也許人類自從有了建造的欲望,就開(kāi)始和石材有了不解之緣,石材裝飾材料很早就被應(yīng)用于建筑空間中,因?yàn)槠淙菀撰@得,堅(jiān)固耐用、美觀、華麗和高貴,在建筑中應(yīng)用日趨廣泛。建筑裝飾石材包括天然石材和人工石材兩種。天然石材是一種具有悠久歷史的建筑材料,河北趙州橋和意大利比薩斜塔都是天然石材建造的。天然石材具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐久等優(yōu)良的物質(zhì)力學(xué)性質(zhì);而天然石材經(jīng)表面處理表現(xiàn)出美麗的色彩和紋理,又具有較佳的裝飾性。然而從20年代80起,人造石的出現(xiàn)使裝飾用石材的家族更加的龐大,石材的加工制作的工藝越來(lái)越先進(jìn),石材在裝飾中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

一、石材類裝飾材料的來(lái)源

(一)、天然石材的來(lái)源

天然石材來(lái)源自巖石,各種造巖礦物在不同的物質(zhì)條件下,形成不同的巖石類型,通?？煞譃槿箢?即火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖。

1.火成巖(巖漿巖)

火成巖是地殼內(nèi)部巖漿冷卻凝固而成的巖石,是組成地殼的主要巖石,按地殼質(zhì)量計(jì)量,火成巖占89%。由于巖漿冷卻條件不同,所形成的巖石具有不同的結(jié)構(gòu)性質(zhì),根據(jù)巖漿冷卻條火成巖分為三類:深成巖、噴出巖和火山巖。

2.沉積巖(舊稱水成巖)

沉積巖是露出地表的各種巖石(火成巖、變質(zhì)巖及早期形成的沉積巖),在外力作用下,經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、成巖四個(gè)階段,在地表及地下不太深的地方形成的巖石。其主要特征是呈層狀,外觀多層理和含有動(dòng)、植物化石。沉積巖中的所含礦產(chǎn)極為豐富,有煤、石油、錳、鐵、鋁、磷、石灰石和鹽巖等。沉積巖僅占地殼質(zhì)量的5%,但其分布極廣,約占地殼表面積的75%,因此,它是一種重要的巖石。建筑中常用的沉積巖有石灰?guī)r、砂巖和碎屑石等。

3.變質(zhì)巖

變質(zhì)巖是地殼中原有的巖石(包括火成巖、沉積巖和早先生成的變質(zhì)巖),由于巖漿活動(dòng)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,原巖變質(zhì)(再結(jié)晶,使礦物成分、結(jié)構(gòu)等發(fā)生改變)而形成的新巖石。一般,由火成巖變質(zhì)成的稱為正變質(zhì)巖,由沉積巖變質(zhì)成的稱副變質(zhì)巖。按地殼質(zhì)量計(jì),變質(zhì)巖占65%。

建筑中常用的變質(zhì)巖有大理巖、石英巖和片麻巖等。

二、石質(zhì)類裝飾材料的分類

(一).建筑裝飾石材的分類:

1 . 天然大理石

(1).天然大理石的組成特點(diǎn):

天然大理石是一種變質(zhì)巖,它是由石灰?guī)r、白云巖、方解石、蛇紋石等在高溫、高壓作用下變質(zhì)而生成,其結(jié)晶主要由方解石和白云石組成,主要成分是碳酸鈣,其含量約為50%-75% ,呈弱堿性。有的大理石含有一定量的二氧化硅,有的不含有二氧化硅。顆粒細(xì)膩(指碳酸鈣),表面條紋分布一般較不規(guī)則,硬度較低。

(2).天然大理石的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)特點(diǎn):

①.大理巖多呈細(xì)晶粒結(jié)構(gòu),屬塊狀結(jié)構(gòu)

②.體積密度大

③.抗壓強(qiáng)度高

④.吸水率低

⑤.莫氏硬度3—4級(jí),較易于雕琢、磨光

⑥.雜質(zhì)少,堅(jiān)固耐久

⑦.紋理細(xì)密、豐富,色彩、圖案多樣可開(kāi)光性強(qiáng)

⑧.抗風(fēng)化能力差(少數(shù)的大理石抗風(fēng)化能力強(qiáng),如:漢白玉、艾葉青等)

(3)天然大理石的具體分類: 

