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质地松散型石材在幕墙中的使用徐振宇

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：徐振宇

[导读] 摘要：质地松散型石材如米黄类石灰石及透光石材在建筑幕墙装饰上逐渐受到人们的青睐。

        上海荣和建筑装饰工程有限公司上海 200082
        摘要：质地松散型石材如米黄类石灰石及透光石材在建筑幕墙装饰上逐渐受到人们的青睐。然而其质地疏松、强度低，如何解决这类石材干挂时安全可靠、外立面美观不受污染没有色差、保留了材质优点同时避免各种其缺陷是本文介绍的核心内容。
        关键词：幕墙；质地松散型石材；干挂系统
        近年来，运用在建筑幕墙工程上的质地松散型石材主要是石灰石（如莱姆石和各类米黄石材）也包括一些透光石材。这些石材的优点很突出，石灰石其特有的颜色和质感能营造出一种地中海建筑风格，相对低廉的材料价格也让建筑师在选择时没有太多顾忌；而透光石材可以增加室内采光，玉石天然纹路又使外立面整体效果富层次感，并提高了室内模拟法庭墙面观赏效果。但是，这些石材的缺点更多，质地松散，强度较低，且脆性大，弯曲强度一般只有3~4Mpa，在实际使用中易崩边崩角甚至断裂。而且置于室外，长期经受风吹日晒，易风化污染，且污渍进入纹路后无法清洗，造成石材短期使用后板材污浊，降低耐候性。

        本文借助上海院子幕墙工程，对采用何种安装工艺才能克服质地松散型石材这些缺点，使其能更安全、美观地用于建筑幕墙，进行介绍。
        1工程概况
        上海院子幕墙工程，位于上海市杨浦区东至江湾城路，南至殷高路规划公共绿地，西至淞沪路公共绿地，北至国泓路清波路。项目包括1栋会所（售楼处）、25栋别墅、洋房住宅，项目总建筑面积约270000平方米，幕墙工程量约5万平米，包括干挂石材幕墙、框架玻璃幕墙、铝板幕墙、钛锌屋面板等。建于2017年4月，于2019年3月竣工。本工程的特点是外观古色古香，建筑师在本工程外墙大面上选用了葡萄牙米黄石材，属于石灰石，在售楼处外墙则选用了较多透光石材。
        2项目设计概况
        2.1本工程的施工难点如下：

