石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的研制

田永明,陳志惠,朱兆輝,王智,熊鳳鳴

(1重慶思貝肯節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司,重慶401329;2重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院重慶400045)

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的研制

田永明1,陳志惠1,朱兆輝1,王智2,熊鳳鳴1

(1重慶思貝肯節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司,重慶401329;2重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院重慶400045)

石材/陶瓷薄板飾面保溫裝飾在工程應(yīng)用中因其面密度大,其安全性受到關(guān)注,該文針對(duì)該技術(shù)難點(diǎn)研制了一種新型纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板,在介紹其構(gòu)造形式、組成材料、性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)闡述其安全性和經(jīng)濟(jì)性.通過自身結(jié)構(gòu)和安裝技術(shù)優(yōu)化,將飾面層石材/陶瓷薄板的荷載通過扣掛組件有效傳遞到基礎(chǔ)墻體確保產(chǎn)品的安全,產(chǎn)品應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng),與外墻外保溫+傳統(tǒng)石材的幕墻系統(tǒng)相比,綜合工程造價(jià)可節(jié)約30%左右.

纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板;石材/陶瓷薄板飾面;構(gòu)造形式;安全性;經(jīng)濟(jì)性

0 引言

目前,市場(chǎng)上常見的建筑外墻保溫系統(tǒng)主要有三類:外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、內(nèi)外混合保溫.外墻外保溫具有保溫效果好,既可以用于新建房屋也可以用于舊樓改造等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用[1].傳統(tǒng)的外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)存在著空鼓、開裂、滲水、脫落、施工復(fù)雜、飾面層的種類少、檔次低等諸多問題[2].保溫裝飾板將保溫和裝飾兩大系統(tǒng)合二為一,在工廠預(yù)制化生產(chǎn),施工方便快捷,耐久性好,飾面層種類豐富,可以滿足不同用戶的需求[3].市場(chǎng)上傳統(tǒng)的外墻保溫裝飾一體板復(fù)合形式單一、耐久性差,安全得不到保障,且保溫材料多以有機(jī)保溫材料為主,在新的防火條例實(shí)施后有機(jī)保溫材料的使用受到了很大的限制,所以市場(chǎng)上缺少一種安全可靠的防火等級(jí)高、耐候性好、大尺寸的無(wú)機(jī)保溫裝飾板.

1 保溫裝飾一體化板的現(xiàn)狀

隨著建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和綠色建筑的需求,保溫裝飾一體化已經(jīng)成為建筑外墻外保溫系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向[4].國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上第一代的保溫裝飾一體化板是保溫材料復(fù)合帶有涂層飾面的纖維增強(qiáng)硅酸鈣板或纖維水泥平板,在纖維增強(qiáng)硅酸鈣板或纖維水泥平板上開槽通過粘錨結(jié)合的方式安裝上墻.這一類的保溫裝飾一體化板由于纖維增強(qiáng)硅酸鈣板或纖維水泥平板的吸水、變形而使板面平整度差、產(chǎn)品翹曲,面板開裂起皮,以及飾面層的耐候性和裝飾性差,本身存在著安全隱患,已經(jīng)逐漸被淘汰[5].當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要有兩大類的保溫裝飾一體化板:一種是帶有涂層飾面的金屬板四周折邊將保溫材料嵌入折邊的金屬盒中,在折邊上預(yù)留槽孔通過粘錨結(jié)合的方式安裝上墻,這一類型的保溫裝飾一體化板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性好被廣泛應(yīng)用,但其飾面層仍然是涂料,在裝飾性方面有所欠缺,因此開發(fā)出來(lái)了石材/陶瓷薄板飾面的保溫裝飾一體化板.石材/陶瓷薄板自身重量較大,該產(chǎn)品的安全性是人們關(guān)注的焦點(diǎn),可靠的錨固連接方式是解決這一問題的關(guān)鍵.國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上石材/陶瓷薄板飾面的保溫裝飾一體化板的錨固件種類繁多,比如背栓式、錨固壓板等等[4],但是這些錨固件都沒有完全解決錨固件和石材/陶瓷薄板可靠連接、且將飾面層的荷載有效傳遞到基層墻體的問題,重慶思貝肯節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司創(chuàng)新地提出了在石材/陶瓷薄板背面開兩個(gè)45度的槽,通過預(yù)埋專利產(chǎn)品蟹型扣件(專利號(hào):ZL201510659876.1)直接和石材/陶瓷薄板機(jī)械連接,再配合其他扣掛組件與基層墻體連接,將飾面層的荷載有效傳遞到基層墻體上,從根本上保障了整個(gè)系統(tǒng)的安全性,成功解決了天然花崗石/陶瓷薄板飾面保溫裝飾板的安全性問題.