A類:優(yōu)質(zhì)的大理石,具有相同的、極好的加工品質(zhì),不含雜質(zhì)和氣孔。 

B類:特征接近前一類大理石,但加工品質(zhì)比前者略差;有天然瑕疵;需要進(jìn)行小量分離、膠粘和填充。 

C類:加工品質(zhì)存在一些差異;瑕疵、氣孔、紋理斷裂較為常見(jiàn)。修補(bǔ)這些差異的難度中等,通過(guò)分離、膠粘、填充或者加固這些方法中的一種或者多種即可實(shí)現(xiàn)。 

D類:特征與C類大理石的相似,但是它含有的天然瑕疵更多,加工品質(zhì)的差異最大,需要同一種方法進(jìn)行多次表面處理。這類大理石連累了許多色彩豐富的石材,他們具有很好的裝飾價(jià)值。

(4)、主要品種

中國(guó)大理石資源廣博、品種豐富,有云南、山東、四川、安徽、福建、廣東、遼寧、湖北、北京等二十多個(gè)省市盛產(chǎn)近400個(gè)品種的大理石,其中最值得一提的是云南大理石

云南是大理石之鄉(xiāng),其石材以品種多樣、石質(zhì)細(xì)膩、光澤柔滑、圖案獨(dú)特而聞名,目前主要有云灰、白色和彩花三種大理石

2.花崗石(麻石)

(1).天然花崗的特點(diǎn):

天然花岡石的主要成分為酸性物質(zhì),質(zhì)地硬,屬硬石材,密度為2500 Kg/m 3～2700 Kg/m 3,常呈現(xiàn)均粒斑紋及發(fā)光云母顆粒,其結(jié)構(gòu)致密,抗壓強(qiáng)度高,吸水率小于0.75%,材質(zhì)堅(jiān)硬,具有耐磨、耐火、耐大氣及化學(xué)介質(zhì)侵蝕、不易風(fēng)化、耐腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)。天然花岡石經(jīng)加工磨光后,石材的花紋晶粒細(xì)小,云母與石英細(xì)晶分散其中,形成亮光閃爍、色澤深淺有變化、斑點(diǎn)花紋美麗的裝飾效果,適合于外墻、柱面等的裝飾。

(2).天然花崗石主要品種:

1) .剁斧板材  石材表面經(jīng)手剁斧加工,表面粗糙,呈有規(guī)則的條狀斧紋。剁斧板材表面的質(zhì)感粗獷大方,多用于建筑外墻、防滑地面等。

2) .機(jī)刨板材   石材表面被機(jī)械刨成較為平整的表面,有較規(guī)則的刨切紋,用途與剁斧板材一致。

3) .粗磨板材  石材表面經(jīng)過(guò)粗磨,表面較光整沒(méi)有光澤,多用于裝飾需要柔光效果的墻面、基座和紀(jì)念碑等。

4) 磨光板材  石材經(jīng)精細(xì)加工,表面光潔,材質(zhì)的晶體紋理清晰,顏色絢麗,多用于室內(nèi)外地面、墻面、立柱等處的裝飾。

(3)、主要品種

我國(guó)的花崗巖同樣資源同樣蘊(yùn)藏豐富,品種繁多。有四川、山東、廣東、河南、江西、山西、湖南等十多個(gè)省市盛產(chǎn)100多個(gè)優(yōu)秀的花崗巖品種。

如:江西的石棉紅,山東的濟(jì)南青,廣東的中山玉,江西的豆綠,河南的菊花青、云里梅,山西的貴妃紅、麻點(diǎn)白等。

世界上有許多國(guó)家盛產(chǎn)好的花崗巖品種。如:意大利的石灰華、維羅納紅、卡拉臘白等。

三、建筑石材的應(yīng)用

 在眾多材料的貢獻(xiàn)中,石材是非常特殊的,無(wú)論是在遠(yuǎn)古時(shí)代還是在當(dāng)今的文明社會(huì),從數(shù)萬(wàn)年前的原始人山石洞穴到二十一世紀(jì)文明人的生活空間,石材一直是建筑、裝飾中最常用的材料之一,很少有其他材質(zhì)能象石材一樣有著幾萬(wàn)年甚至幾百萬(wàn)年的生成史及如此長(zhǎng)久的使用史。

石材的應(yīng)用應(yīng)該追溯到人類的起源時(shí)代,當(dāng)時(shí)的人們就已經(jīng)學(xué)會(huì)了用石材類作為一個(gè)攻擊生存的武器。石材的堅(jiān)硬、優(yōu)良的性能和豐富的蘊(yùn)藏,被各個(gè)歷史時(shí)期的人們所青睞。作為一種建筑材料,石材承受了千百年來(lái)風(fēng)雨的沖洗淋刷,但依然屹立。如今,還保留著許多石材建筑。

