隨著建筑技術(shù)的發(fā)展,，建筑師設(shè)計(jì)理念的提升,，越來越多的新材料應(yīng)用到建筑外表皮裝飾上,。其中在石材幕墻領(lǐng)域,，除傳統(tǒng)范圍的花崗石外,，洞石,、砂巖也逐漸大面積的應(yīng)用到建筑幕墻上,。

洞石和砂巖都是沉積巖,，強(qiáng)度低,，吸水率高，耐候性差,，本不是石材幕墻面板的理想用材,，但是因?yàn)槎词蜕皫r獨(dú)有的質(zhì)感、顏色和風(fēng)格而越來越受到人們的青睞,。因此,，如何選用這些洞石和砂巖面板，最大限度地保證安全,，是一個(gè)必須慎重對(duì)待的問題,。

 一、洞石和砂巖 

1,、洞石

洞石是商品名稱,，學(xué)名叫做石灰華，英文名Travertine,，屬于陸相沉積巖,，是一種碳酸鈣的沉積物。因?yàn)樘妓猁}礦物在沉積過程中有氣體存在,，形成很多孔洞,，所以通常人們也叫它洞石。

天然洞石因?yàn)槭鞘沂瘶?gòu)成的,，所以其色彩品種和石灰石差不多,，不過因?yàn)闃?gòu)成條件的不同,，洞石會(huì)比石灰石色彩更豐厚一些，色澤上也更艷麗一點(diǎn),。洞石一般有白洞石和米黃洞石之分,，通常主要有灰白、米白,、米黃,、黃色、金黃,、褐色,、咖啡、淺紅,、褐紅色等種色彩,；孔洞直徑和分布密度與石材種類和產(chǎn)地有關(guān)，其共同特點(diǎn)是強(qiáng)度低,、質(zhì)地疏松,、孔洞內(nèi)容易積水、抗凍融性能和耐候性都較差,。有些強(qiáng)度很低的洞石,，加工好的石板甚至在運(yùn)輸過程中就斷裂、破碎,。

洞石本身的真密度是比較高的,，但是由于存在大量孔洞使得本身體積密度偏低、吸水率升高,、強(qiáng)度下降,，因此洞石的物理性能指標(biāo)低于正常的大理石標(biāo)準(zhǔn)。由于同時(shí)還存在大量的紋理,、泥質(zhì)線,、泥質(zhì)帶、裂紋等天然缺陷,，導(dǎo)致這種材料的性能均勻性很差,。

建筑上采用洞石的色調(diào)以米黃居多，使用過程中讓人感到溫和,，質(zhì)感豐富,，條紋清晰，源自天然,，卻超越天然,，使得裝飾的建筑物常有強(qiáng)烈的文化和歷史韻味，因而被世界上多處建筑使用,。建筑上常用的一般有意大利羅馬洞石,、伊朗洞石和土耳其等地的洞石,。羅馬洞石顏色較深，紋理較明顯,，材質(zhì)較好,。由著名建筑大師貝律銘擔(dān)任設(shè)計(jì)顧問，美國(guó)貝氏建筑師事務(wù)所(PPA)主持設(shè)計(jì),，曾被貝聿銘自稱“收山之作”的位于北京西單路口的中國(guó)銀行大廈,，其內(nèi)外裝修均選擇的意大利羅馬洞石。

北京中國(guó)銀行

土耳其洞石顏色較淺,，質(zhì)地酥松，強(qiáng)度較差,。

洞石可以被拋光,，具有明顯的紋理特征，彎曲強(qiáng)度呈各向異性,，垂直紋理方向（強(qiáng)向）的彎曲強(qiáng)度在6MPa左右,，部分超過7MPa；平行紋理方向（弱向）的彎曲強(qiáng)度為4MPa左右,。

