2017-11-28 17:21:08
天然石材的基本知識(shí)
天然石材系指在自然巖石中開采所得的石材，它是人類歷史上應(yīng)用最早的建筑材料之一。由于大部分天然石材具有強(qiáng)度高、耐久性好、蘊(yùn)藏量豐富、易于開采加工等特點(diǎn)，因此它為各個(gè)時(shí)期的人們所青睞，常被作為墻體、地面、屋頂、建筑構(gòu)件、雕塑等材料來使用。歐洲許多以石材為主要建筑材料的優(yōu)秀建筑經(jīng)受了千百年來的風(fēng)吹雨淋，至今依然屹立于世，我們最為熟悉的古埃及金字塔、方尖碑、古希臘雅典衛(wèi)城等都是石頭建筑的代表作。
西方古典建筑中常見的石材雕塑
經(jīng)過多年歲月洗禮的英國(guó)格拉斯哥大學(xué)建筑
雖然我國(guó)同樣盛產(chǎn)各種石材，但石材在古建筑中的應(yīng)用比例卻并不大，主要集中于地面、臺(tái)階、欄桿、雕塑等范圍。在我國(guó)的一些地區(qū)（山區(qū)），有一些主要以石材建成的民居，與傳統(tǒng)的木構(gòu)建筑迥然不同。
石材在建筑中最初主要作為結(jié)構(gòu)及裝飾材料出現(xiàn)，發(fā)展到今天，石材作為結(jié)構(gòu)材料幾乎已經(jīng)絕跡，一般僅作為建筑內(nèi)外表皮裝飾材料使用。由于石材的天然特性，它經(jīng)常能給人帶來深厚凝重的文化感、歷史感。
天然石材的類別
天然石材根據(jù)其成因分為火成巖（又稱巖漿巖）、水成巖（又稱沉積巖）、變質(zhì)巖。建筑中最常用的為俗稱為大理石及花崗石的兩種石材。
大理石（marble）：屬于變質(zhì)或沉淀的磷酸鹽類巖石，因我國(guó)云南大理盛產(chǎn)此石而得名，其組織細(xì)密、結(jié)實(shí)，有各種美麗的顏色及花紋。對(duì)于非專業(yè)人士來說，辨別石材的類別非常困難，因此，我們平時(shí)更習(xí)慣于將除了花崗石之外的有花紋的石材統(tǒng)稱為大理石。
大理石紋理美觀，然而易風(fēng)化、耐磨性差、長(zhǎng)期暴露在室外條件下會(huì)逐漸失去光澤、褪色甚至裂縫，一般認(rèn)為應(yīng)用于室外、正常厚度（20~30mm）的大理石墻面板耐用年限僅為10～20年。
大理石在建筑中一般多用于室內(nèi)墻面，應(yīng)用于室外墻面則需加大石板厚度或采用現(xiàn)代工藝的防水防腐保護(hù)處理。
用于室內(nèi)地面時(shí)需經(jīng)常拋光保養(yǎng)以保持光潔度，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在常用表面所謂的結(jié)晶處理工藝來保持大理石的光潔度。
各種各樣的大理石
用于室內(nèi)的有著美麗花紋的白色系大理石
意大利科莫法西斯大樓（1936）
建筑師：朱塞佩.特拉尼
意大利科莫法西斯大樓（1936）
經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)雨洗禮后，米黃色系大理石（類似于我們室內(nèi)常用的金線/銀線米黃）表面風(fēng)化已較為嚴(yán)重。
美國(guó)華盛頓國(guó)家美術(shù)館東館（1978）
建筑師：貝聿銘
采用與老館同類型的田納西州大理石作為外墻飾面（在2008-2016年間重新修整過），柔和的粉色調(diào)幾何體塊簡(jiǎn)潔高雅。
