完美石材幕墻的產(chǎn)生

苗 蕾

（河南天工建設集團有限公司，河南 南陽 473005）

幕墻(CURTAIN WALL)：由金屬構(gòu)件與各種板材組成的懸掛在主體結(jié)構(gòu)上、不承擔主體結(jié)構(gòu)荷載與作用的建筑物外圍護結(jié)構(gòu)。按建筑幕墻的面板材料分類可將其分為玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻、混凝土幕墻及組合幕墻。近些年，幕墻在歐美、日本、東南亞、中國的香港、臺灣獲得廣泛的應用與發(fā)展，隨著人們審美觀的不斷提高，現(xiàn)代人開始重視如何在新的建筑物上突出建筑的藝術效果、自然美的效果，天然石材也就逐步被廣大建筑師所認識和采用，它的耐久性、莊重華貴、多彩性使這一切得以完美的體現(xiàn)，使建筑顯得莊重大方、富麗堂皇，耐久年限達50～100年左右；從而讓人們有回歸自然的感覺。

材料：材料是保證幕墻質(zhì)量安全的物質(zhì)基礎。幕墻材料按結(jié)構(gòu)可分為：骨架材料、面板材料、密封填縫材料、結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料。早些年粘結(jié)材料只有靠進口來滿足施工要求，現(xiàn)在中國這些材料都可以生產(chǎn)，并且都有國家標準或行業(yè)標準。幕墻作為外圍護結(jié)構(gòu)，處于建筑物外表面，需承受風荷載、地震作用、溫度變化、自然腐蝕(日曬、雨淋、冰凍、風沙等)，因此，為確保幕墻安全可靠，就要求（1）所用材料必須符合國家和行業(yè)標準規(guī)定的質(zhì)量指標，具有出廠合格證、檢驗報告；（2）所用材料要有足夠的耐侯性和耐久性，同時具備防風雨、防日曬、防盜、防撞擊、保溫隔熱、隔音等功能；（3）所用金屬材料除不銹鋼和輕金屬以外，都應進行防腐處理，石材面層的防水處理應采用專用涂料；（4）各種材料均需有相應的跟蹤記錄。

好的材料可以保證幕墻具有安全性、功能性、藝術性，使其外觀具有層次感、立體感和美感。

金屬材料（不銹鋼為奧氏體不銹鋼材）：主要有骨架與掛件。薄石板由錨桿支撐并將重量及橫向荷載傳遞給石墻面板的支撐系統(tǒng)。石材工業(yè)的標準是采用不銹鋼錨桿，不銹鋼錨桿應具有長期證明良好的追蹤記錄。一般情況下，不銹鋼錨桿的替代品是鋁制錨桿，鋁錨桿價格較低并且可以拉壓制成適合各種錨固條件所需要的型材，鋁制品容易被拉長，并有足夠的強度支撐石材面板，但鋁材不具有抗腐蝕的能力，在與其他金屬接觸時屬于相對活潑的金屬材料，特別是有些材料：石灰石、大理石等，含有碳酸鈣，屬于堿性材料，被水分溶解后成為堿性溶液，與鋁發(fā)生作用。不銹鋼是一種穩(wěn)定的抗腐蝕材料，具有較好的長期性能，這種錨桿不易腐蝕。石板同桁架系統(tǒng)的另一種腐蝕形式是在不同金屬的絕緣區(qū)發(fā)生的腐蝕，如錨桿、固定件、支撐架、排水槽、氣擋板等用的金屬構(gòu)件使用不同的金屬制品時，必須用絕緣材料將這些構(gòu)件進行防止電化學腐蝕處理。桁架支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是對有關部件組成整體時要著重考慮的對象，支撐結(jié)構(gòu)的部件對石板同桁架墻其他部件的整體會產(chǎn)生一定的影響，如：擋熱隔板、擋風隔板、擋雨隔板、防火隔板、防蒸氣隔板等，都要求高度的連續(xù)性和精度。所以桁架支撐結(jié)構(gòu)的設計和制造必須與整個系統(tǒng)其他部件一起綜合加以考慮。石材同桁架墻面系統(tǒng)中的熱圍護層一般方法是將墻面板組合件內(nèi)部布置防水塑料膜，既確保了原有的功能，又起到了絕緣效果。絕緣保溫層不宜布置在石板背面，當水留滯時，會與石板有一個相當長的接觸時間，在潮濕環(huán)境中，受載時強度變低，因此建議在石板背面留出空隙，便于排水。