不論哪種洞石,，其物理性能指標(biāo)均低于正常的大理石標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)對(duì)這類石材的試驗(yàn)最初是依照GB/T9966《天然石材試驗(yàn)方法》給出試驗(yàn)數(shù)據(jù),，供設(shè)計(jì),、施工、生產(chǎn)和開發(fā)商參考,。2005年我國(guó)實(shí)施了強(qiáng)制性的JC 830《干掛飾面石材及其金屬掛件》標(biāo)準(zhǔn),，在其中規(guī)定了干掛石灰石的物理性能技術(shù)指標(biāo)，洞石一般是采用其中的石灰石的物理性能技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行判定的,。

羅馬洞石

土耳其洞石

伊朗白洞石                                                                                                       伊朗黃洞石

2,、砂巖

砂巖屬于沉積巖，外文名sandstone,。砂巖是由石粒經(jīng)過水沖蝕沉淀于河床上,，經(jīng)千百年的堆積變得堅(jiān)固而成，后因地球地殼運(yùn)動(dòng)而形成今日的礦山,。顆粒直徑在0.05-2mm,，其中砂粒含量大于50%，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,，表面是粗糙的細(xì)顆粒狀,；絕大部分砂巖是由石英或長(zhǎng)石組成的，成分含硅,、鈣,、黏土和氧化鐵,，顏色通常呈淡褐色或紅色。

天然砂巖分海砂巖和泥砂巖兩種,，海砂巖的顆粒比較粗,，硬度比泥砂巖硬，空隙率比較大,，較脆硬,，主要代表品種有澳大利亞砂巖、西班牙砂巖,；而泥砂巖比較細(xì)膩,，硬度稍軟于海砂巖。中國(guó)的砂巖品種非常多,，主要集中在四川,、云南和山東，這是中國(guó)砂巖的三大產(chǎn)區(qū),，同時(shí)河北,，河南，山西,，陜西等也有,，但是產(chǎn)品知名度不高，影響力較小,。另外,，還有一種以天然砂巖的材質(zhì)為母本，以無機(jī)物粉料鑄制而成的人造合成砂巖,，如陶立克砂巖,、奧博雅砂巖等。

砂巖的物理力學(xué)性能因產(chǎn)地不同有很大的差別,，有些澳大利亞黃砂巖和意大利黃砂巖抗彎強(qiáng)度可能小于3MPa,，而四川隆昌的綠砂巖硬如磨刀石，抗彎強(qiáng)度可達(dá)到10MPa以上,，接近于花崗巖,。有些砂巖較為致密，吸水率可以低于2.5%,，而有些砂巖吸水率超過6%,。因此不同的砂巖，其飽和抗彎強(qiáng)度和凍融系數(shù)有較大的差別,。有些砂巖,，如四川、廣東的紅砂巖,，吸水后還會(huì)有軟化現(xiàn)象,，有些紅砂巖長(zhǎng)期潮濕后甚至變?yōu)槟嗤翣?，這樣的紅砂巖用于幕墻是不大合適的，不得不用時(shí),，應(yīng)采取有效的措施,。

砂巖是一種無光污染，無輻射的優(yōu)質(zhì)天然石材,，對(duì)人體無放射性傷害,。優(yōu)點(diǎn)是防潮、防滑,、吸音,、吸光、無味,、無輻射,、不褪色、抗破損,，戶外不風(fēng)化，水中不溶化,、不長(zhǎng)青苔,、易清理。