花崗石（granite）：屬火成巖，其主要成分為長(zhǎng)石、石英、云母等，它結(jié)構(gòu)細(xì)密、耐磨、耐壓、耐腐，幾乎可用于室內(nèi)外各種條件下，其表觀一般為均勻顆粒狀以及發(fā)光云母顆粒。除少數(shù)品種外，大部分花崗石的表觀效果較為單一，與大理石相比缺少特殊的花紋，主要靠整體色彩及質(zhì)感顯示效果。
除了常見的大理石、花崗石外，在建筑中應(yīng)用不斷增多的石材還有砂巖、板巖以及凝灰?guī)r、瑪瑙石、火山石等，它們由于獨(dú)特的表面紋理及質(zhì)感顯示出與大理石、花崗石迥異的視覺效果。
砂巖（sandstone）：是一種水成巖，由砂粒經(jīng)過水流沖蝕沉淀于河床上，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的堆積、地殼運(yùn)動(dòng)而成。砂巖是一種亞光石材，不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射光，視覺柔和親切。與大理石及花崗石相比砂巖的放射性幾乎為零，對(duì)人體毫無傷害，適合于大面積應(yīng)用。砂巖在耐用性上也可以比擬大理石、花崗石，它不易風(fēng)化、變色。
詹姆斯.斯特林設(shè)計(jì)的斯圖加特新美術(shù)館石板幕墻中的部分砂巖
板巖（slate）：同屬水成巖，天然板巖擁有一種特殊的層片狀紋理，紋理清晰、質(zhì)地細(xì)膩致密，沿著片理不僅易于劈分，而且劈分后的石材表面顯示出自然的凸凹狀紋理，可制作成片狀用于墻面、地面裝飾，顯示出自然親切的視覺觀感。在一些盛產(chǎn)板巖的山區(qū)，板巖還常被用作石片屋瓦。板巖的硬度和耐磨度介于花崗石與大理石之間，具有吸水率低、耐酸、不易風(fēng)化等特點(diǎn)。板巖從山上開采后不需特別加工，因此價(jià)格相對(duì)便宜，是一種性價(jià)比相當(dāng)好的建筑用材。
銹色板巖/常見的青石板
德國(guó)柏林印度駐柏林大使館
建筑師：里昂，沃爾海及，溫里克（Léon, Wohlhage,Wernik）（德國(guó)）
以印度特有的紅色砂巖作為外墻面的主要材料清晰地顯示了印度特征。
凝灰石（travertine）：屬水成巖（沉積巖），又稱石灰華、鈣華，由于表面常有許多孔隙而俗稱“洞石”。它是鈣質(zhì)碳酸鹽在富含石灰的河流、湖泊或池塘里快速沉淀而形成的，由于沉淀速度快，鈣質(zhì)碳酸鹽中的一些有機(jī)物和氣體不能及時(shí)釋放，長(zhǎng)久固化后便產(chǎn)生了孔隙，形成了美麗的紋理。
凝灰石的孔隙特征使石材的強(qiáng)度降低，暴露在大氣中時(shí)內(nèi)部易產(chǎn)生裂縫和分層。實(shí)際應(yīng)用中常采用表面涂覆有機(jī)硅防水劑的方法來進(jìn)行防水加固處理，在作為幕墻板材時(shí)應(yīng)特別注意石板的連接細(xì)節(jié)，防止石材裂縫的產(chǎn)生。凝灰石雖然強(qiáng)度受孔隙的影響，但其硬度較高，完全可以作為地面材料使用，為防止灰土進(jìn)入孔隙內(nèi)，一般應(yīng)在表面涂覆合成樹脂。
密斯.凡德羅設(shè)計(jì)的西班牙巴塞羅那館
（原建于1929，后拆除。現(xiàn)在的建筑是由密斯巴塞羅那館基金會(huì)1986年根據(jù)原作復(fù)原的）
巴塞羅那館采用的洞石
厚達(dá)40mm的米色系洞石幕墻的北京中國(guó)銀行總部大樓（2001）
建筑師：貝聿銘
貝聿銘設(shè)計(jì)的德國(guó)柏林歷史博物館（2003）
