洞石幕墻板材管理

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一、砂巖和洞石砂巖和洞石都是沉積巖，強度低，吸水率高，耐候性差，本不是石材幕墻面板的理想用材，但是砂巖和洞石獨有的質感、顏色和風格，使得建筑師又很喜歡將它們用作石材幕墻。

因此，如何選用這些石材面板，最大限度地保證安全，就是一個很重要的問題，必須慎重對待。

砂巖由細顆粒的砂子膠結而成，自然表面是粗糙的細顆粒狀。砂巖的物理力學性能因產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，抗彎強度可能小于3MPa，而四川隆昌的綠砂巖硬如磨刀石，抗彎強度可達到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，其飽和抗彎強度和凍融系數有較大的差別。有些砂巖，如四川、廣東的紅砂巖，吸水后還會有軟化現象，有些紅砂巖長期潮濕后甚至變為泥土狀，這樣的紅砂巖用于幕墻是不大合適的，不得不用時，應采取更有效的措施。

洞石是商品名稱，常指多孔石灰巖和多孔凝灰巖，石材內含有許多孔洞。孔洞直徑和分布密度與石材種類和產地有關。其共同特點是強度低、質地疏松、孔洞內容易積水、抗凍融性能和耐候性都較差。有些強度很低的洞石，加工好的石板甚至在運輸過程中就斷裂、破碎。

因此，砂巖和洞石的性能比花崗巖差得很多，容易產生安全方面的問題。業主和設計師選砂巖和洞石作為幕墻面板，一定要事先慎重考慮。

二、砂巖和洞石用于幕墻的基本條件砂巖和洞石自身材性較差，總體而言不推薦用于幕墻。

如果建筑設計非用不可，則至少應考慮以下最低要求：

（一）用于幕墻的石板，每批都應進行抗彎強度試驗，其試驗值應符合以下要求：幕墻高度不超過80m時，試驗平均值不低于5N/mm2，試驗最小值不低于4N/mm2；

幕墻高度超過80m時，試驗平均值不低于6N/mm2，試驗最小值不低于4.5N/mm2.單向受力的石板，在主要受力方向應滿足以上要求；雙向受力的石板，在兩個受力方向上都應符合以上要求。

（二）石板不應夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈。洞石的孔洞不宜過密，直徑不宜大于3mm，更不應有通透的孔洞。

（三）吸水率不宜大于6%，加涂防水面層后不宜大于1%.

（四）凍融系數不宜小于0.8，不得小于0.6.

（五）石板不應有裂縫，也不能折斷，不得將斷裂的石板膠粘后上墻。

三、基本材性試驗不同產地的巖砂和洞石材性差別很大，在確定采用石材的礦坑前，應進行基本的材性試驗。

（一）抗彎試驗。

確定礦點時，抗彎試驗件要能代表該礦場各個不同的開采點，試件數目一般不少于20個。以后從各開采點采出的石材，每批應有抗彎試驗報告，一般不少于10個試件。分別進行干燥抗彎強度試驗和飽和抗彎強度試驗，干燥抗彎強度是材性的基本指標。飽和抗彎強度有利了解石材對水的敏感性。

試驗時采用凈石材試件，不宜附有增強層和復合層。

（二）吸水率未經表面防水處理的石材和經防水處理的石材都應進行試驗，經防水處理后的石板，吸水率不宜大于1%.

（三）凍融系數凍融系數指經過一定次數凍融循環后的抗彎強度與未經凍融循環的抗彎強度的比值。它決定了該種石材能否在寒冷地區應用。在有可能出現負溫度的地區，應進行這項試驗。

四、對板材的基本要求只有通過基本材性試驗，確認能符合本文第二節的基本條件后，這種砂巖或洞石才可以加工為面板板材，用于幕墻工程。

加工完成的石材面板，還應符合以下的基本要求：

（一）板材厚度抗彎試驗表明：厚度大的石板，其抗彎強度低于厚度小的石板。但是由于板的承載能力和厚度的平方成正比，厚的石板承載能力還是比薄的石板要大一些。

砂巖和洞石板材的最小厚度可由抗彎強度標準值fk來決定：fk≥8.0MPa時，最小厚度35mm.4.0≤fk＜8.0MPa時，最小厚度40mm.抗彎強度標準值fk是其試驗平均值減去1.645倍標準差。

（二）板材的尺寸砂巖和洞石強度低，因此板材的尺寸不宜過大，一般應控制在1.0m2以內。不宜采用細長的條狀石板，這種石板在運輸、安裝過程中很容易折斷。石板的邊長比最好在1∶2以內，不宜超過1∶3.