砂巖是一種暖色調(diào)的裝飾用材,，素雅而溫馨,，協(xié)調(diào)而不失華貴；具有石的質(zhì)地,，木的紋理,，還有壯觀的山水畫面，色彩豐富,，貼近自然,，古樸典雅，在眾多的石材中獨(dú)具一格,。砂巖是使用最為廣泛的建筑石材,，其高貴典雅的氣質(zhì)，天然環(huán)保的特性成就建筑史上的朵朵奇葩,。數(shù)百年前用砂巖裝飾而成的羅浮宮,，英倫皇宮、美國(guó)國(guó)會(huì)大廈,、哈佛大學(xué),、巴黎圣母院等至今仍風(fēng)韻猶存，精典永在,。近年來,，隨著建筑裝飾追求環(huán)保健康,、紋理絢麗、崇尚自然的新消費(fèi)理念的發(fā)展,，既健康環(huán)保又極富裝飾性的砂巖在裝飾石材中一枝獨(dú)俏,，備受追隨時(shí)尚和自然的建筑設(shè)計(jì)師推崇，越來越廣泛地應(yīng)用于內(nèi)外墻裝飾,。例如弗思特作為幕墻顧問的蘇州九龍倉(cāng)國(guó)賓壹號(hào)項(xiàng)目,，其外立面就是采用了德國(guó)砂巖作為幕墻面材。

九龍倉(cāng)金雞湖國(guó)賓壹號(hào)

從裝飾性來講,，砂巖樸素大方,、粗獷、自然,；花紋變化奇特,，如同自然界里的樹木年輪、山水畫,；十分素雅,、溫馨，又不失華貴大氣,，能給人以返璞歸真,、接近山野的感覺，加之具有良好的抗壓,、耐磨特性,，是上好的墻面裝飾品種。

從環(huán)保性來講,，砂巖是一種亞光石材,，不會(huì)產(chǎn)生因光反射而形成的光污染，又是一種天然的防滑材料,。而大理石,、花崗石是光面石材，容易產(chǎn)生光虧染,。

砂巖是零放射性石材,，對(duì)人體無傷害。大理石,、花崗石都存在微量放射性,，長(zhǎng)期生活在其中對(duì)人身會(huì)有潛移默化的傷害。我國(guó)《建筑材料放射性核素限量》(GB6165—2001)中明確規(guī)定,，砂巖的放射性不列入放射性檢驗(yàn)范圍,，這是基于常年的監(jiān)測(cè)，以及編制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所作的大量抽查得出的結(jié)論。

 二,、洞石和砂巖用于建筑幕墻的基本條件 

建筑幕墻采用洞石和砂巖做面板時(shí),，應(yīng)滿足《干掛飾面石材及其金屬掛件》JC830.1~830.2-2005、《天然砂巖建筑板材》GBT 23452-2009和《干掛飾面石材》GB／T 32834-2016中關(guān)于干掛石材物理性能技術(shù)指標(biāo)的要求：

表1-干掛石材物理性能技術(shù)要求（GB／T32834-2016）

表2-天然砂巖建筑板材的物理性能指標(biāo)（GBT23452-2009） 

由表中可見,，洞石和砂巖自身性能比較差,，并不是建筑幕墻的理想材料。但是,，由于其獨(dú)特的質(zhì)感和顏色等效果,，使得建筑師很喜歡將它們用于石材幕墻。如果選用洞石和砂巖用于幕墻工程,，最大限度地保證安全和質(zhì)量是一個(gè)必須慎重對(duì)待的問題,，決策之前要慎重考慮。首先要進(jìn)行技術(shù)論證和可行性分析,，要充分了解所選用石材的材性,。對(duì)于一定要采用洞石或砂巖的建筑，必須要滿足以下要求： 

1,、用于幕墻的石板,，每批都應(yīng)進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)，其試驗(yàn)值應(yīng)符合以下要求: 幕墻高度不超過80m時(shí),，試驗(yàn)平均值不低于5N/mm2,，試驗(yàn)最小值不低于4 N/mm2；幕墻高度超過80m時(shí),，試驗(yàn)平均值不低于6 N/mm2，試驗(yàn)最小值不低于4.5 N/mm2,。單向受力的石板,，在主要受力方向應(yīng)滿足以上要求；雙向受力的石板,，在兩個(gè)受力方向上都應(yīng)符合以上要求,。

