石材幕墻作為建筑外裝飾的一種主要表現(xiàn)形式，大量用于現(xiàn)代建筑中。在國家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范、標準等法規(guī)的正確引導(dǎo)下，通過建筑從業(yè)者的辛勤勞動和不斷創(chuàng)新，以花崗石為主要面材的石材幕墻的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。各種體量、高度和功能的石材幕墻被成功地應(yīng)用到現(xiàn)代建筑上，為城市建設(shè)增光添彩。

隨著建筑設(shè)計的深入發(fā)展，傳統(tǒng)的花崗石已經(jīng)不能完全滿足建筑語言的表達，建筑師希望一些其他石材也能用于建筑幕墻，洞石和砂巖幕墻也就相應(yīng)出現(xiàn)在了建筑上。但由于國家及行業(yè)相關(guān)規(guī)范標準中沒有對洞石、砂巖這種疏松的石材應(yīng)用到幕墻上的有效指導(dǎo)，因此在幕墻實施過程中，還在采用傳統(tǒng)的石材幕墻構(gòu)造方式來完成洞石和砂巖幕墻，這也帶來了很多問題。這些問題體現(xiàn)在設(shè)計、選材、加工、安裝、使用維護等各個方面。

根據(jù)對已經(jīng)實施及使用的洞石、砂巖幕墻案例的研究分析，可以發(fā)現(xiàn)目前的洞石、砂巖幕墻存在以下問題及隱患。

很多設(shè)計只是生硬地將花崗石幕墻的構(gòu)造方式照搬到洞石、砂巖幕墻上，沒有考慮洞石砂巖作為沉積巖的疏松的特性。這些不當?shù)脑O(shè)計帶來眾多隱患，具體表現(xiàn)為如下4個方面：1）加工、運輸過程中材料破損嚴重；2）安裝上，面材出現(xiàn)脫落、裂紋等安全隱患；3）強行采用用洞石、砂巖的部位，經(jīng)過一段時間的使用就會出現(xiàn)影響建筑外觀和結(jié)構(gòu)安全等問題；4）水密、氣密防護措施設(shè)計不到位，系統(tǒng)出現(xiàn)漏水，幕墻龍骨系統(tǒng)出現(xiàn)大量的銹蝕，而影響結(jié)構(gòu)安全等（圖1~8）。

有些本來選用洞石或砂巖的建筑幕墻，就是因為不嚴謹?shù)恼撟C，而采用不恰當?shù)脑O(shè)計，在施工過程中出現(xiàn)很多問題，從而被迫修改面材，造成了大量經(jīng)濟、時間和資源的浪費。

圖1 破損

圖2 裂紋

圖3 脫落

圖4 內(nèi)部銹蝕

圖5 受潮粉化

圖6 污染

圖7 洞石沒封孔

圖8 系統(tǒng)水密性不佳

選材決定了設(shè)計采用的構(gòu)造方式，而在完善設(shè)計的基礎(chǔ)上，面材材料的正確選擇也是決定工程成敗的關(guān)鍵因素。國內(nèi)的很多建筑選材首先考慮建筑外觀的需求，而不重視材料本身的物理性能特征，很多失敗的建筑就是在選材上沒有仔細研究和分析而造成的。對于建筑幕墻用洞石、砂巖的選材更是應(yīng)該慎之又慎（圖9，10）。

圖9 外觀慘不忍睹

圖10 隱患重重

現(xiàn)在很多建筑工程不是由正規(guī)的管理隊伍來完成，層層轉(zhuǎn)包屢禁不止，加工機具落后、加工手段匱乏，造成了很多材料加工制作的粗制濫造。石材，特別是洞石、砂巖這種特殊的天然材料，對加工質(zhì)量的要求較高，而加工質(zhì)量直接決定了工程現(xiàn)場的安全、質(zhì)量及今后建筑的使用功能需求（圖11，12）。