（三）表面處理砂巖和洞石吸水性很高，應采用防水涂料使其吸水率降至1%以下。

防水劑可采用有機氟或有機硅涂料，一般情況下要求涂料應透氣，不形成膜，涂料也不應改變石板的光澤和顏色。由于防水涂料壽命通常不超過5年，涂料要能多次涂刷。

采用注膠板縫的石材幕墻，石板可以只做外表面大面防水；采用開放式板縫時，石板應進行六面防水。

孔洞較大、孔洞數量太多的洞石，宜進行封孔處理。

防水處理要在全部槽、孔機械加工完畢、清潔和干燥后再進行。

（四）背面復合層砂巖和洞石是強度低、容易破碎、耐候性差的石材，為防止萬一破碎后墜落傷人，應在板材背面粘貼玻璃纖維布或者其它復合材料。

五、特殊情況處理不合要求的石材不能使用，這是常理。

但是目前個別工程，由于多方因素和不得已的原因，未經技術論證和可行性分析就已將砂巖和洞石采購、加工完畢。有些工程石板已運到現場，甚至安裝上墻，事后才發現所選石材不符合本文第二節中所描述的基本條件，因而面臨上下兩難的境地。這些不符合條件的石板，無論上墻還是不上墻，都要面臨很大的風險。

按常理，不符合基本要求的石板是不能上墻的，更換板材無疑是最穩妥的決策，也是最佳的選擇。但是事實既成，換板會面對各方面的巨大壓力，業主和相關人員都難以承受。在這種不得已的情況下，只能退而求其次，進行嚴格的技術論證，采取特殊的安全措施。即使為此要增加工程費用也要在所不惜，因為安全是無價的。

某石材幕墻高40m，面積7000m2.未經充分技術論證就決定購進一種澳大利亞黃砂巖，而且已大量加工，不少還是長條板。在運輸過程中許多板材斷裂、破碎，但仍將一些斷裂板材用環氧膠粘結后勉強安裝上墻。安裝后的板材有些還繼續開裂。不得不補行材性試驗，最低抗彎強度僅2N/mm2；澆水時吸水如同紅磚。這種石材不符合幕墻使用要求，但由于多方原因已無退路，只能采取一些補救措施來提高使用的安全性：全部拆除已經上墻的數千平方米石板；重新嚴格挑選石板，開裂、崩邊、掉渣、松散石板全部剔除；已斷裂又用環氧膠粘結的石板全部清出場外；所有上墻石板用優質防水涂料進行六面防水；石板背面粘結1mm厚的玻璃纖維布樹脂復合層；所有石板附加鋁型材框，框由各邊邊框和背面加強肋構成整體，用螺釘與石板固定；所有長條板改為沿長邊支承，相應增加鋁支柱。今后，還要隨時檢查、觀察。如果有較多石板開裂、損壞時，則將幕墻拆除重建。這些措施無疑大大增加幕墻造價和今后維護、重建費用，但事已至此，只能這樣辦，寧愿付出高昂代價而留下一個經驗教訓。

六、小結

將砂巖和洞石用于幕墻工程，安全問題是頭等大事。決策之前要慎重考慮。首先要進行技術論證和可行性分析；要充分了解所選用石材的材性；進而要慎重進行設計，盡可能減小面板尺寸，盡可能避免采用長條板；最后實施時要采用機械進行板材孔、槽加工；避免運輸安裝時撞擊石板；精心進行面板安裝。總之，要采取多種綜合措施，防止安全隱患，以防事后付出高昂的代價。