        1）葡萄牙米黄石材质地松散，强度较低，且脆性大，通常的石材固定方式基本不能使用。最常用的石材固定方案是T型短槽，需要在石材板块顶底断面开槽，插入铝合金或不锈钢T型件，固定于石材横向骨架上。经过试验发现单T型件的承载力很弱，石灰石槽壁基本都被剪切破坏，无法满足设计要求。背栓式石材干挂方案也很常用，其工艺是在石材板块背面钻出锚孔，通过锚孔底部扩张与不锈钢锚栓张件之间的键锁而形成锚固作用来固定。经过力学计算及拉拔试验，背栓的拉拔力值都很小，无法满足工程上的需要。必须为本工程石材设计出一种专用的固定方案，是个难点。
        2）本工程葡萄牙米黄石材是进口石材，国内存货的石材荒料分属葡萄牙的几个矿脉，不同矿脉存在较大色差。石材幕墙完成后整体效果应色泽一致、纹路连贯、拼缝自然，如何做好石材的排版工作、避免大面石材幕墙的色差是需要解决的问题。
        3）本工程售楼处外墙用到大量透光石材，同样是一种质地非常松散的石材。透光石材节能隔声效果差，易风化污染；透光石材置于室外，长期经受风吹日晒，易风化污染，且污渍进入纹路后无法清洗，造成石材短期使用后板材污浊，降低耐候性。另外，20mm石材板剖光至14mm即开始出现开裂损耗，无法进一步剖光。14mm透光石材透光效果较差，无法满足采光需要，成本高、材质脆，如何解决上述问题是透光石材应用的一大关键。
        2.2施工技术安排
        1）经过反复试验，我们决定采用一种新型叉式石材干挂系统。该系统主要依靠一种背部带有内倒叉板的挂件，该叉型挂件卡入石材槽内，可以与石材牢固连接。
        挂件挂钩部分用于连接石材与钢龙骨。因为米黄石材酥软的特性，我们主要依靠它的大贴合面积特性减小对石材开槽部位的压强。挂件的式样和主要尺寸如下：
        从试验结果得知叉型挂件干挂连接体系破坏承载值可达7.5KN，因为连接面积较大，对材质松散型石材的缺陷不很敏感，可以适用。如果考虑在石材槽内先灌胶，胶粘剂应符合《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》规定，再植入挂件破坏承载力会进一步提升。
        所以，采用新型叉式挂件，同时槽内注胶的施工工艺，完全可以达到较高的受力要求，可以满足施工的需要。
        2）米黄石材色差及纹路连贯的解决方案如下：将已经切好的葡萄牙米黄石材大板充分晾晒，晒干后六面涂刷石材防护剂，这样可以保证石材不会因为孔隙吸入雨水和灰尘而变色。对每块大板进行编号，按照编号在同一光照强度下拍照存入电脑。应用电脑排版软件AdobeInDesign根据石材纹理、花色进行电脑排版，务必使同一面墙的石材颜色没有明显的色差。然后以排版编号顺序按照石材加工图的规格尺寸进行切割下料，按照排版顺序进行上墙安装，保证整个立面完成效果。
        3）透光石材自身不具备保温节能性能，并且透光石材表面孔隙较多，污渍进入孔隙将难以清除。如用于室外，可以通过中空玻璃满足节能保温要求，如果将中空玻璃和石材进行结合使用，就能很好地解决这个问题。
        我们考虑采用在复合中空玻璃石材板块石材外侧用AB胶粘结6mm厚超白钢化玻璃，不仅避免石材暴露与空气之中，且采用超白玻璃又真实呈现石材天然纹理效果。经过与石材加工商的研究讨论，先将石材两侧粘结玻璃，然后从中间剖切、再对石材进行抛光的加工方法，不仅节约了大量透光石材原料，而且由于先粘结玻璃后抛光，可抛光至4mm而不破裂，与直接抛光仅能抛光至14mm不破裂相比，可使透光石材厚度由14mm减少至4mm，不仅大大增加幕墙透光性和装饰效果，而且减轻了自重，降低了龙骨使用量。原设计14mm厚透光石材玻璃复合板经计算需采用180型材主龙骨，变薄为4mm后，经计算，采用150型材即可满足需要。
        然而上述做法并没有先例，石材与玻璃材质不一，其抗冻融性及变形系数不一，这使我们产生了一些忧虑。且上海夏季太阳直射温度高，冬季气候寒冷，属于冬冷夏热地区。如果玻璃和石材粘结出现问题，将产生严重质量问题，石材如因与玻璃膨胀系数不同而碎裂并脱胶将产生砸伤行人等安全隐患。考虑到透光石内部晶体及密度与玻璃极为相似，我们通过与设计师、石材加工商沟通讨论认为其变形系数应同玻璃一致。在得到此结论后，我们按照设想加工样品数块，然后将复合中空玻璃透光石材板块样品放置于密闭室内进行模拟实验。先采用暖气+紫外线灯辐射的方法模拟夏季室外，待7天后取出观察，无空鼓脱落；后将其放入冰柜，设置为零下20度，放置7天，取出观察，无变化。最后我们再通过锤击使得玻璃、石材碎裂，发现尽管玻璃和石材都已经破碎，但两者粘结牢固，仍然合为一体，并没有发生碎片脱落，从而证明石材与玻璃的粘结是可靠的，从而打消了我们的顾虑。
        通过上述措施使既保留了透光石材透光效果的优点，又避免了其材质松散造成的各种缺陷，可以说是一举多得。
        3结语
        材质松散型石材可以应用于石材幕墙，为安全起见应采用不同于花岗石的干挂措施，在技术论证和可行性研究后才能使用，本文所列举的叉型挂件注胶使用的方案只是其中一。
        石材加工完成后，进行编号拍照，使用电脑排版软件AdobeInDesign根据石材纹理、花色进行电脑排版，然后上墙安装，以确保石材纹路连贯有序、过渡自然。
        本项目与设计师及石材加工厂家共同研究考察，最终确定先将石材两侧粘结玻璃，然后中间剖开的办法以节省石材原材料；采用国外进口抛光机将石材抛光至4mm，以确保石材透光效果；将透光石材放置在室外侧，以保证石材纹路清晰突出；玻璃采用超白玻璃，避免玻璃有色影响透光石材效果；将透光石材外侧复合一层6mm厚钢化超白玻璃，以达到石材免受风化、污染的目的。该项目充分运用现代化的电子设备以及设置合理的施工工序，完成了新材料的设计与施工，同时总结了一套完善的施工工艺。通过采用对材质松散型石材色差的处理方法和透光石材的使用措施，材质松散型石材可以很好地应用在建筑物的装饰上，这样可以使这一古老的建筑材料大放现代文明异彩。