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2018-11-26 10:50:39 | 分类:默认分类 | 标签:

提要:石材是天然形成的幕墙材料,同色系同种石材也会存在着颜色差别。本文通过对幕墙用石材的了解,介绍石材色差的控制手段,从设计、矿山开采、加工工艺到石材幕墙安装与防护做了比较详尽的介绍,力求石材幕墙色差减少到最小程度,达到人们对高档幕墙装饰材料的要求。
目前,建筑幕墙按照面板材料来区分,基本上分为石材幕墙玻璃幕墙金属板幕墙三种形式。石材幕墙具有稳重大气的特点,丰富的自然色彩、优异的物理性能、安装相对简单、制作成本低廉等是其它材料无法比拟的,在建筑幕墙行业越来越多地被用户采纳。
  建筑幕墙的石材主要是天然花岗岩石材,色质的好坏由石材内部晶体结构及所含色素离子所决定的。组成石材的不同矿物质所形成的先后顺序不同影响石材颜色的变化,这就是通常所说的“色差”。石材色差问题,是幕墙行业急需解决的,但也是难以完全办到的,天然形成的材料,具有很大的不确定性,不以人的想法和意志构成的。因此我们做不到完全改变石材的色质,但我们有办法控制石材的色差,达到人们可以理解与接受的程度。
   石材反差设计
  石材幕墙选用石材分为不同色系石材、相同色系石材。
  不同色系的石材是指幕墙设计时选用完全不同的结构及特征,颜色成分不同或差异很大的石材,一般做装饰带、突出局部结构特征、人为色彩搭配而采用不同的石材。
  相同色系石材,是指相同的结构及特征,颜色成分相同或近似的一类石材。我们通常所说的石材“色差”就是指相同色系的石材,色质出现比较明显、肉眼可观的不同色质或明显不同的纹理。
  1.1  采用颜色反差大的石材
  我们知道,石材包含不同的元素,不同元素构成的晶体之间大小不均匀,相同色系也好,不同色系也好,天然的石材没有完全相同的色质、纹理与晶格。从图1中我们可以看到,越是比较大的石材花纹,本身的颜色就越不均匀,往往幕墙设计时就是抓住这一颜色反差大的特点,靠这种反差设计来消除石材的视觉“色差”。因为这种石材即使是同一矿脉、同一山系、同一坑口,生产出来的每一块石材上,均出现比较大的花纹、色调,不会给人“清一色”的感觉。

天然石材幕墙色差控制方法

  石材本身反差大的石材,尽管可以不在意色差问题,但是由于其色调本身原因,大面积室外幕墙采用比较少,不被社会所认可,室内装饰采用比较多些。  1.2  采用不同颜色(或加工工艺)石材搭配设计  在幕墙设计中,为了体现建筑的层次,变幻节奏,增加幕墙装饰的完美性,设计师有时会采用几种不同颜色的石材进行搭配设计,比如层间设计装饰带,人为进行色彩搭配,或采用不同的加工工艺。也有的采用小块石材多网格线条,减轻石材色差效果,见图2。

天然石材幕墙色差控制方法

  还有的在幕墙设计时,采用不同造型与加工工艺的石材,见图3。这样根据石材幕墙结构的变化,层次光线被打乱,泛光变幻,这样即使石材有色差,由于石材每个小单元面的面积变小,石材色差好控制外,还可以通过光线折射不同角度,减少视觉色差,这一点得到了设计师的普遍认可,但是由于石材加工安装难度增加,成本提高,不是任何幕墙都是可以采用的方案。

天然石材幕墙色差控制方法

  1.3  不同材料幕墙与石材幕墙结合设计  在幕墙设计中,虽然石材幕墙与玻璃幕墙、金属板(铝板)幕墙在系统设计、安装结构上有很大不同,但是,一个建筑往往是多种幕墙的组合体,无法在设计中进行“楚河汉界”将幕墙种类在设计中区分开来,设计时必须统筹系统考虑。在图4中,左右向中部135°转角位置是铝板柱子与层间铝板装饰,两侧立面是石材与玻璃幕墙(窗)的结合。这样我们看到不同材料的幕墙是一个完整的整体,但是这种不同的幕墙已将其它材料幕墙进行分隔,石材幕墙基本上是条(带)状,减少正面大面积石材幕墙,石材色差控制起来难度减小。