圖11 劣質(zhì)的開槽

圖12 劣質(zhì)打孔

幕墻的工程質(zhì)量與現(xiàn)場的施工管理組織、施工工藝方法、質(zhì)量檢查和監(jiān)督密切相關(guān)。很多影響工程質(zhì)量的事件都是由于現(xiàn)場施工過程中管理、監(jiān)督不到位造成的（圖13）。對于石材幕墻主要表現(xiàn)在：1）石材龍骨安裝不到位，造成幕墻面材安裝尺寸誤差較大；2）鋼龍骨防腐措施處理不到位；3）石材連接掛件安裝不到位；4）為節(jié)省成本，帶病石材強行上墻。

受施工隊伍的管理水平、技術(shù)水平的影響，這些問題在傳統(tǒng)石材幕墻施工安裝中也是比較常見的。但在洞石、砂巖這種材料性能不是很好的幕墻中發(fā)生以上質(zhì)量問題，就會給工程安全帶來更大的危害，更易出質(zhì)量事故。

圖13 安裝質(zhì)量差

國內(nèi)建筑建設(shè)過程中常見“重建設(shè)、輕維護”。往往一個新建筑竣工時美觀、整潔，而日常使用過程中的維護卻舍不得投入。再使用一段時間后，就會臟亂，有些破損部位維修也不及時。幕墻作為建筑的外衣，直接承受自然的各種不利條件的侵蝕，更應(yīng)該及時清洗保養(yǎng)。特別是在國內(nèi)建筑工地林立，環(huán)境污染嚴重，風沙、揚塵、酸雨現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生的情況下，日常的維護和保養(yǎng)更是保證建筑安全、延長建筑使用壽命必不可少的手段。對洞石砂巖這種疏松、吸水率高的石材，更應(yīng)加強日常管理，否則建筑美觀、建筑安全就難以得到保證（圖14）。

圖14 維護不及時

建筑工程設(shè)計有很強的系統(tǒng)性，要從設(shè)計源頭上確保工程的有效實施。首先要各個相關(guān)方面緊密配合，充分調(diào)查研究。洞石、砂巖幕墻的采用不同于傳統(tǒng)花崗石幕墻的工作方式，若建筑師確定選用洞石、砂巖材料作為建筑的外裝飾材料，就應(yīng)該盡早根據(jù)其材料的特點進行研究和探討，提前與礦山、供貨商聯(lián)系，根據(jù)建筑設(shè)計的理念，確定所需要材料的外觀、物理性能、產(chǎn)地等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。只有在建筑設(shè)計源頭就做了這些工作，才能保證下一步專項設(shè)計工作及生產(chǎn)安裝工作的順利開展。

在幕墻專項設(shè)計階段，幕墻連接構(gòu)造方式的選擇非常重要，其直接決定了設(shè)計方向。在傳統(tǒng)花崗石幕墻領(lǐng)域，一般連接構(gòu)造方式分為短槽式、通槽式、背栓式等。根據(jù)工程應(yīng)用的實例及相關(guān)幕墻的四性試驗結(jié)果可以得出，短槽式的構(gòu)造方式不利于洞石、砂巖幕墻的連接，可應(yīng)用通槽式和背栓式的構(gòu)造。但通槽式的構(gòu)造對石材、龍骨的加工與安裝精度要求更高，同時成本也較高，在實際工程應(yīng)用中并不常見，因此背栓式的連接是洞石砂巖幕墻最優(yōu)先選擇的構(gòu)造方式。現(xiàn)在很多背栓廠家已經(jīng)針對這種疏松的石材開發(fā)出了專業(yè)背栓，實現(xiàn)起來相對安全和簡潔。

將傳統(tǒng)石材幕墻的設(shè)計思路應(yīng)用到洞石、砂巖幕墻上，有一些局限性。完全可以根據(jù)洞石、砂巖的特點設(shè)計出一些新型的方式來實現(xiàn)幕墻的工藝性能和使用安全。

