洞石在建筑幕墻上的設計管控淺析

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摘要:介紹了洞石材料的特性及使用標準，以武漢藍光雍錦香榭售樓部洞石外立面幕墻應用為例，從選樣定樣、深化加工、運輸存放等方面，總結分析了洞石在建筑幕墻上的全過程設計管控注意事項，以達到石材幕墻施工規范要求。

關鍵詞:洞石;建筑幕墻;全過程管控

1工程概況

本項目位于武漢市蔡甸區，地理位置優越，項目定位“漢陽西門戶”代表作，以稀缺純粹引領片區產品價值，售樓部作為藍光雍錦系的微迭代產品，用現代工藝傳承中國府邸文化精髓，演繹傳遞“以國為潮，當代雍錦”的文化價值體系。售樓部總建筑面積約1140m2，首層面積567m2，三面外廊作為虛體空間圍繞著建筑實體，呈現恢弘氣勢。考慮到目前市面上采用葡萄牙米黃、沉香米黃的大理石幕墻項目比比皆是，早已審美疲勞，因此本項目采用使用較少，材料新穎，紋路清晰優美的洞石，給客戶精致的觀感體驗，洞石幕墻完成高度10．55m，鋁合金SE構件連接35mm厚洞石和龍骨，再加上高透雙層中空玻璃、鋁材等立面材質營造明朗中式的空間氛圍(見圖1)。

2洞石材料特性及使用標準參考

洞石作為一種用途廣泛的石材，從化學本質上來說屬于變質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:1)質地疏松，易于掘采加工和運輸，可拋光處理，以顏色紋理多樣獨特，孔洞結構豐富著名，有溫和富厚的質感，裝飾性能佳，常用于室內裝修。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、強度低、耐候性差、抗凍融性差，物理性能指標低于正常的大理石、花崗巖標準，且洞石強度表現為各向異性，弱方向上的石材強度甚至只有強方向的30%～40%［2］。建筑幕墻通常要抵抗自重、風和地震荷載，當洞石應用于建筑外立面時，尤其需注意嚴寒、腐蝕性環境下的材料損耗，因此施工前性能檢測及指標安全判定非常重要。而當前國內還未專門制定洞石使用標準和工程技術規范，大多施工方和建筑師對洞石應用甚少，對其獨特性能一知半解，設計時大多參考花崗巖、大理石、石灰石等石材標準，故十分容易產生安全隱患，因此在設計時確定洞石的使用標準十分關鍵。洞石使用常參照GB/T21086—2007建筑幕墻［3］和JGJ133—2001金屬與石材幕墻工程技術規范［4］。從規范可知用于外立面幕墻工程的石材性能指標主要包括強度、抗凍融性能、耐腐蝕性能等三個方面，其中強度包括抗剪強度、抗彎強度、石材固定點處的斷裂強度等，標準還規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;此外洞石需通過一系列實驗來確定其性能指標是否達到外立面幕墻的使用強度要求，常用的測試標準包括中國標準GB/T9966．2—2020天然飾面石材試驗方法(第2部分:干燥、水飽和彎曲強度試驗方法)、歐洲標準EN13161:2008天然石材試驗方法———恒定負荷抗彎強度、美國標準ASTMC880/C880M—09石材彎曲強度測定方法等。

3洞石的全過程設計管控注意事項

3．1選樣定樣

目前常見的國內外洞石種類包括鄭州洞石、伊朗洞石、土耳其洞石、羅馬洞石(見表1)。項目考慮到實際落地效果，選用國內應用最廣、肌理及紋路呈現效果好、供應商較多、可比選性強的羅馬洞石，并根據其性能后期做加強處理。3．1．1洞石選用參數說明。洞石的孔洞不宜過密，直徑不宜大于3mm，更不應有通透孔，吸水率不宜大于6%，加涂防水面層后不宜大于1%，凍融系數不宜小于0．8，不得小于0．6［5］。洞石強度低，板面不宜過大，板面分格尺寸控制在1．0m×1．0m以內，考慮到實際施工的材料損耗成本和強度要求，板材單塊面積不得超過1m2，切割成型后洞石最薄厚度不得低于35mm。在嚴寒或酸性等惡劣環境地區應選擇天然孔洞小且均勻、密實度較高的洞石;在人流量較大項目上使用時，建筑師可斟酌設計方案結構情況，適當增加板材厚度來增加安全系數，減小掉落風險［6］。3．1．2洞石作為幕墻面板的挑選要求。洞石板不應夾雜軟弱條紋和礦脈，所挑選洞石板不應有裂紋、裂縫，不得存在泥質線和泥質帶等天然缺陷，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，一定要經過專家論證，進行抗彎強度試驗，其試驗值應符合國家行業規范要求:幕墻高度不超過80m時，試驗平均值不低于5N/mm2，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，最小值不低于4．5N/mm2。此外切割后板材的干掛槽和背栓孔應選在致密部位，若該部位孔洞較大，應避免使用，本項目前期充分按以上參數和要求挑選洞石，因此去除天然缺陷后洞石原板切割出材率為70%(見圖2)。