天然石材幕墙色差控制方法

  石材幕墙设计中,往往选取什么种类幕墙,石材表面如何处理,幕墙设计师的意见还不占据主导地位,但是设计师结合自己的经验与水平,提出合理的意见,还是得到认可的。2  石材矿料选择与控制  幕墙用石材,大多数是天然花岗岩,花岗石石料得靠山上采矿,所以矿料控制是石材幕墙色差控制的第一关。  2.1  石材开采品质控制  石料开采坑口分三个层次,每个层次石材是不一样的。但是过渡层与基岩层而是没有明显接线可分的。见图5。

天然石材幕墙色差控制方法

  (1)山体表层  山体表层是石材山体表面土层、风化层、碎石层;这一层面石材除了做填充、铺路外,碎石除了粉碎做混凝土沙石外,是不能用于其它建筑上的。  (2)过渡层  过渡层石材由于晶体出于山体表层之下,石材处于“疏松”状态,石材抗拉强度在3-6kN/m2左右。由于不可避免地存在裂纹(微孔),常年出于雨(雪)水的渗透侵袭,有些金属离子被氧化,石材之间色差也比较严重,不适合做建筑石材幕墙用料。这一层的石材,一般用于路面基石、建筑基础基石等。因此,幕墙选料时就要控制好,不要将过渡层石材应用到建筑石材幕墙面料之中。  (3)基岩层  基岩层石材材质、色质相对比较稳定,一般石材的矿层之间色差变化不大。石材幕墙的面料,全部来源于矿山坑口的基岩层。  2.2 石材矿料选用  石材矿料选用不是说选取基岩层的石材就是材质、色质就是稳定的了,还要看它的脉系,看其上、下矿层的变化情况。通常我们去矿山坑口勘察,就是选定坑口内的“某一块料”,在同一山脉坑口,同一层系,选出同一“块料”,以“保证”石材的品质、色质相同,因为石材开采越往下层颜色会越变越“浅”,有可能会出现“锈石”变“霞红”,“大花”晶格变“小花”的现象。  2.3 石料开采控制  石料开采选料时,要多确定一些数量,防止石材出现残次品,加工时出现不合格品。以免因第一次选料不够,再次选料时出现色质不一致现象。  石料开采也要同期进行,尽量一次采够到位。  石料开采时要做好标记,注明石材去向,品质规格,最主要的是要注明石材开采位置顺序、方向,相邻石料按顺序编号。尤其是色差、纹理变化比较大的石料,更要注意。石材运输、储放尽量按照开采顺序摆放,以便于在工厂内按序加工。