（1）石材本身進行加強的構(gòu)造方式

由于洞石砂巖的材質(zhì)比較疏松，材料的強度相對較弱，因此將材料進行加強就是一種很好的設(shè)計思路，有實驗證明，當石材做了可靠的增強處理時，其力學性能、整體性能均得到改善。材料加強的方式有很多，以下有四種方式值得推薦。

1）石材背面襯玻璃纖維布或玻璃纖維板

一般要充分改善石材的力學性能，背襯材料可以選擇玻璃纖維布和玻璃纖維板。玻璃纖維布應(yīng)選用厚實的方格布，容重在200g/m2以上為宜。玻璃纖維板由于本身就具有一定的抗彎強度，其復(fù)合在石材上對整體面材加強性能更為優(yōu)異，玻璃纖維板的選擇一般為2~3mm厚。

2）洞石、砂巖與花崗巖復(fù)合（圖15）

該方式既充分利用了花崗石的力學性能，又能夠在建筑外觀上利用洞石和砂巖的建筑效果，花崗石可選用較便宜的材料，工程成本比全部采用洞石或砂巖低，是比較經(jīng)濟、實用的構(gòu)造方式，值得深入研究和完善。一般此種復(fù)合方式花崗巖采用25mm厚，面層的洞石或砂巖可根據(jù)材料的物理性能采用5~10mm厚。

3）洞石、砂巖與蜂窩鋁板復(fù)合（圖16）

該復(fù)合方式也是利用蜂窩鋁板的力學性能，石材只是作為裝飾面材來實現(xiàn)建筑效果。采用蜂窩板專用背栓或蜂窩板的專用連接方式來實現(xiàn)面材與龍骨系統(tǒng)的連接。

4）洞石、砂巖與保溫材料復(fù)合（圖17）

該方式是將洞石、砂巖和保溫材料作為共同受力的整體來考慮，既提高了材料整體的力學性能，又實現(xiàn)了建筑保溫效果，同時還能防止石材碎裂墜落，是一種比較節(jié)能、安全的構(gòu)造方式。一般復(fù)合保溫材料選擇聚氨酯、酚醛等，厚度在20~30mm之間，石材厚度在15~25mm之間。

（2）新型面材與龍骨系統(tǒng)連接的構(gòu)造方法

1）副框加強通長槽石材的連接系統(tǒng)（圖18）此連接方式是利用石材上下邊開通長槽，將石材四邊用副框固定，再通過副框與托板連接實現(xiàn)石材板塊的連接。此結(jié)構(gòu)連接強度高，可以實現(xiàn)無序安裝，板塊破損后可實現(xiàn)更換，適用于高層建筑。

2）單元式開放石材系統(tǒng)

該構(gòu)造方式采用背栓將石材板塊與鋁合金副框連接，再通過鋁合金副框與龍骨連接。同時鋁合金副框的構(gòu)造形式又實現(xiàn)了幕墻氣密、水密方面的需要。

此構(gòu)造方式采用膠條密封，無須使用密封膠，避免了常規(guī)方式耐候密封膠產(chǎn)生的吸附灰塵和硅油滲漏等污染石材的現(xiàn)象，實現(xiàn)了建筑外觀石材開放的效果。又利用了單元幕墻原理，在石材與龍骨之間實現(xiàn)氣密、水密的功能，避免了開放式石材內(nèi)部要增加大量防水板，提高了現(xiàn)場效率同時節(jié)約成本。但該構(gòu)造方式的水密、氣密性能的實現(xiàn)還需進一步研究和完善。

圖15 洞石、砂巖與花崗巖復(fù)合

圖16 洞石、砂巖與蜂窩鋁板復(fù)合

圖17 洞石、砂巖與保溫材料復(fù)合

圖18 副框加強通長槽石材的連接系統(tǒng)