2、石板不應(yīng)夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈,。洞石的孔隙不宜過密,，直徑不宜大于3mm，更不應(yīng)有通透的孔洞,。

3,、吸水率不宜大于6%，加涂防水面層后不宜大于1%,。

4,、凍融系數(shù)不宜小于0.8，不得小于0.6,。

5,、石板不應(yīng)有裂縫,，也不能折斷，不得將斷裂的石板膠粘后上墻,。

（其中1,、2、5項(xiàng)主要針對(duì)洞石）

 三,、基本材性試驗(yàn) 

由于不同產(chǎn)地的洞石和砂巖材料的性質(zhì)差別很大,，在確定采用該類石材前，應(yīng)進(jìn)行基本的材性試驗(yàn),。

1,、抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)。洞石和砂巖做抗彎試驗(yàn)的抗彎試件要能夠代表所選定礦場(chǎng)的不同開采點(diǎn),，試件數(shù)目一般不少于20個(gè),，各開采點(diǎn)的石材每一批都應(yīng)有抗彎?rùn)z測(cè)報(bào)告，一般不少于10個(gè)試件,，分別進(jìn)行干燥抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)和飽和抗彎強(qiáng)度試驗(yàn),。干燥抗彎強(qiáng)度是材性的基本指標(biāo)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用凈石材試件,，不宜覆加增強(qiáng)層和復(fù)合層,。

2、凍融系數(shù)決定了該種石材能否在寒冷地區(qū)應(yīng)用,，因此在北方有負(fù)溫度的地區(qū)應(yīng)對(duì)采用的石材進(jìn)行凍融試驗(yàn),。

洞石和砂巖的板材只有通過基本的材性試驗(yàn)，確認(rèn)其符合使用基本條件后,，才能應(yīng)用于石材幕墻工程,。

 四、石材的加工,、防護(hù) 

石材是天然產(chǎn)品,，其內(nèi)部含有各種天然化學(xué)物質(zhì)。這些天然化學(xué)物質(zhì)只要在一定的條件下化學(xué)性質(zhì)就可能被激活,、分解,，或發(fā)生化學(xué)變化而使石材的表面受到破壞，影響石材的裝飾效果,。此外,，石材也極容易受外界物質(zhì)污染，如果不對(duì)其表面進(jìn)行適合的防護(hù),，外界的臟物是極容易侵入到石材的外表面及內(nèi)部而使石材變得丑陋不堪,，從而降低石材的觀賞價(jià)值及裝飾效果。

石材加工、防護(hù)措施：

1,、洞石面板應(yīng)采取雙面二道補(bǔ)洞處理,。

2、石材背面應(yīng)敷貼玻璃纖維網(wǎng)格布,；

3,、在與洞石面板紋理垂直方向的兩邊粘貼不銹鋼角鋼。下面是某項(xiàng)目洞石風(fēng)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù),。

表-3 洞石未粘不銹鋼角鋼加強(qiáng)前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表-4 洞石粘貼不銹鋼角鋼后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,，采取強(qiáng)度增加方案，在石材面板兩邊粘貼不銹鋼角鋼后,，提高了石材面板的抗風(fēng)壓強(qiáng)度和安全系數(shù),。

4、石材做六面浸泡防水處理,，防水涂料應(yīng)采用有機(jī)氟或者有機(jī)硅涂料,。采用浸泡的方式使（砂巖）石材的內(nèi)外都能得到充分的防護(hù)，不會(huì)像其它方式那樣出現(xiàn)滲透不夠的毛病,。在所有施工方式中,，只有浸泡能夠達(dá)到最佳的防護(hù)效果，即使砂巖表面局部磨損,，內(nèi)部仍然有優(yōu)秀的防水性,。