天然石材幕墙色差控制方法

  3  石材加工控制  石材加工控制色差,就是根据不同石材表面色质的特性,石材表面采取不同的加工工艺,人为的减少石材表面色差视觉效果。  3.1  石材表面的处理方式  石材表面处理方式种类繁多,市场上石材加工表面处理不少于几十种。建筑石材幕墙由于批量较大,要求加工时间较短,装饰艺术效果要求不高,因此,根据常用幕墙用石材表面处理形式进行简单介绍。  (1)抛光面(Polished surface) :也叫磨光面或镜面,石材表面非常的平滑,高度磨光,高光泽,有镜面效果。磨光面是指表面平整,用树脂磨盘和抛光盘对石材表面进行抛光处理,使之具有镜面光泽的板材,一般的石材光度可以做到80、90度,其特点是光度高,对光的反射强,能充分地展示石材本身丰富艳丽的色彩和天然的纹理。  (2)亚光面(Matt surface):亚光面板材是一种经粗磨加工后平而不滑或用金刚石锯锯切下,没有光亮度板材,一般粗磨到120目,而不需经细磨、精磨及抛光的后几道加工,与目前较为流行的亚光家俱效果相似。  (3)机切面(Machine section):石材加工时,由切石机器自然切出而产生的石材表面效果。直接由圆盘锯砂锯或桥切机等设备切割成型,表面较粗糙,带有明显的机切纹路。机切面基本上没有产生亮度,所以比较不能体现出石材本色实际的色泽和花纹情况。(4)水洗面(Face wash):也叫水冲面,一种经高压水喷射石材表面、造成机理的处理方法。用高压水直接冲击石材表面,剥离质地较软的成分,形成独特的毛面装饰效果。  (5)火烧面(Surface fire):在花岗岩板面上,通过高温气体喷射(即火焰喷射法)加工出均匀、粗糙、色泽鲜明的表面,这种板材称为火烧板。其工作原理是利用炽热的气体火焰(火焰温度超过20000°K,气体流速为2500m/s)与石材表面接触形成的热冲击力,利用花岗石中不同矿物颗粒热胀系数的差异,当火焰喷烧时其表面部分颗粒热胀松动脱落,形成自然、凹凸度不超过1~.5mm起伏且有规律的粗饰花纹。起防滑作用、由于高温处理还可以起到抗风化的作用。这种表面主要用于室内如地板或作商业大厦的饰面。  (6)喷砂面(Sand surface):用石材喷砂机做出的一种工艺效果。可以根据石材硬度调节气流大小达到所需深浅、均匀程度。  (7)荔枝面(Litchi surface):用合金刀做成工具,人工或机器击打石材表面,使之表面粗糙,有点凹凸不平;或用凿子在表面上密密麻麻的凿出小洞,有意模仿水滴经年累月的滴在石头上的一种效果。在地面起防滑作用、在墙壁加深粗重浑厚感觉、吸光吸热、无大面积反射、还有增加立体感。  (8)菠萝面(Pineapple Face):用合金刀做成工具,人工或机器击打石材表面跳皮,使石材表面比荔枝加工更加的凹凸不平,就像菠萝的表皮一般。  (9)剁斧面(Ax surface):也叫龙眼面,用合金片做成的工具,人工或机器有规律击打石材表面跳皮,成条状。或用斧剁敲在石材表面上,形成非常密集的条状纹理,有些像龙眼表皮的效果。防滑作用。  (10)拉沟面(Groove surface tension):也称拉丝面,在石材表面上开一定的深度和宽度的沟槽,欧式柱子比较常见。  (11)蘑菇面(Mushroom noodles):一般是用人工劈凿,效果和自然劈相似,但是石材的天面却是呈中间突起四周凹陷的高原状的型状。周边清牙、尽显中间凸起自然面,使其具有丰富的立体及稳重坚固感。  从上述几种常用的幕墙石材表面处理办法中,根据光学原理我们可以了解到,石材表面处理工艺方法不同,石材表面颜色不同,比如黑色光面石材,表面毛面处理后,视觉上就是“灰色”,原有色调色度不一样了。因此,为了控制石材色差,我们在石材表面处理工艺上采取措施,色差明显的石材,就不要采用光面等反射强的表面处理形式。  同一石材表面色差由强(大)到弱(小)的顺序为:  抛光面——亚光面——机切面——水洗面——火烧面——喷砂面——荔枝面——菠萝面——剁斧面——拉沟面——蘑菇面  (仅供参考,有的处理形式效果不明显,不同的石材效果有可能也不一致)  3.2  石材加工切料方向控制  石材形成是有纹理走向的,虽然说不像树木年轮那样有规律,但随着山体走向,每一块石材结构纹理也是有方向性的。沉积岩更明显。因此,在石材矿料加工板料过程中,一定要保注意石材的切割方向问题。  见图7,不同的切削方向,石材的颜色会出现色差。

