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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。
然而隨著建筑設計的深入發展，傳統的花崗石已經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”由行業大百科提供），洞石和砂巖幕墻也就相應出現在了建筑上。但由于國家及行業相關規范標準中沒有對洞石砂巖這種疏松的石材應用到幕墻上時的有效指導，因此在幕墻實施過程中，還在采用傳統的石材幕墻構造方式來完成洞石和砂巖幕墻，這就帶來了很多問題。這些問題體現在了設計、選材、加工、安裝、使用維護等各個方面。
二、洞石砂巖幕墻在應用過程中出現的問題及原因分析
根據對已經實施及使用的洞石、砂巖幕墻案例的研究分析，可以發現目前的洞石、砂巖幕墻存在有以下問題及隱患。
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。這些不當的設計帶來的就是眾多的隱患，表現在：
1)加工、運輸過程中材料破損嚴重;
2)安裝上面材出現脫落、裂紋等安全隱患;
3)不該用洞石、砂巖的部位而強行采用，經過一段時間的使用就會出現影響建筑外觀和結構安全等問題。
4)水密、氣密防護措施設計不到位，系統出現漏水，幕墻龍骨系統出現大量的銹蝕（詞條“銹蝕”由行業大百科提供），而影響結構安全等。
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，造成了大量的經濟、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
現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，這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。
5、建筑維護不及時
國內建筑建設過程中有一種常見的毛病是“重建設、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，更應該及時清洗保養。特別是在國內建筑工地林立，環境污染嚴重、風沙、揚塵、酸雨現象經常發生的情況下，日常的維護和保養是保證建筑安全、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用洞石或砂巖
1、設計
1)建筑定案：
建筑工程設計有很強的系統性，要從設計源頭上就確保工程的有效實施，首要一點就要各個相關方面緊密配合，充分調查研究。洞石、砂巖幕墻的采用不同于傳統花崗石幕墻的工作方式，若建筑設計師下決心選用洞石、砂巖材料作為建筑的外裝飾材料，應該盡早的根據洞石、砂巖材料的特點進行研究和探討，提前與礦山、供貨商聯系，根據建筑設計的理念，確定所需要材料的外觀、物理性能、產地等關鍵數據。只有在建筑設計源頭就做了這些工作，才能不盲目設計，保證下一步專項設計工作及生產安裝工作的順利開展。
2)專項構造：
在幕墻專項設計階段，幕墻連接構造方式的選擇非常重要，直接決定了設計方向。在傳統花崗石幕墻領域，一般連接構造方式分為短槽式、通槽式、背栓式等方式。根據工程應用的實例及相關幕墻的四性試驗結果，可以得出短槽式的構造方式不利于洞石、砂巖幕墻的連接，可應用通槽式和背栓式的構造。但通槽式的構造對石材、龍骨的加工與安裝精度要求更高，同時成本也較高，在實際工程應用中并不常見。因此背栓式的連接是洞石砂巖幕墻最優先選擇的構造方式。現在很多背栓廠家已經針對這種疏松的石材開發出了專業背栓，因此實現起來相對安全、簡潔。
3)新的模式：
按照傳統石材幕墻的設計思路，應用到洞石、砂巖幕墻上，還是有一些局限性。完全可以可以根據洞石、砂巖的特點設計出一些新型的方式來實現幕墻的工藝性能和使用安全。
(1)、石材本身進行加強的構造方式：
由于洞石砂巖的材質比較疏松，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”由行業大百科提供）。玻璃纖維布應選用厚實的方格布，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”由行業大百科提供），其復合在石材上對整體面材加強性能更為優異，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，是比較經濟、實用的構造方式，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面材與龍骨系統的連接。
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，是一種比較節能、安全的構造方式。一般復合保溫材料選擇聚氨酯（詞條“聚氨酯”由行業大百科提供）、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連接的構造方法
A、副框加強通長槽石材的連接系統
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石材板塊的連接。此結構連接強度高，可以實現無序安裝，板塊破損后可實現更換，適用于高層建筑。
B、單元式開放石材系統
該構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”由行業大百科提供）副框與龍骨連接。同時鋁合金副框的構造形式又實現了幕墻氣密、水密方面的作用。
此構造方式采用膠條（詞條“膠條”由行業大百科提供）密封無須使用密封膠，避免了常規方式耐候密封膠產生的吸附灰塵和硅油（詞條“硅油”由行業大百科提供）滲漏等對石材的污染現象，實現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氣密、水密的功能，避免了開放式石材內部要增加大量防水板，提高現場效率及節約成本。但該構造方式的水密、氣密性能的實現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。