德國(guó)柏林歷史博物館石板幕墻
凝灰石的紋理清晰，色彩有白色、灰褐色、紅色、黃色等，其中我們最為熟悉的為柔和的米黃色系（產(chǎn)自意大利居多）。
建筑大師貝聿銘的作品一貫堅(jiān)持經(jīng)沉穩(wěn)典而非嘩眾取寵的現(xiàn)代風(fēng)格，柔和的凝灰石墻面恰好適宜于詮釋這種風(fēng)格。大師近期的作品中經(jīng)常出現(xiàn)這種色彩柔和的墻面，北京中國(guó)銀行總部辦公樓外墻面除了窗戶、玻璃幕墻外幾乎全部采用了厚達(dá)40mm的凝灰石，雖然建筑設(shè)計(jì)比不上其巔峰之作，但其大氣的風(fēng)格還是得到了大眾的認(rèn)同。
由于米黃色系石材色彩較為淡雅保守，在不同色彩環(huán)境中使用較為保險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)無論室外還是室內(nèi)均掀起一股“洞石風(fēng)”。
瑪瑙石：建筑中常使用的瑪瑙石是縞瑪瑙（onyx），瑪瑙石的一種?？c瑪瑙擁有不同顏色的色層，常用作浮雕及高檔室內(nèi)設(shè)計(jì)材料?？c瑪瑙用于室內(nèi)時(shí)，一定厚度經(jīng)過高度拋光后可呈半透明狀態(tài)?，旇瘜儆诿F材料，大部分時(shí)候在建筑中作為點(diǎn)睛之筆使用。
華麗色彩紋理的瑪瑙石
西班牙巴塞羅那館
瑪瑙石墻面成為簡(jiǎn)潔空間里的視覺中心
隈研吾設(shè)計(jì)的日本大阪LVMH總部大樓
瑪瑙石與玻璃組成復(fù)合材料作為幕墻板材應(yīng)用
火山石（basalt、lava）：俗稱浮石、多孔玄武巖，是火山爆發(fā)后由熔融的巖漿與氣泡以及一些碎屑經(jīng)冷凝、成巖、壓實(shí)等多種作用形成的多孔形石材，因其常能浮于水面俗稱“浮石”。火山石中含有鈉、鎂、鋁、硅、鈣、鈦、等幾十種礦物質(zhì)和微量元素，常于過濾、研磨、建筑、園林造景、無土栽培等領(lǐng)域。
火山石質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨、抗腐蝕，用于建筑外墻飾面時(shí)，常因其特殊的質(zhì)感形成一種無反光的柔和視覺效果。
多孔柔和的質(zhì)感
奧地利維也納現(xiàn)代藝術(shù)博物館（MUMOK）
建筑師：Ortner & Ortner等
深淺不一的深灰色火山石幕墻結(jié)合簡(jiǎn)潔的體塊形成了與周圍迥異的形象。
天然石材的表面加工處理
石材表面通過不同的加工處理可以形成不同的效果，石材表面的加工方法常有拋光、啞光、機(jī)刨紋理、燒毛、剁斧等。
1. 拋光——將從大塊石料上鋸切下的板材通過粗磨、細(xì)磨、拋光的工序使板材具有良好的光滑度及較高的反射光線能力，拋光后的石材其固有的顏色、花紋得以充分顯示出來，裝飾效果更佳。拋光石材常根據(jù)其反射光線能力的強(qiáng)弱即鏡面光澤度指標(biāo)衡量其拋光的程度。拋光石材無論在建筑內(nèi)外裝飾中采用均較多。
2. 啞光——將石材表面研磨、酸洗，使其具有良好的光滑度、有細(xì)微光澤但反射光線較少。
3. 燒毛——用火焰噴射器灼燒鋸切下的板材表面，利用組成花崗石的不同礦物顆粒熱膨脹系數(shù)的差異，使其表面一定厚度的表皮脫落，形成表面整體平整但局部輕微凸凹起伏的形式。燒毛石材反射光線少，視覺柔和，與拋光石材相比石材的明度提高、色度下降。
4. 機(jī)刨紋理——通過專用刨石機(jī)器將板面加工成特定凸凹紋理狀的方法。
