天然石材幕墙色差控制方法

天然石材幕墙色差控制方法

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。

1 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。

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。石材研习社ID:stone5A

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。

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。

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。

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。石材研习社ID:stone5A

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。

（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。

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。石材研习社ID:stone5A

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。

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。石材研习社ID:stone5A

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”。

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。石材研习社ID:stone5A

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。

作者：姜军辉

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