2 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板是在工廠預(yù)制生產(chǎn),以纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫板為保溫基材,與石材/陶瓷薄板復(fù)合而成的具有保溫與裝飾功能的板狀制品.該產(chǎn)品采用了2項(xiàng)發(fā)明專利:石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的保溫基材纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫板采用1項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)(專利號(hào):ZL2015101577881),預(yù)埋蟹型扣件采用了1項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)(專利號(hào): ZL201510659876.1).整個(gè)產(chǎn)品在材料性能、安全性能和綜合工程造價(jià)方面都具有很大的優(yōu)勢(shì).

2.1 材料性能

2.1.1 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的性能指標(biāo)見表1.

表1 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的性能指標(biāo)

2.1.2 保溫基材

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的保溫基材是纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫板(纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫板由改性發(fā)泡水泥保溫板作為保溫芯材,在改性發(fā)泡水泥保溫板的上下表面或上下表面和四個(gè)側(cè)面鋪貼玻璃纖維網(wǎng)格布,并涂刷聚合物膠漿,制成的一種增強(qiáng)型改性發(fā)泡水泥保溫板).

(1)通過纖維增強(qiáng)的改性發(fā)泡水泥保溫板吸水率大幅下降,普通發(fā)泡水泥保溫板(黑線所示)和纖維增強(qiáng)發(fā)泡水泥保溫板(紅線所示)的體積吸水率測(cè)試結(jié)果如圖1所示,測(cè)試方法參照GB/T 5486.

(2)通過纖維增強(qiáng)的改性發(fā)泡水泥保溫板抗折強(qiáng)度提高了5~7倍,柔韌性大大增加,可以生產(chǎn)出1200㎜X2400㎜規(guī)格的板材,為大尺寸的保溫裝飾板提供了一種很好的保溫基材.并且纖維增強(qiáng)發(fā)泡水泥保溫板可以任意裁剪,進(jìn)行二次加工,滿足設(shè)計(jì)師對(duì)建筑外立面效果的設(shè)計(jì)要求.不同干表觀密度的普通發(fā)泡水泥保溫板(黑線所示)和纖維增強(qiáng)發(fā)泡水泥保溫板(紅線所示)的抗折強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如圖2所示,測(cè)試方法參照GB/T 5486.

圖1 普通發(fā)泡水泥保溫板與纖維增強(qiáng)發(fā)泡水泥保溫板吸水率的對(duì)比

圖2 普通發(fā)泡水泥保溫板與纖維增強(qiáng)發(fā)泡水泥保溫板抗折強(qiáng)度的對(duì)比

(3)通過纖維增強(qiáng)的改性發(fā)泡水泥保溫板柔韌性大幅增加可以生產(chǎn)出干表觀密度不大于180kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.055W/(m.k)的改性發(fā)泡水泥保溫板,提高了能夠使用在建筑外圍護(hù)保溫中的發(fā)泡水泥類材料的熱工性能.

(4)通過纖維增強(qiáng)后的改性發(fā)泡水泥保溫板以普通硅酸鹽水泥為主料,屬于完全不燃無(wú)機(jī)材料,燃燒性能為A級(jí).

2.2 安全性能

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的安全性主要分為兩個(gè)部分:一個(gè)是產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的安全性,第二個(gè)就是產(chǎn)品安裝上墻的安全性.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板主要通過蟹型扣件及其組件將產(chǎn)品的荷載有效傳遞到基層墻體上.

2.2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的保溫基材和飾面層之間采用專用無(wú)機(jī)復(fù)合膠粘結(jié),膠的粘接強(qiáng)度大于石材/陶瓷薄板本身的強(qiáng)度,耐候性能、耐高溫性能良好,保障了飾面層和保溫層不會(huì)脫落剝離.同時(shí)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的保溫基材通過纖維增強(qiáng)各項(xiàng)性能指標(biāo)都有較大改善從而提高了保溫裝飾板的整體性和安全性.飾面層上設(shè)置兩個(gè)45O的槽將蟹型扣件預(yù)埋在飾面層上,配合其它扣掛組件安裝上墻.

2.2.2 產(chǎn)品安裝

(1)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板采用粘貼和扣掛相結(jié)合的安裝方式.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板與基層墻體之間采用專用粘結(jié)砂漿粘結(jié),粘結(jié)面積不得小于60%.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板扣件借鑒石材幕墻干掛的技術(shù)思想,將全鋼龍骨分解細(xì)化成托架,金屬托架直接固定在主體結(jié)構(gòu)上,通過T型扣件將石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板飾面層上的預(yù)埋扣件和托架機(jī)械連接,從而將保溫裝飾板的荷載直接傳遞到基層墻體上,安裝示意圖如圖3所示.