5. 剁斧——剁斧是傳統(tǒng)的加工方法，常用斧頭鏨鑿石材表面形成特定的紋理?，F(xiàn)代剁斧石概念的外延大大延伸了，常指人工制造出的不規(guī)則紋理狀的石材。剁斧石一般用手工工具加工，如花錘、斧子、鏨子、鑿子等通過錘打、鑿打、劈剁、整修、打磨等辦法將毛胚加工成所需的特殊質(zhì)感，其表面可以是網(wǎng)紋面、錘紋面、巖礁面、隆凸面等多種形式?，F(xiàn)在，大部分加工過程可以使用劈石機(jī)、自動(dòng)錘鑿機(jī)、自動(dòng)噴砂機(jī)等完成。
6. 噴砂 ——用砂和水的高壓射流將砂子噴到石材上，形成有光澤但不光滑的表面。
7. 其他特殊加工——現(xiàn)代的機(jī)械技術(shù)為石板的加工提供了更多的可能性，除了上述基本方法外還有一些根據(jù)設(shè)計(jì)意圖產(chǎn)生的特殊的加工方法，如在拋光石材上局部燒毛作出光面毛面相接的效果，在石材上鉆孔產(chǎn)生類似于穿孔鋁板既透非透的特殊效果……，基本上可以說“只有想不到，沒有做不到”。
粗磨原板/燒毛/拋光
拋光后的隨機(jī)鏨鑿/拋光啞光相間/機(jī)刨紋理
機(jī)刨紋理/凸凹紋理（盲道石）/手工紋理/蘑菇石
對(duì)于砂巖及板巖，由于其表面的天然紋理，一般外露面為自然劈開或磨平顯示出自然本色而無需再加工，背面則可直接鋸平也可采用自然劈開狀態(tài)；
大理石具有優(yōu)美的紋理，一般均采用拋光、啞光的表面處理以顯示出其花紋，而不會(huì)采用燒毛工藝隱藏其優(yōu)點(diǎn)；
而花崗石因?yàn)榇蟛糠制贩N均無美麗的花紋則可采用上述所有方法。
不同品種、不同色彩、不同紋理、不同的加工方法以及不同的設(shè)計(jì)方法可以創(chuàng)造出多樣性的石材墻面。
拋光石材根據(jù)拋光度不同常具有鏡面反射的效果；啞光石材則由于光線漫反射而具有遠(yuǎn)看柔和、手摸平滑的特點(diǎn)；燒毛石材由于主要靠大色調(diào)及設(shè)計(jì)顯示效果，因此可以采用價(jià)格低廉的品種達(dá)到超值的效果；條紋狀凸凹紋理的石材顯現(xiàn)出不同于平板石材的質(zhì)感肌理；大塊剁斧石則能顯示出堅(jiān)固、敦實(shí)、厚重的歷史感。
不同的建筑師對(duì)于石材的運(yùn)用有不同的偏好及著眼點(diǎn)，如貝聿銘的許多作品特別偏愛選擇米黃色系的意大利羅馬洞石，且設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)墻面的整體效果而對(duì)于石材墻面細(xì)節(jié)表現(xiàn)的關(guān)注相對(duì)較少；馬里奧·博塔的石板墻面則常延續(xù)其磚建筑中一貫的條紋狀肌理；德國(guó)建筑師約瑟夫·保羅·克萊胡斯（Josef Paul Kleihues）則通過石材的構(gòu)造裝飾顯示出其自身特色……。建筑師應(yīng)根據(jù)不同的建筑需求、自己的敏感點(diǎn)等選擇不同的解決方案。
拋光石材的反光性
將色澤較為單一、質(zhì)地更為致密的花崗石進(jìn)行高度拋光后可以達(dá)到反射圖像（反光）的效果。
美國(guó)華盛頓越戰(zhàn)紀(jì)念碑（1982）中黑色拋光花崗石的應(yīng)用
建筑師：林瓔（Maya Ying Lin）
拋光的大理石更能展現(xiàn)自身的花紋，因此實(shí)際應(yīng)用中絕大部分的大理石均采用拋光處理。受紋理影響，雖然反光能力強(qiáng)，但反射圖案較差。
