一、石材的特性
做为外围护结构的石材幕墙,它不承受主体结构的荷载,但它处于建筑物的外表面,除承受本身自重外,还要承受风荷载,地震作用和温度变化作用的影响,因此要求石材必须安全可靠。对石材的性能、质量要求包括:抗压强度、抗折强度、抗弯强度、硬度、耐磨性、抗冻性、耐火性、可加工性等。玻璃幕墙、铝板幕墙所用不同种类的玻璃和铝板其材料均为工业产品,是经加工生产出来,而石材幕墙用的石材是自然形成的,天然石头由山上开采下来,它的重要性能取决于矿物成份和结构,但取样测试出的上述一系列性能,每块试样均有差别,不如工业品那样差别小。由于取材面的不同,所测性能也不会完全一致。何况一座山上取成百上千块石材。应该理解,天然产品和工业产品取材检测结果其代表性是有明显的差别。
一般用于建筑石材大致为二种:一种为花岗石 ,一种为大理石 。花岗石由于抗压强度较大理石大,多用于墙面、基座、地面、台阶等。大理石多用于室内装饰。
花岗石、大理石、均属于脆性材料,具有天然石材的不均匀性,石材的晶体间有肉眼看不见的空隙,属于多孔材料,吸水、吸油性强,较易被污染,强性摩擦产生粉尘,抗火性差,在大火燃烧中石板爆裂。
花岗石、大理石均包括十几个品种,花岗石的抗压强度为100-210MPa左右 ,抗折强度为9-23MPa左右,质量密度2600一2800公斤/米3;大理石抗压强度60一180MPa左右,抗折强度6-20左右,质量密度近似花岗石。
石材为天然材料,其力学性能、离散性大,即使同一产地的石材性质也有差距,方向性强,为了真正掌握其性能,应分段取样。在石材中有很多明显和隐形的裂缝,随时间推移会有新发展,石板重量大,约为玻璃重量的5倍,铝板的8倍,固定相对困难;何况又是脆性材料,所以要对石材有一认真的认识,对石材幕墙必须精心设计,精心施工,要保证工程质量和人民生命财产的安全。
二、石材幕墙的施工
I、选材:根据设计要求,确定石材的品种、颜色、花纹和尺寸规格,并严格控制,检查其抗折、抗拉及抗压强度,吸水率,耐冻融循环性能。石材进场拆包后要每块检查,是否有破碎、缺棱角、缺边、变色、局部污染、表面洼坑、麻点、明暗裂缝、有无风化以及进行边角垂直和平整度测量,对存在明显上述缺陷或隐伤的要选出。
Ⅱ、石材幕墙的联结设计
石材幕墙为确保石板不坠落,不危害人民生命财产的安全,石板幕墙的设计关键在于石板与构件联结方案设计,还要考虑如何吸收幕墙框格构件安装难以控制的偏差,从而保证质量,联结设计施工有以下几个方案:
1、水泥粘贴法:这是最早的一种方法, 就是在楼的最低层用水泥沙浆把石板粘贴在墙面上,安全性很差,现基本不在使用。
2、干挂法
(1)钢销联结法:以靠钢销受力并传递,销孔处应力比较集中, 在应力集中处易产生石材局部碎裂。施工简单,联结件多为铁件(或镀锌)价钱便宜,耐牢度差,耐磨蚀性能差,抗震性能差,适用于小块(1平方米以下),适用于低层十米以下建筑。
(2)背栓法:在石板背部打四个圆槽,由四个金属圆柱头插入联结 ,圆柱头应该用不锈钢件,有的采用镀锌钢件,柱头在圆槽中张开,四个柱头把石板固定在空中,要承受石板自重和风压。石板幕墙因每时每刻都受正负不同压力的变化,石板随时在振动,楼层越高石板幕墙的晃动越明显。金属柱头在石板的圆槽内要产生磨擦,圆槽会磨大,因此在槽内以前加环氧树脂,由于环氧树脂过硬,现改用硅酮耐侯胶。由于一整块石板只靠四个圆柱头联结,抗震性能差,适用于十层以下低层建筑使用。现在有不少单位常用背栓法联结,有的还用于高层这很危险。