洞石、砂巖幕墻選材除了支承系統(tǒng)材料的選擇外，主要還包括面材選擇和加強材料、密封材料、防水材料等輔助材料的選擇。

面材在設(shè)計過程中，建筑師就應(yīng)該確定基本選擇方向，在實際生產(chǎn)過程中再在此基礎(chǔ)上進行選擇。選擇依據(jù)除了建筑外觀的需求外，更重要的還是材料的物理性能。一般砂巖、洞石材料材質(zhì)疏松、彎曲強度低、吸水率大，針對這些特點，用于幕墻的洞石、砂巖材料應(yīng)該選擇材質(zhì)相對致密、彎曲強度高、吸水率小的材料。特別是砂巖材料，建議材料干燥狀態(tài)下的彎曲強度不小于7MPa，水飽和狀態(tài)下的彎曲強度不小于5MPa為宜。經(jīng)過防水處理后，吸水率仍大于1%的材料不建議用于幕墻。同時材料的選擇還要考慮該品種材料的儲量、開采能力，同一礦區(qū)材料的物理性能的穩(wěn)定性等因素。

防水材料宜采用中性材料，一般市場上常用的防水材料為有機硅或有機氟材料。

加強材料根據(jù)設(shè)計要求進行選擇，但需要注意一些砂巖背后粘貼玻璃纖維網(wǎng)（布）時粘接劑的選擇要非常慎重。有些粘接劑與砂巖的粘接不牢靠，容易脫落，起不到加強的效果。

由于砂巖材料的特殊性，一些市場上常用的石材耐候密封膠也與砂巖的相溶性存在問題，若選擇不恰當極易造成幕墻水密性不佳。

試驗對于洞石、砂巖幕墻是非常重要的，一定要引起建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)督等各方的足夠重視。

洞石、砂巖的品種較多，不同品種的材料物理性能也差別很大，選材應(yīng)該經(jīng)過試驗驗證。在選材時，所有備選面材均需經(jīng)過物理性能試驗，得到詳細的數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)。

加強材料及使用方法也應(yīng)經(jīng)過試驗驗證是否有效。

密封材料與面材的相溶性及密封效果也是試驗檢驗的重要一環(huán)。

材料經(jīng)過防水處理后是否能夠滿足建筑防水效果的需求，也需試驗結(jié)論作為判定依據(jù)。

復(fù)合洞石、復(fù)合砂巖的加工應(yīng)對復(fù)合材料與石材粘接的牢固性、耐久性進行試驗論證，以保證幕墻在正常使用過程中的安全。

幕墻的四性試驗歷來為檢驗?zāi)粔ο到y(tǒng)是否能夠滿足抗風壓、水密、氣密、平面內(nèi)變形等功能性需求的重要手段，洞石、砂巖幕墻在這方面更要引起重視。通過試驗及時發(fā)現(xiàn)問題、完善設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)置，以保障幕墻的結(jié)構(gòu)安全，滿足建筑效果等功能的要求。

砂巖幕墻還需進行抗撞擊試驗，以驗證面材防墜落措施的有效性。

由于洞石、砂巖不同于花崗石的特殊性，一些傳統(tǒng)加工手段、安裝工藝在洞石、砂巖幕墻上應(yīng)用時會存在問題，因此需對加工、安裝工藝進行一定的改進，提高精度、加強產(chǎn)品保護。試驗過程也是驗證這些工藝措施有效性的一個步驟，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，避免在現(xiàn)場實施工程中走彎路，造成材料、資源和時間等的浪費。

試驗包括實驗室部分和現(xiàn)場部分?，F(xiàn)場部分是確定建筑效果不可或缺的步驟。根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，有針對性地進行現(xiàn)場掛樣試驗，不僅檢驗了幕墻系統(tǒng)的全過程控制，也為業(yè)主、建筑師提供直接的感官效果，最終為確定實施方案提供參考依據(jù)。

