、生產(chǎn)、儲存階段必須有可靠的工藝及控制措施。加工機械的選擇也尤為重要，切割、打孔、開槽等加工工序應(yīng)通過精度高的專業(yè)設(shè)備來完成，盡量避免手工操作帶來的質(zhì)量問題。
對于洞石砂巖幕墻必須的材料加強環(huán)節(jié)，也應(yīng)制訂完善的生產(chǎn)及檢驗辦法，并有效執(zhí)行，才能保障材料加強的完整性和有效性，最終實現(xiàn)工程安全的使用。
5、安裝
國內(nèi)幕墻的安裝現(xiàn)在依然是勞動密集型的工作，且勞務(wù)工人的流動性大，缺少有效的培訓，還是處在“扔下鋤頭、就蓋高樓”的階段。特別是洞石、砂巖幕墻在國內(nèi)起步較晚，工程量少，熟練工人不多的情況下，施工人員的上崗培訓非常重要，否則工程質(zhì)量的保證就會出現(xiàn)問題。
在洞石、砂巖幕墻的現(xiàn)場安裝過程中，材料儲存、運輸、安裝、保護等環(huán)節(jié)需制訂嚴謹?shù)氖┕すに�、質(zhì)量檢查標準和措施。一定要堅決杜絕石材帶病上墻的現(xiàn)象發(fā)生。在洞石、砂巖幕墻施工過程中，施工和監(jiān)督單位應(yīng)該比傳統(tǒng)花崗石幕墻投入更多的資源和精力，加大檢查力度，及時糾正錯誤方法和行為，才能保證交付給社會安全、放心的工程。
6、維護
洞石、砂巖幕墻的維護包括維修和日常維護兩方面。
由于洞石、砂巖材料的強度相對較低，因此在使用過程中更容易出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。維修工作應(yīng)及時，發(fā)現(xiàn)問題要第一時間解決。若由于材料采購周期等原因不能及時修理的情況下，也應(yīng)及時進行封閉處理，否則由于幕墻系統(tǒng)的不封閉，使內(nèi)部支承系統(tǒng)、連接系統(tǒng)、面材的內(nèi)層長期暴露在自然界，就會出現(xiàn)腐蝕、粉化等降低幕墻使用壽命的現(xiàn)象，而且有些損害還不能及時發(fā)現(xiàn)，帶來的后果會更加嚴重。
洞石、砂巖幕墻的日常維護和清洗，相對于其它幕墻形式更應(yīng)該引起重視。洞石砂巖材料經(jīng)過防水處理后，防水性能得到了提高，但是無論采用哪種防水材料，其耐久性都不高，一般僅為3～5年，因此在建筑使用過程中必須進行定期維護，重新做防水處理。
洞石、砂巖在潮濕環(huán)境下容易產(chǎn)生霉變、粉化、表皮脫落等現(xiàn)象，非常影響建筑觀感和工程安全，定期的清潔是最好減少這些情況發(fā)生的有效辦法，因此項目使用及運營方應(yīng)該在項目竣工交付后制訂并實施詳細的幕墻維護辦法。
四、結(jié)束語
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、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。
本文對洞石、砂巖幕墻正確應(yīng)用的總結(jié)，希望能為業(yè)內(nèi)同仁提供借鑒和幫助，總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓，隨著幕墻設(shè)計、施工技術(shù)的不斷完善，新的工藝、方式的不斷創(chuàng)新，在建筑項目相關(guān)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(shè)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(shù)規(guī)范》JGJ133
2)、《建筑幕墻》GB/T 21086
3)、《天然砂巖建筑板材》GB/T 23452
4)、《天然大理石（詞條“大理石”由行業(yè)大百科提供）建筑板材》GB/T 19766