3．2深化加工

選定荒料確認切割大板后，需對洞石進行防水背膠處理及補強措施，首先廠家會使用砂石礫和膠粘劑對較大孔洞進行修補，尤其注意板材背栓孔和干掛槽等后期構件固定部位鄰近處不可存在較大孔洞，其次背面采用黏結網，起到補強背面孔洞的作用，同時具有一定防水效果，最后對整個板材使用石材專用防護劑作密封防護處理，過程中會保留正面和側面小孔洞來展現材料美感，處理后需隨機取樣3塊二次處理后的洞石進行性能檢測，結果達標后方可出廠使用，二次處理的詳細流程如下: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物污染時，應用丙烷將污染部位反復清洗至無污染物再進行表面清潔處理。b．涂界面處理劑:均勻涂刷專用界面處理劑1道，充分自然揮發晾干，保證外飾面所有位置均應涂刷到位。c．做密封防護處理: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涂刷1層厚度為0．3mm～0．4mm的石材專用防護劑，自然風干［7］。2)背面補洞處理:選擇與洞石同色的石材專用補洞膠處理背面孔洞，至少靜置1d待膠完全干透后再進入下道程序。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洞處理的洞石背面，自然揮發晾干即可。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0．3mm～0．4mm的硅酮環氧樹脂找平加固層作為基層膠。5)背面補強處理:鋪粘增強纖維網格布，并補刷硅酮環氧樹脂:基層膠涂刷完后，立即鋪粘第1層無堿玻璃纖維布，鋪粘時應拉好四個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0．3mm～0．4mm的硅酮環氧樹脂黏結層鋪粘第2層玻璃纖維布。6)固化、修整、檢驗:若石材膠質量或品種不對或固化劑、促進劑配比不合理等會出現復合層黏手，膠不固化的現象，應由廠家技術人員另行采取措施對復合層不平整處使用刮刀或角磨機修整;有白斑、氣泡達不到要求標準的，則應采取補救措施直至達到質量標準為止(見圖3)。為保證效果，需在荒料加工前對洞石按追紋進行整體排版，保留其紋理特征，同時也確保各段洞石板面之間有自然的花紋顏色銜接，排版效果需經業主、監理、設計共同確認，再對板材進行逐一編號，根據需求計劃分批進場。

3．3運輸存放

經過二次加強處理的洞石應避免運輸存放時碰撞產生裂紋，造成浪費，其運輸需注意以下幾點:1)洞石成品用不透水塑料包裹后，應光面對光面，糙面對糙面，軟墊材料襯在光面間，側向立放入木箱，用新鮮木方釘固定規格板材，且不可用易留印記的草繩等工具打捆，木箱應緊密堆放于車廂，避免緊急剎車等情況造成板材破碎。2)運輸工具應保持清潔，需用苫布遮蓋石材，避免暴曬、風吹、雨淋。存放使用需注意以下幾點:a．宜存放于干燥室內，若實際情況須存放在室外，需整齊碼放后用塑料布蓋嚴，防止雨雪淋濕，且存放地面需平整堅固，防止地面坑洼或架子傾斜導致其倒塌斷裂。b．分品種規格標簽朝上最多堆放兩層，側向豎直碼放，光面相對，下墊木方。c．成品洞石陽角處需防止磕壞，應用竹板、木板或軟性減震材料進行保護。d．材料吊裝搬運需做好臨時包裝，綁扎結實牢固、安全可靠，防止其變形、劃傷或破裂。e．施工時應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．根據場地條件，洞石一般需二次搬運才能到作業面上，應水平運輸，搬運、儲存、臨時防護及安裝過程中需做好防護措施，可用墊木板、木方、膠皮墊的普通手推車或專用推車，防止材料磕碰破損。