防水應(yīng)在所有的槽、孔加工完畢,，清潔和干燥之后進(jìn)行,。具有超級(jí)防水功能的納米石材防護(hù)劑相比其它石材防護(hù)產(chǎn)品對(duì)砂巖防水的作用更好，施工后荷葉水珠效果更明顯,，干透時(shí)間更快,，水珠在石材表面就像在荷葉上滾動(dòng)，使石材具有非常好的自清潔功能（如下圖）,。

濕板水性防護(hù)效果

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(jìn)行定期維護(hù)，重新做防水處理,。

5,、整面排版。洞石吸引建筑師和開發(fā)商的地方除了其顏色和孔隙特征外，更大程度是其紋理特征,。洞石若整面墻進(jìn)行追紋排版,，使其整體顏色調(diào)和、花紋過渡自然,，并且安裝時(shí)保證按排版順序安裝,，則會(huì)有一種活動(dòng)畫的藝術(shù)裝飾效果，引人入勝,，這也是洞石獨(dú)特的迷人之處,。因此，在洞石幕墻工程中保證裝飾效果最基本的一點(diǎn)就是整面排版,，若面積過大則會(huì)采用分段排版,，但必須保證各段之間也有很好的花紋顏色銜接。同時(shí)要求安裝必須按照排版圖紙和編號(hào)對(duì)號(hào)入座,，保證按照排版順序安裝在建筑物上,。

6、選擇合適的連接構(gòu)造,。洞石連接構(gòu)造的選用應(yīng)依據(jù)所選定洞石的材料特性來設(shè)計(jì),，無論采用短槽還是背栓連接方式，都應(yīng)在確定了洞石的產(chǎn)地,、品種后,，根據(jù)選定洞石的材料特性來選擇合適的連接構(gòu)造，這樣可有效避免因連接構(gòu)造與洞石的材料特性不匹配造成的現(xiàn)場(chǎng)施工破損與后期維護(hù)困難,。

7,、現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)。由于在安裝搬運(yùn)過程中,，洞石面板經(jīng)常有崩邊,、掉角的現(xiàn)象，需要石材供應(yīng)商專門派駐場(chǎng)人員現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ),。

8,、運(yùn)輸過程軟包裝。洞石和砂巖易破損,，在運(yùn)輸開箱和搬運(yùn)過程中,，要采用泡沫墊板或者橡膠墊，避免石材板受力破損,。

經(jīng)防護(hù)處理后,，防護(hù)劑滲入石材內(nèi)部，形成深層保護(hù)層,，使石材免受污染,，防止產(chǎn)生石材病變,。防護(hù)劑在石材表面會(huì)起到防污、防水的作用,，即使被污染,，污物也只是浮在表面，便于清洗,，石材表面不發(fā)生任何色差變化,，不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。同時(shí),，能防止石材的天然風(fēng)化,、鹽水蝕化等現(xiàn)象的發(fā)生，降低了氣候?qū)κ脑斐傻挠绊?。和一般石材相比,，?jīng)防護(hù)處理后的石材使用壽命成倍延長(zhǎng)，而且防護(hù)劑使石材有很好的透氣性,，不會(huì)風(fēng)化,、氧化，并增加光澤度,。利用特殊的防護(hù)劑,，還可達(dá)到增強(qiáng)或加深石材顏色的效果。

 五,、結(jié)語 

砂巖和洞石用于建筑幕墻工程,，安全問題是至關(guān)重要的，要充分了解所選用石材的材性,；慎重進(jìn)行設(shè)計(jì),，盡可能減小面板尺寸，避免采用細(xì)長(zhǎng)條的面板,。避免運(yùn)輸安裝時(shí)撞擊石板,；精心進(jìn)行面板安裝；要嚴(yán)格做好面板背部粘玻璃纖維網(wǎng)格布等補(bǔ)強(qiáng)措施,，做到無缺角,、崩邊現(xiàn)象。只有這些因素都在建筑幕墻上考慮到了,，洞石,、砂巖幕墻才能表現(xiàn)出較好的裝飾效果，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能和使用的安全性,。