面材在設計過程中，建筑師就應該確定基本選擇方向，在實際生產過程中，在設計確定的原則基礎上進行選擇。選擇依據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、洞石材料材質疏松、彎曲強度（詞條“彎曲強度”由行業大百科提供）低、吸水率大，針對這些特點，用于幕墻的洞石、砂巖材料應該選擇材質相對致密、彎曲強度高，吸水率小的材料。特別是砂巖材料，建議材料干燥狀態下的彎曲強度不小于7MPa，水飽和狀態下的彎曲強度不小于5MPa為宜。經過防水處理后，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，同一礦區材料的物理性能的穩定性等因素。
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。
加強材料根據設計要求進行選擇，但值得注意的是一些砂巖背后粘貼玻璃纖維網(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、設計、施工、監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的基礎。
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，選材是否恰當應該經過試驗驗證。在選材時所有備選面材均需經過物理性能試驗，得到詳細的數據作為設計依據。
加強材料及使用方法也應經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。
材料經過防水處理后是否能夠滿足建筑防水效果的需求，也需試驗結論作為判定依據。
復合洞石、復合砂巖的加工應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)試驗是驗證設計是否合理的重要依據。
幕墻的四性試驗歷來作為檢驗幕墻系統是否能夠滿足抗風壓、水密、氣密、平面內變形（詞條“變形”由行業大百科提供）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。通過試驗及時發現問題，完善設計系統的設置，以保障幕墻在結構安全、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，一些傳統加工手段、安裝工藝在洞石、砂巖幕墻上應用時會有一些問題，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，發現問題及時解決，避免在現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場部分。現場部分是確定建筑效果的不可或缺的步驟。根據施工現場的具體情況，有針對性的進行現場掛樣試驗，不僅檢驗了幕墻系統的全過程控制，也為業主、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。
4、加工
加工質量是決定建筑工程質量的最重要的環節，施工及監督單位在工程實施過程中應該對洞石、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。因此加工環節在運輸、生產、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、開槽等加工工序應通過精度高的專業設備來完成，盡量避免手工操作帶來的質量問題。
對于洞石砂巖幕墻必須的材料加強環節，也應制訂完善的生產及檢驗辦法，并有效執行，才能保障材料加強的完整性和有效性，最終實現工程安全的使用。
5、安裝
國內幕墻的安裝現在依然是勞動密集型的工作，且勞務工人的流動性大，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，否則工程質量的保證就會出現問題。
在洞石、砂巖幕墻的現場安裝過程中，材料儲存、運輸、安裝、保護等環節需制訂嚴謹的施工工藝、質量檢查標準和措施。一定要堅決杜絕石材帶病上墻的現象發生。在洞石、砂巖幕墻施工過程中，施工和監督單位應該比傳統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損壞現象。維修工作應及時，發現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，也應及時進行封閉處理，否則由于幕墻系統的不封閉，使內部支承系統、連接系統、面材的內層長期暴露在自然界，就會出現腐蝕、粉化等降低幕墻使用壽命的現象，而且有些損害還不能及時發現，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該引起重視。洞石砂巖材料經過防水處理后，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、砂巖在潮濕環境下容易產生霉變、粉化、表皮脫落等現象，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生的有效辦法，因此項目使用及運營方應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。
本文對洞石、砂巖幕墻正確應用的總結，希望能為業內同仁提供借鑒和幫助，總結經驗，吸取教訓，隨著幕墻設計、施工技術的不斷完善，新的工藝、方式的不斷創新，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
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”由行業大百科提供）建筑板材》GB/T 19766