密斯.凡德羅巴塞羅那館中拋光大理石墻面
高反光度的拋光石材自潔性更好，讓人感覺更為干凈、高貴。
石材的透光性
石材常被加工成薄片用于室內(nèi)燈箱以產(chǎn)生有紋理的透光效果。
為了透光，除了透光性相對(duì)較好的少數(shù)品種外，石板一般較薄，考慮到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，板材大小受到一定的限制。為增強(qiáng)薄板的強(qiáng)度、減輕其重量、增加透光度，采用超薄石材作面板，和透明基料如鋼化或夾膠玻璃粘結(jié)在一起形成透光的復(fù)合板便成為一個(gè)有效的解決方案。這種加工方式大幅增加了透光石板的可用品種數(shù)量，突破了天然材料的限制。這種板材不但可以用于室內(nèi)，同樣可以用于室外，產(chǎn)生意想不到的效果。
這種透光的板材除具有石材復(fù)合板固有的優(yōu)點(diǎn)外，另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是用于室外條件時(shí)一般將玻璃面置于面臨室外的一面，石材的花紋清晰可見，同時(shí)又可以避免天然石材特別是大理石在室外惡劣環(huán)境中的污染腐蝕，更加易于清理維護(hù)，提高外墻的耐候性及耐久性。
透光石在室內(nèi)的應(yīng)用
戈登.邦夏（(Gordon Bunshaft，SOM事務(wù)所建筑師）設(shè)計(jì)的美國(guó)耶魯大學(xué)貝克特珍本圖書館（1963）
透光石外墻形成如同寶盒的、保護(hù)內(nèi)層的外罩，光影效果令人驚艷。
受當(dāng)年技術(shù)的限制，石材厚度還較厚，透光性還未達(dá)到更好的程度。但根據(jù)當(dāng)時(shí)技術(shù)產(chǎn)生的固定構(gòu)造卻產(chǎn)生了遠(yuǎn)超當(dāng)代幕墻形式的效果，將功能性與裝飾性完美地統(tǒng)一起來。
隈研吾設(shè)計(jì)的日本大阪LVMH總部大樓（2004）
將4mm的瑪瑙石薄片復(fù)合在兩片玻璃中形成的特殊夾層玻璃，由于更薄透光效果更好，強(qiáng)度也能得到保證，這也是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。
后續(xù)內(nèi)容敬請(qǐng)期待《石材及石板幕墻（二）》
本文作者褚智勇，東南大學(xué)建筑系工學(xué)學(xué)士，北京建筑工程學(xué)院建筑學(xué)碩士，教授級(jí)高級(jí)建筑師，一級(jí)注冊(cè)建筑師，現(xiàn)任教于北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院。曾著有建筑材料與構(gòu)造類暢銷書《建筑設(shè)計(jì)的材料語(yǔ)言》。
予人玫瑰，手有余香……如認(rèn)可本文價(jià)值，請(qǐng)轉(zhuǎn)發(fā)給更多需要的人士！
“建材U選”網(wǎng)站：www.tjmbc.cn
聯(lián)系郵箱：SERVICE@BML365.COM
微信服務(wù)號(hào)：BML365 QQ:1601990015
所有未注明的建筑實(shí)景照片及文字版權(quán)屬“建構(gòu)物語(yǔ)”所有
0/250
微信號(hào)：建構(gòu)物語(yǔ)
手機(jī)端網(wǎng)站