現(xiàn)如今,石材不僅僅運(yùn)用于建筑之中,還作為一種裝飾裝扮著我們的生活空間。石材應(yīng)用于我們生活的方方面面,像石材類地板、衛(wèi)生間防滑地磚、漢白玉的浴缸、大理石修砌的建筑外立面等。

(一) 、石材在古代的應(yīng)用

世界很多歷史時(shí)期中,石材作為一種常見(jiàn)的裝飾材料卻給人類帶來(lái)了非同一般的裝飾與建筑藝術(shù)。各個(gè)歷史時(shí)期中的石雕、玉雕、石器以及各種建筑用石材,由此可見(jiàn)石材扮演著非比尋常的作用。

西方歷史中,運(yùn)用石材作為基礎(chǔ)材料是西方古建筑的主流。并且石不但是重要的建筑語(yǔ)言,更是藝術(shù)表達(dá)的重要載體。藝術(shù)家依據(jù)主題及表現(xiàn)手法的需要選擇不同的石料。傳統(tǒng)建筑中大量出現(xiàn)的石雕塑像、石鑲嵌壁畫以及豐富的窗飾、柱飾更使石的使用呈現(xiàn)多彩的面貌。

中國(guó)的古代建筑中木材是一種主流的建筑基礎(chǔ)材料,石材多作為橋梁、裝飾性形象、雕塑、以及作為一種地面的基石。還有一個(gè)重要的應(yīng)用是宗教中的應(yīng)用,例如敦煌石窟等。

中國(guó)古代運(yùn)用石材建造的趙州橋,建造在隋朝大業(yè)年間,由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建造。雖然經(jīng)歷了這么多年風(fēng)雨的腐蝕沖刷,但是趙州橋依然是保存完善。

(二)、石材在現(xiàn)代空間的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑中石改變著形態(tài)卻更具豐富面貌。認(rèn)識(shí)到石材的合理開(kāi)發(fā)利用和不可再生性,人類開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用各種加工石材的技術(shù)以達(dá)到預(yù)期目的。瓷磚、陶磚、人造石、石粉、馬賽克……這些新型建材都以石為母體,又在各自的分支中不斷推陳出圖為人民大會(huì)堂湖北廳,地面和墻面都鋪滿了石材,使這個(gè)空間顯得富麗堂皇。

北京西苑飯店餐廳背景墻的石材很有特色,古韻十足。西苑飯店所用的石材有碧桂園、綠玉石、白玉石、海紋玉等。

北京廣西大廈的大堂地面用的是石材水刀拼花來(lái)裝飾,組成的圖案多變化,富有動(dòng)感。

廣西大廈的衛(wèi)生間地面使用的是黃底金線石材,進(jìn)口大理石。此外,天然石材做衛(wèi)生間的地面、墻面以及臺(tái)面板。整天色調(diào)黃色為主,臺(tái)面板使用的是黑底金線,與墻面的黑色石材正好相呼應(yīng),整天效果統(tǒng)一而又富有變化,不過(guò)與非常的死板。

廣州國(guó)際信托大廈用的雪花白對(duì)花,所謂雪花白對(duì)花就是同一塊石板對(duì)剖之后往兩邊展開(kāi),所得兩片薄板能夠鏡像般地相似,它給人一種的不同凡響的鏡像視覺(jué)沖擊力,彰顯石之高貴、優(yōu)雅。廣州國(guó)際信托大廈大面積在墻面運(yùn)用雪花白對(duì)花,大氣凝重。

四、石材幕墻的構(gòu)造原理

(一)、石材幕墻材料

1)石材:設(shè)計(jì)要求,確定石材的品種、顏色、花紋和尺寸規(guī)格 

2)骨架及連接材料:

石材幕墻的骨架形式目前廣泛采用的是鋁合金型材型 ,層高較大的樓層常常采用鋼型材。 

鋼龍骨、連接件(角碼)等鋼材必須做防腐處理(鍍鋅或防銹漆); 

3)輔助材料

合成樹脂膠粘劑:用于粘貼石材要求具有防水和耐老化性能。

防水膠泥:用于密封連接件。

嵌縫膏:用于嵌填石材接縫。

(二)石材幕墻的連接形式

1、綁扎固定灌漿法(傳統(tǒng)) 

2、鋼銷式連接

鋼銷式連接是最早采用的連接方式,它通常在石板上下邊鉆直徑7-8mm的圓孔,插入直徑5-6mm的不銹鋼銷,鋼銷孔內(nèi)注入大理石膠,鋼銷連接不銹鋼板,不銹鋼板用螺栓與橫梁連接。 