天然石材幕墙色差控制方法

  前边提到开采矿料要变顺序号,注明方向,就是保证石材切割时的同一切面在相同的纹理方向上,幕墙上相邻的石材,在同一矿料上切割或相邻矿料上切割,这样才能减小石材的色差。  3.3  石材加工批次控制  我们知道,石材幕墙用量较大,加工周期需要几个月以上的时间。一个工厂也不可能就加工一个幕墙工程的石材,中间会有穿插加工别的幕墙石材,只要满足工程上一段时间安装量就算完成一个生产批次。  那么,同一批次确定不是加工厂根据生产数量及生产紧张状态来定的,而是根据幕墙工程来定的,工程上的一个立面,或一个单元幕墙石材,或一个视觉区域内的石材,要在一个批次,同一或相近石材矿料上完成加工,并且在加工中,做好质检工作,不合格品如有异斑、孔洞、裂纹、加工缺陷等迅速剔除,以便在加工同一批次及时补救,防止过后补救石材与原石材不一致出现色差。  做好石材编号,编号中注明工程名称、石材品种规格、安装位置、订单顺序号等。  3.4  石材排版  石材排版就是将加工好的石材,根据生产批次数量、编号,在空场地内,按照幕墙安装位置顺序,进行排版,清出色差比较大或局部色斑明显的石材面板,以便于补充加工。  石材排版尽量保证同一幕墙、同一批次一次性对比检查。如果受场地限制,或批量较大,可以将第一次多加工几件(不少于10%为宜)最大规格板材,放在视觉直观位置,作为下一次排版的参照,参照石材面板作为以后每个批次的标准,直至最后批次加工成安装需要尺寸规格的面板或作为工程维修备板。  4  石材幕墙安装控制  加工厂有时并不了解幕墙工程安装情况,生产批次是根据工程提供的加工订单为依据,按照订单要求确定加工顺序。所以说,在幕墙工程安装上控制石材色差第一步就是,控制订单加工顺序。  以往确定石材加工顺序,往往都是根据立面与楼层来确定,但是这样有一个弊端。比如说,将1-5层楼确定一个加工批次,6-10层楼确定一个加工批次,那么5层楼与6层楼之间就容易产生明显的色差。  因此,我这里主要强调的是“单元”,以“单元”加工批次。比如一个建筑装饰柱,从下至上一起为一个“单元”,见图8。这样只要控制每个柱子石材色差不明显外,柱子与柱子之间有玻璃作为隔断,起到一定的“障眼法”作用,即使有色差,视觉上也不会出现很大的“反差”。

天然石材幕墙色差控制方法

  还有,以局部分割(格)单元为一个加工批次。图9中可以看出,黄色的石材幕墙既不是大面墙,也不是“四面”形式的建筑结构,而是分为N个面的建筑幕墙。因此在石材加工、排版、安装时,我们确定每一个石材幕墙“小面”作为一个石材面板加工单元,来控制石材设差。  在工地施工中,安装石材一定要根据石材位置编号进行按序安装,万不可“相同尺寸”随便安装。这也是体现一个公司或一个工程的管理水平。否则,以前所做的控制色差工作将前功尽弃。安装过程中,出现漏板、错板、损坏等,周围板安装后,在施工现场无法补救情况下,要将损坏石材或与周围石材颜色一致或接近的石材返到石材加工厂,加工厂参照配做,切不可随便代替安装。不能因为一块或几块石材出现色差影响整个幕墙效果。  5  石材防护  不同品种的天然石材内部均具有数量、大小各异的空隙,石材表面或底部的污染物,尤其是劣质石材密封胶可以通过这些空隙渗透到石材内部,形成难以去除的水斑、白华、锈迹和污渍等。  幕墙用石材多为天然花岗岩石材,品种颜色很多,其主要原因是构成其的化学成分不同,除了硅元素外,还含有许多金属元素,如钙、铜、铁、锰等,这些元素构成的物质,在幕墙安装后,容易被氧化,使幕墙石材会变色,同时在阳光紫外线照射下,石材一些结构性物质会老化,也会是石材表面褪色、自然开裂。  这就需要在幕墙石材表面进行防护处理。  石材防护材料的主要物质多为硅类(如硅酸盐、硅氧烷等)或氟树脂材料(如氟-丙烯酸酯等),硅酸盐价格较为低廉,但防水、防污、耐紫外线性能均不及后者。硅氧烷的防水性最好,但防污性不及氟素材料。氟的防污型最强,水珠效果最好,但一般防水性比硅氧烷要差一些。所以现在市场上出现了把氟素与硅烷进行接枝复合的做法,可以有效综合硅烷与氟素的长处,以满足市场的综合防护需求。  6  综述  目前行业里出现石材染色剂的办法来处理石材色差问题,这种办法受到寿命、环保等方面的质疑。如果有效地从石材幕墙各个方面,如设计、矿料开采、加工安装等环节进行层层控制,环环把关,石材色差问题就会得到控制,虽说不能得到彻底解决,但是也会收到社会认可的效果。


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