3．4主要施工方案及工藝要點

項目使用洞石需經膠黏劑補洞后經檢測單位檢測合格，滿足石材干掛標準后上墻使用。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→隱蔽驗收→洞石加工進場→洞石干掛→填嵌密封條→打膠密封→墻面清理→驗收。2)基層處理。對照龍骨的設計分割尺寸，檢查主體結構的質量是否符合要求，是否滿足后補埋件安裝要求［8］。3)墻面分格放線安裝骨架。將龍骨按照總包移交的基準控制線分解彈到主體結構上，通常先彈出豎龍骨的位置，確定豎龍骨的錨固點，待豎龍骨通長布置完后，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，主龍骨與墻體后補埋件通過轉接件連接，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，豎龍骨與主體結構相連，待豎龍骨就位后再安裝橫龍骨;b．采用轉接件連接豎龍骨，將其分別穿進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行連接［9］。骨架質量控制應注意:a．嚴格按照基準控制線進行測量放線;b．施工豎龍骨前在首尾位置吊通長垂直線，并用經緯儀校核，以確保豎龍骨垂直度;c．拉通長水平線，檢驗豎龍骨及橫龍骨是否分別在同一平面上。3．4．2本項目干掛洞石施工要點。1)洞石經前序工藝處理合格后進場。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，項目石材損耗率控制在10%，按照10%的余量進行切割及二次處理。2)由于石材現場切割后無法進行二次處理，為保證收邊收口位置材料的正常有序安裝，本項目收邊收口位置洞石全部前置備貨，根據現場最終實際尺寸進行切割下料，備貨面積50m2。3)為確保施工安全，控制施工精度，本項目空出最下面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。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，同時為避免移位，用相同掛件固定上口，確認洞石垂直度和位置無誤后，為保證其安裝后不偏位松動，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干掛，此過程需嚴格按照基準線安裝，注意控制板面垂直度、平整度。5)板縫控制:安裝前預先制作8mm×8mm×10mm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，并粘貼美紋紙在縫兩側，用硅酮結構膠密封分格縫，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盡量與洞石顏色相近，現場打樣確認后方可上墻。

3．5質量保證措施

3．5．1施工技術交底。在工序施工前進行圖紙會審和技術交底，每班上工前有口頭交底，目的是使操作人員、質量檢查人員知曉各工序、各節點安裝的詳細要求和質量標準。技術交底應涉及主要施工工藝。·971·第48卷第8期2022年4月田楠:洞石在建筑幕墻上的全過程設計管控3．5．2施工過程控制1)對進場洞石、構配件等進行檢查驗收，進場主材應有產品合格證和性能檢測報告;對重要部位的操作，項目管理人員及技術人員要旁站監督。2)嚴格進行工序檢查，評定驗收每道工序質量，合格后方能操作下道工序。3．5．3檢查與試驗。1)洞石、鋼龍骨及掛件、錨栓等檢驗和試驗。需按照國家要求及規定對以上需要復檢的材料進行抽樣試檢，嚴查檢測報告，禁止不合格產品安裝上墻，工程施工時應具備如下資料和文件:原材料、成品出廠質量證明書、專業檢測報告、施工記錄、工程質量檢查及驗收記錄等。2)不合格品的控制措施。現場巡查上墻洞石，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，并在排版圖上進行標記，及時對備料進行紋理效果比對和質量檢查［10－11］。

3．6后期維護

潮濕環境下洞石易產生霉變、粉化，雖經二次處理后，防水性能提高，但防水材料耐久性不高，仍需定期維護，重做防水，后期需針對防水、清潔、安全等方面制訂洞石外立面幕墻維護措施，按此對其進行日常維護和清洗，并定期檢查龍骨等金屬掛件的使用狀況，避免出現掉落等風險。

4結語

雖然目前我國未制定相關的洞石外立面幕墻施工規范，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，本項目通過對洞石進行二次加工處理，解決了洞石疏松多孔、抗彎強度低等問題，達到石材幕墻施工規范要求，再從運輸存放、施工工藝和施工質量管控，到后期維護建議，成功地實現洞石板材在外墻干掛中的應用，整體效果完美，希望完整項目總結為設計師后期使用洞石幕墻提供借鑒和幫助，相信隨著施工技術和工藝的不斷創新完善，相關部門會盡快形成可供設計施工參考的科學合理的官方規范標準，洞石也可運用到更多建筑中，充分發揮其材料魅力。

作者:田楠 單位:武漢大學城市設計學院