天然洞石工程应用的优缺点与问题案例深度解析

洞石,因其表面有许多孔洞而得名,学名叫做石灰华或凝灰石,是一种‌多孔的碳酸钙沉积岩,形成于富含碳酸钙的水体环境(如温泉、湖泊、河床)中,是一种碳酸钙的沉积物,由于在重堆积的过程中有时会出现孔隙,同时由于其自身的主要成分又是碳酸钙,自身就很容易被水溶解腐蚀,所以这些堆积物中会出现许多天然的无规则的孔洞,恰恰是这种天然空洞而深受建筑师喜爱!但在某些高湿、高盐、强紫外线、强台风的极端气候下,洞石幕墙的缺陷被成倍放大!

“优也孔洞”

因为孔洞的存在,天然洞石纹理清晰、温和丰富的质感,源自天然,却超越天然。出来的成品,疏密有致、凹凸和谐,仿佛刚刚从泥土里活过来,在纹路走势、纹理的质感上,深藏着史前文明的痕迹,但它的总体造型又可以用“现代时尚”来形容,凸现一种大师级的设计风范,将尊荣、典雅、顶级的产品特质表现得淋漓尽致,因此深受众多建筑师们的钟爱,世界建筑大师贝聿铭对“罗马洞石”就有着偏执的热爱,他的很多作品中都能看到洞石的身影。比如位于北京西单路口中国银行大厦的内外装修,就选择了意大利罗马洞石,共用了20000㎡。

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这还只是洞石的外在表现,从的内部角度来说。洞石的表现也十分优异。

1、洞石的岩性均一,质地软硬度小,非常易于开采加工,比重(密度)轻,易于运输,是一种用途很广的建筑石料;

2、洞石具有良好的加工性、隔音性和隔热性,可深加工应用,是优异的建筑装饰材料;

3、洞石的质地细密,加工适应性高,硬度小,容易雕刻,适合用作雕刻用材和异型用材;

4、洞石的颜色丰富,纹理独特,更有特殊的孔洞结构,有着良好的装饰性能,同时由于洞石天然的孔洞特点和美丽的纹理,也是做盆景、假山等园林用石的好材料。

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“劣也孔洞”

同样是因为孔洞,洞石的劣势也非常明显,洞石因为有孔洞,它的单位密度并不大,适合作覆盖材料,而不适合作建筑的结构材料、基础材料。

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在洞石流行的那些年大家都在盲目跟风,不考虑建筑装饰环境能不能用洞石,尤其是亚洲这类污染较重的地区,酸雨侵蚀会很严重,更会加速石材的破坏。各种原因叠加使得这种材料使用在墙面,尤其是干挂方法大面积用在外墙,具有极高的风险。试想上万块重达几十公斤到上百公斤的石块高高地悬挂在半空,难免会有个别未被发现而有问题的板材,在酸雨侵蚀、风吹日晒、寒暑交替等恶劣的气候条件下,随时都会有坠落的可能,石材工程也就存在极大的安全隐患。

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因此许多的洞石装饰的工程没有取得应有的效果,适得其反,使用几年后变得丑陋不堪甚至存在安全隐患,需要花大价钱对那些病变的洞石打磨,挖补,甚至替换才能恢复其昔日的美丽。

海南当地某洞石幕墙项目:

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图一 案例图片

01

现场问题

在海南高湿、高盐、强紫外线、强台风的极端气候下,洞石幕墙的缺陷被成倍放大:

a.底部石材贯通开裂、分层剥落:底层石材出现水平贯通裂缝,局部破损脱落,直接暴露基层,台风季存在安全隐患。

b.接缝失效、渗水返碱:十字缝、水平缝处胶缝老化脱落,接缝周边石材色差严重;暴雨极易通过缝隙渗入内部,加速冻胀(热带环境下的干湿交替)、返碱破坏。

c.局部石材脱落,干挂龙骨直接暴露,还未修复,强台风工况下风险极高。

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图二-五 案例图片

02

洞石作为幕墙面板必须满足的条件

1. 石材品类与性能红线

a.品类限制:必须选用高致密性、低吸水率的优质洞石,且满足(按要求适配):

• 弯曲强度 ≥ 7.0MPa(《建筑幕墙》GB/T21086-2007);

• 吸水率 ≤ 0.5%(普通洞石吸水率普遍>6%,在海南高湿环境下极易吸水饱和,干湿交替导致开裂);

b.厚度强制要求:洞石干挂厚度≥35mm,且单块面积不宜大于1.5㎡,避免因强度不足在台风、风压作用下开裂。

特别强调:材质疏松或带有孔洞的石材面板弯曲强度试验平均值小于8.0 MPa的面板,应采取背面增强措施,并宜采取孔洞密实填充措施。

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图六 其他案例

2. 表面防护与处理的“保命工艺”

a.全孔封堵+补洞处理:用专用石材补洞剂(如环氧树脂)将天然孔洞完全封堵,杜绝雨水、盐分渗入;

b.六面防护+防盐蚀处理:采用渗透型防护剂做六面防护,重点提高防水、防盐雾性能,避免返碱、盐析;

c.表面增强处理:对板面做硬化增强处理,提高表面硬度和耐磨性,抵御海风砂尘侵蚀和强紫外线老化。

03

设计与施工的专项优化

a.节点优化:干挂工艺宜采用背栓式或通槽式。现场采用短槽式,存在崩边暗裂现象;节点间距需加密,满足海南台风工况的抗风压要求。

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图七 通槽工艺图示

b.防水构造加强:接缝必须采用耐候性≥20年的中性硅酮耐候胶,胶缝宽度≥8mm;女儿墙顶部设置排水坡度,避免雨水长期滞留;顶部或采用金属面板提升防水性能;底层石材与地面之间设置充分的伸缩空间,避免沉降带来的拉裂。

c.施工管控:洞石加工必须在工厂完成,现场严禁切割、开孔;安装前需逐块检测强度、吸水率,不合格材料严禁进场。

结语

在高湿、高盐、强台风环境下,仍是室外幕墙的首选。洞石宜用于室内或遮蔽性好的区域,室外慎用。用洞石,就必须“武装到牙齿”:厚度、防护、节点、防水,每一项都不能省,否则就是给后期维保和安全埋雷。

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图八 开放式洞石幕墙(位于杜塞尔多夫,本公众号头像是这座建筑群的另一个视角)


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