3、短槽式連接(托板式)

短槽式連接是將鋼銷式連接的圓孔改為有效長(zhǎng)度為100mm的溝槽,將鋼銷改為80mm寬的掛鉤板。

4、通槽式連接

是在石板上下邊開(kāi)有通長(zhǎng)的槽口,由通長(zhǎng)的掛板拉結(jié)。槽口深17-22 mm,寬6-7 mm,掛板深入槽15mm。

5、干掛件連接

6、背栓式連接

背栓式連接是在石材背面開(kāi)背栓孔,將背栓植入背栓孔后在背栓上安裝連接件,用連接件將石材與幕墻結(jié)構(gòu)體系連接。 

五、天然石材的實(shí)例應(yīng)用

1、日本青年建筑師隈巖吾(KengoKuma)在其一系列的作品中,不斷嘗試對(duì)于木材、紙、竹子、石材甚至塑料的創(chuàng)新運(yùn)用,通過(guò)對(duì)這些并不多見(jiàn)的技術(shù)的不斷實(shí)驗(yàn)和嘗試,建筑師成功地塑造了其在建筑材料使用上的國(guó)際聲譽(yù),技術(shù)服務(wù)于藝術(shù)并且表達(dá)著藝術(shù)。在其石材美術(shù)館作品中,通過(guò)和白井石材這一石材業(yè)主的溝通,得知了石材可以比較輕松地加工成格柵,建筑最后采用組長(zhǎng)1500 mm,截面是40 mm×150 mm的蘆野石做格柵,并通過(guò)間距1500mm的帶鋸齒形溝槽的石柱固定,形成了獨(dú)特的外墻肌理和遮陽(yáng)效果.而且,該建筑還采用了厚度僅6 mm的透光大理石,產(chǎn)生了獨(dú)特的光影和空間效果。

2、在瑞士St pius(1996)教堂設(shè)計(jì)中,建筑師Franz Fueg就嘗試著用透明石材創(chuàng)造教堂內(nèi)部神秘的空間效果,教堂外墻由灰色的尺寸1. 5 m和1 m,厚度是28 mm的大理石板構(gòu)成,板材自身由鋼柱支撐,光線可以穿過(guò)大理石落到室內(nèi),形成朦朧而又有石材紋理的特殊光影效果,同時(shí)反映著四季和周邊景色的不斷變化。

3、建筑師倫佐?皮亞諾和工程師彼得?懷斯合作設(shè)計(jì)的意大利教士朝圣教堂(Padre Pio Pilgrim-age),利用了當(dāng)?shù)氐氖牟⒉捎昧撕髲埑兄剡@一石材運(yùn)用的新技術(shù),形成了45m跨度的石拱結(jié)構(gòu),創(chuàng)造了石材跨度的歷史之最.而整個(gè)建造過(guò)程也是石材開(kāi)采、工廠加工、施工過(guò)程一系列的高新技術(shù)的運(yùn)用成果,將石材的性能發(fā)揮到了極致。

六、結(jié)語(yǔ)

就像阿特金斯(Atkins)和巴格納爾(Bage-nal)指出的那樣:偉大的建筑流派總是與精良的材料一起誕生,而每一棟較重要的建筑都對(duì)應(yīng)著一采石場(chǎng)(制磚廠)或一片缺失的森林.經(jīng)典的石材建筑也有這種唇齒相依的依賴關(guān)系,帕提儂對(duì)應(yīng)的是潘泰列孔山,而故宮中大量的優(yōu)質(zhì)漢白玉來(lái)源于西郊房山的大石窩和門頭溝的清白口。

隨著全球?qū)τ谏鷳B(tài)和可持續(xù)發(fā)展的追求,倡導(dǎo)綠色建材成為大勢(shì)所趨,在盛產(chǎn)石材的地域大力推廣石材建筑,正符合這一要求.從石材開(kāi)采、加工運(yùn)用中的材料消耗、到減少放射污染、再到如何實(shí)現(xiàn)石材的有機(jī)更新都成為新的研究課題,對(duì)石材的可持續(xù)利用必將成為未來(lái)建筑藝術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)。

而中國(guó)建筑要想實(shí)現(xiàn)從數(shù)量到質(zhì)量的根本轉(zhuǎn)變,必須在提高建筑技術(shù)整體水平的同時(shí),提高建筑師創(chuàng)造性運(yùn)用技術(shù)的能力,二者缺一不可。相信隨著石材加工工藝的變化和建筑觀念的更新,中國(guó)建筑一定會(huì)有更多的石材建筑精品出現(xiàn)。