加工質(zhì)量是決定建筑工程質(zhì)量的最重要的環(huán)節(jié)，施工及監(jiān)督單位在工程實施過程中應(yīng)該對洞石、砂巖幕墻的加工工藝及過程進行有效的管理和控制。洞石、砂巖由于其材料的特性，易于加工，但也易于損壞。因此加工環(huán)節(jié)在運輸、生產(chǎn)、儲存階段必須有可靠的工藝及控制措施。加工機械的選擇也尤為重要，切割、打孔、開槽等加工工序應(yīng)通過精度高的專業(yè)設(shè)備來完成，盡量避免手工操作帶來的質(zhì)量問題。

對于洞石砂巖幕墻必須的材料加強環(huán)節(jié)，也應(yīng)制訂完善的生產(chǎn)及檢驗辦法，并有效執(zhí)行，才能保障材料加強的完整性和有效性，最終實現(xiàn)工程安全地使用。

目前，國內(nèi)幕墻的安裝依然是勞動密集型的工作，且勞務(wù)工人的流動性大，缺少有效的培訓，還處在“扔下鋤頭、就蓋高樓”的階段。特別是洞石、砂巖幕墻在國內(nèi)起步較晚、工程量少、熟練工人不多的情況下，施工人員的上崗培訓則非常重要，否則工程質(zhì)量難以保證。

在洞石、砂巖幕墻的現(xiàn)場安裝過程中，材料儲存、運輸、安裝、保護等環(huán)節(jié)需制訂嚴謹?shù)氖┕すに嚒①|(zhì)量檢查標準和措施。一定要堅決杜絕石材帶病上墻的現(xiàn)象發(fā)生。在洞石、砂巖幕墻施工過程中，施工和監(jiān)督單位應(yīng)該比傳統(tǒng)花崗石幕墻投入更多的資源和精力，加大檢查力度，及時糾正錯誤方法和行為，才能保證交付給社會安全、放心的工程。

洞石、砂巖幕墻的維護包括維修和日常維護兩方面。

由于洞石、砂巖材料的強度相對較低，因此在使用過程中更容易出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。維修工作應(yīng)及時，發(fā)現(xiàn)問題要第一時間解決。若由于材料采購周期等原因不能及時修理，也應(yīng)及時進行封閉處理，否則會使內(nèi)部支承系統(tǒng)、連接系統(tǒng)、面材的內(nèi)層長期暴露在自然界，出現(xiàn)腐蝕、粉化等降低幕墻使用壽命的現(xiàn)象。而且有些損害還不能及時發(fā)現(xiàn)，帶來的后果會更加嚴重。

洞石、砂巖幕墻的日常維護和清洗，相對于其他幕墻形式更應(yīng)該引起重視。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行定期維護，重新做防水處理。

洞石、砂巖在潮濕環(huán)境下容易產(chǎn)生霉變、粉化、表皮脫落等現(xiàn)象，嚴重影響建筑觀感和工程安全，定期的清潔是減少這些情況發(fā)生的有效辦法，因此項目使用及運營方應(yīng)該在項目竣工交付后制訂并實施詳細的幕墻維護辦法。

洞石、砂巖幕墻是傳統(tǒng)花崗石幕墻的延伸，已經(jīng)逐步成為建筑外裝飾市場上不可忽視的建筑形式，必將在幕墻領(lǐng)域占有一席之地。充分的論證、完善的設(shè)計、有效的組織、精心的維護是保證這一幕墻形式安全使用的唯一原則。

本文對洞石、砂巖幕墻正確應(yīng)用的總結(jié)，希望能為業(yè)內(nèi)同仁提供借鑒和幫助，總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓，隨著幕墻設(shè)計、施工技術(shù)的不斷完善，新的工藝、方式的不斷創(chuàng)新，在建筑項目相關(guān)各方的重視及不懈努力下，這些為城市帶來文化底蘊的材料必將為城市建設(shè)增添一片獨特的風景。