(3)短槽联结法:短槽联结是靠弧形面接触受力, 应力比较分散,联结件多为不锈钢件,适用于低层建筑。
(4)通槽联结法:它是靠通槽接触受力件,受力状态较好,通槽联结件采用不锈钢板。
(5)复合联结法:复合联结法是在石材板块边缘联结处, 既采用通槽联结,同时在石材背面又用结构胶粘结,故称复合联结法,它又分二边复合结构式和四边复合结构式。它受力状态良好,适用于十米以上高层建筑。有人认为二十米以上高度的石材幕墙应选用复合联结法,本人认为,为了安全应在十米最多十五米以上 ,就应选用复合联结法,为了安全保守一点好 。一平方米的一块石板厚度在2.5-3.0厘米,重量约70公斤左右,若从十米高度落下砸着人也受不了。
三、石材幕墙施工中应注意的几个问题
I、挂勾法联结石材,不能采取硬性装配,即金属挂件(不锈钢)不能直接和石材挂结, 因为石材抗剪性能很差,如果加工的石材槽位不标准,会出现石材局部应力过大,有可能出现石材槽位崩裂现象。另外,石材和金属挂件的线膨胀系数差异较大,如果采用硬性装配,在温差变化较大时,金属挂件的膨胀力也会挤压崩裂石材槽位。为了能达到柔性装配,在石槽内原来充填环氧树脂,橡胶皮。环氧树脂过硬,消除热应力不理想,橡胶皮的放置不均可使石材局部受力不平衡,无法很好的消化金属和石材间的温度差异变位,地震平面变形的变位和应力 。最好的填充物为无污染的硅酮耐候胶(石材硅酮耐候胶) 。硅酮耐候密封胶的污染性要考虑,因为石材的多孔性,容易使带硅油较高的耐候胶对石材产生污染和渗透,使石材表面颜色变深,一定要用石材专用的低硅油耐候胶。
Ⅱ、干挂石材要考虑地震平面变形,石材和板材之间变位,要预留足够的胶缝来消化这个变位。一般不小于6mm。如石材板面过大,应考虑加大。
Ⅲ、用硅酮结构胶粘结花岗岩,有四个不利因素:多孔性、粉尘性、天然石材的不均匀性和污染性。
多孔性在石材表面上加涂底漆来封孔(要做结构胶的粘接性能试验),然后再用石材结构胶粘结。粉尘性是靠施工单位去处理,处理起来较难控制,处理不好就会出现问题。最大的问题是石材的不均匀性,结构胶很难满足无法控制的因数和变数。单纯用结构胶粘结的装配方法固定,危险性较大,建议不能用全隐的做法。
Ⅳ、复合式是挂勾法和结构装配相结合的方法,是一种较好的联结方法,石材除挂勾外,石材背面用硅酮结构胶和铝材粘结,也有个别用环氧树脂来粘结的,环氧树脂在石材背面不受紫外线照射,对耐老化没什么影响,但环氧树脂很硬,弹性很差,无法很好的消化联结体的温差变位和地震平面变形的变位和应力。从强度和弹性良好的结合来考虑,还是硅酮结构胶为最合适。为了防止结构胶石材的污染,必须用做低硅油性结构胶以免硅油渗透石材,使石材表面渗透部分变色。也只有复合式联结法,可用于十米以上高层石材幕墙的施工,安全系数大一点,危险性小一点。
从天然石材的本来性能以及加工方法来看,对石材幕墙要求是严格的,设计计算在这里没谈,具体施工要求将来要依石材幕墙标准为准,我认为石材由于是天然产物,在性能要求制作安装均带来很多变数很多难题。尤其用在高层建筑,石材幕墙的安全性,值得我们特别注意,我们即要做出美观大方的石材幕墙又要保证安全,从选材到施工,做到万无一失。否则,将会造成不堪想象的后果。当时也许不会造成危险,几年后、几十年后都不能有半点差错,因此不仅要求对整个石材幕墙要求很严,而且要对每一块石板都要一丝不苟。
石材幕墙石材表面效果现在可以用其它方法取得,如用铝板表面喷涂或辊涂出石材效果,彩釉玻璃也可以得到石材表面效果。是否是一定要价格昂贵,危险性较大的石材用在高层或超高层墙面。希望用户,设计师考虑