面板材料：從建筑學和經(jīng)濟學的角度考慮，主要是選擇建筑用天然石材的種類及其表面加工的要求。多采用火成巖即花崗巖。這主要由其屬性所決定。火成巖由含有硅酸鹽熔融物的巖漿結(jié)晶而成。巖漿在地下深處冷卻固結(jié)為深成巖，深成巖為完全結(jié)晶化物質(zhì)，其構(gòu)成的礦物大小顆粒（粒度）可用肉眼判別，而花崗巖是深成巖（如：閃長巖、閃綠巖、斑糲巖等）中最具有代表性的一種?；鸪蓭r是由溢出地表的熔巖急劇凝結(jié)而成的火山巖，質(zhì)地細密，由于熔巖中的大量氣體逸散，使得巖中生成氣孔?？椎牧亢托螤钍怯绊懖牧衔鲗?、吸聲、尺寸、穩(wěn)定性等基本性質(zhì)的重要因素。板材的強度特性、安全系數(shù)、設計公差、工藝質(zhì)量對保證整個系統(tǒng)的壽命具有重要影響。一般來說，花崗巖中硅酸鹽的風化速度比石灰石和大理石中的碳酸鹽要慢的多。長時間暴露在大氣污染和酸雨中會使表面受到損傷，花崗巖板更能很好的抵抗大氣侵蝕，特別是表面拋光后能減少石板表面的空隙而使其壽命延長（抵抗風化）。

花崗巖表面進行火焰處理時，會使其抗彎強度削弱。在光滑的花崗巖板表面進行火焰處理時，石類晶粒比它周圍的礦物質(zhì)膨脹的快就會凸出來，使其表面不平，并顯示其實際的顏色。經(jīng)過火焰處理過的表面其峰谷的尺寸受花崗巖所含礦物質(zhì)顆粒大小影響。

火焰處理在表面產(chǎn)生的水氣會滲入細微裂縫中，從而損失石板的實際厚度，微觀裂縫使抗彎強度降低，而且由于削弱了對風化及反復凍融的抵抗力而減少了使用壽命。火焰處理對彎曲強度的損失程度視石材的粘結(jié)力以及有無微觀或宏觀裂紋而定，基本在5%～25%之間。當需要進行火焰處理時，要考慮加厚石板。使用薄花崗巖板做外墻裝飾，當受熱膨脹和受潮時，再次冷卻后就不能完全恢復原狀態(tài)，出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，故薄板只能用于室內(nèi)。

近年來，由于切割和制作技術的發(fā)展、高分子材料墊片的使用、先進的加工設備使得面板材的厚度可以達到10～37mm。考慮到石板上需要切槽、鉆孔、安裝卡子或連接件，故將面板的最薄處定為25mm左右（并沒有壽命長短可靠性的充分證據(jù)和彎曲強度、破壞模量的標準試驗程序，這一點在國內(nèi)外尚是空白）。石材的天然性決定面板的的單塊面積不宜大于1.5m2。

硅酮結(jié)構(gòu)密封膠、硅酮耐侯密封膠：這些工程專用膠是幕墻施工中用于結(jié)構(gòu)粘結(jié)和填縫的材料。由于石材的多孔性就要求這一類膠均需是石材專用的，使用前必須有與接觸材料相容性試驗報告，以保證幕墻的結(jié)構(gòu)牢固度。幕墻采用的橡膠制品宜采用三元乙丙橡膠；密封膠條應為擠出成型，橡膠塊應為壓模成型。

試驗程序：進行破壞模量和彎曲強度的試驗時，應該用反復凍融試驗進行修正，因為火焰處理過程中，使表面存在張應力，會時彎曲強度降低。對石材進行表面加工及錨固時應該做相關的試驗，將濕度、反復凍溶以及表面溫度的劇烈變化考慮進去，盡量模仿自然界的惡劣環(huán)境。破壞模量和吸水率是重要參數(shù)：采用不同地點的石材進行相同方法的試驗，對破壞模量和彎曲強度按兩個方面——平行及垂直于斷層線用干濕兩種樣品分別進行試驗，計算橫向錨固要求的石板厚度時，應當用試驗結(jié)果取平均值。

安全系數(shù)：天然石材的屬性是符合材料的彈性理論的，當按風荷載或錨固力計算石板厚度時必須使用安全系數(shù)來補償強度的不均勻性。如果試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)在一狹窄的范圍中說明該石材物理性質(zhì)較為一致，當數(shù)據(jù)所在范圍較寬時說明該石材物理性質(zhì)比較不穩(wěn)定。

石材本身的化學與物理性質(zhì)是其強度和壽命的決定性因素，所以在按風荷載、搬動、運輸、安裝以及橫向錨固來計算石板厚度時，對不同巖石應采用不同的安全系數(shù)，從而使安全系數(shù)既能反映出試驗結(jié)果的分散性，又可以和石材總的化學、物理性質(zhì)取得一致。作為一般規(guī)律，天然石材在與褶曲平面垂直的方向強度最大，因為晶粒和紋理的特性與石材開采時的方向有關，故石方開采時應按與褶曲平面成相同角度的方向開采。

施工中：石板面墻與洞口作業(yè)應一起生產(chǎn)，形成一個完整的外墻。當石板用來裝飾現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，必須在混凝土澆注好并且強度達到可以承受附加載荷時才可以開始安裝圍護結(jié)構(gòu)?；谝陨显?，發(fā)包商將工程委托給一家承包商施工，對改進整個圍護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量會起到積極的作用。

總之，需要從可行性研究、設計、選材、制作、施工、監(jiān)理、檢測、驗收、使用、維護等各個環(huán)節(jié)進行最優(yōu)化篩選、論證，從而生產(chǎn)出完美的石材幕墻。