圖3 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板安裝示意圖

(2)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的單點(diǎn)錨固力測(cè)試結(jié)果如表2所示,測(cè)試方法參照J(rèn)G/T 287-2013.

表2 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的單點(diǎn)錨固力

(3)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的抗震性測(cè)試結(jié)果如表3所示,測(cè)試方法參照J(rèn)G158-2004.

表3 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的抗震性

2.3 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

2.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

天然花崗石薄板飾面的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)和傳統(tǒng)石材的幕墻系統(tǒng)加保溫系統(tǒng)相比綜合工程造價(jià)要節(jié)約30%左右.工程造價(jià)節(jié)約主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

(1)直接單價(jià)節(jié)約.每平方米的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的工程造價(jià)要比石材幕墻系統(tǒng)加保溫系統(tǒng)節(jié)約20%左右.直接單價(jià)節(jié)約主要包括原材料節(jié)約和施工成本節(jié)約.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板使用的天然花崗巖薄板厚度為8~ 10mm,而石材幕墻系統(tǒng)使用的天然花崗巖的厚度一般大于25mm;石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板在工廠預(yù)制化生產(chǎn),然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),保溫裝飾一次性施工,施工工期短,成本低;而傳統(tǒng)石材幕墻系統(tǒng)加保溫系統(tǒng),保溫系統(tǒng)和裝飾系統(tǒng)交叉施工,施工效率低、工期長(zhǎng)、成本高[6].

(2)施工面積節(jié)約.傳統(tǒng)的幕墻系統(tǒng)的龍骨向建筑物外延伸導(dǎo)致施工面積比實(shí)貼的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)要大,這使石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的綜合工程造價(jià)節(jié)約了10%左右.

2.3.2 社會(huì)效益

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)除具有良好的經(jīng)濟(jì)效益外,還具有良好的社會(huì)效益,主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

(1)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板整體重量輕,能夠減少建筑物65%左右的荷載,鋼材用量比傳統(tǒng)石材幕墻系統(tǒng)節(jié)約80%左右.

(2)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板的飾面層天然花崗巖薄板的厚度是8~10mm,而石材幕墻系統(tǒng)使用的天然花崗巖的厚度一般大于25mm,再加上石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)施工面積小節(jié)約了10%,所以節(jié)約了大量的石材資源[7].

(3)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)的施工厚度減小,從而降低了建筑物的容積率,改善了居住環(huán)境.

3 結(jié)語(yǔ)

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強(qiáng)改性發(fā)泡水泥保溫裝飾板將傳統(tǒng)的保溫材料和裝飾材料完美地結(jié)合在了一起,作為一種全新的建筑材料,它具有重量輕、安全可靠、裝飾性好、隔音阻燃、性價(jià)比高、施工工藝簡(jiǎn)單、施工周期短等特點(diǎn),用工廠預(yù)制化生產(chǎn)替代了現(xiàn)場(chǎng)交叉施工,不僅提高了效率而且保障了產(chǎn)品質(zhì)量.它的出現(xiàn)將大大推動(dòng)我國(guó)保溫行業(yè)的發(fā)展,具有很好的市場(chǎng)前景.

[1]侯凱.常用外墻保溫技術(shù)的技術(shù)研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(4):60.

[2]范一菁.保溫裝飾一體化板的特點(diǎn)及應(yīng)用[J].科技資訊, 2014,12(19):187-187.

[3]梅江濤,李海洋,汪仲琦.超薄石材飾面保溫裝飾板施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2012,41(2):89-91.

[4]程才實(shí).推進(jìn)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化是綠色建筑發(fā)展的重要引擎[J].住宅產(chǎn)業(yè),2013(11).

[5]袁志良.硅酸鈣板在外墻保溫裝飾一體化成品板中的應(yīng)用和技術(shù)要求[J].混凝土世界,2014(6):38-41.

[6]王宗蓮.外墻內(nèi)保溫裝飾板工廠化生產(chǎn)[J].當(dāng)代建設(shè), 2003(1):59-59.

[7]崔旭旺.超薄石材保溫一體化外墻飾面板施工技術(shù)研究[J].建筑施工,2015(8):951-952.

責(zé)任編輯:孫蘇,李紅

本刊在重慶市第十六屆期刊好作品評(píng)選中取得佳績(jī)

本刊編輯部

Research and Establishment of Insulation Decorative Board of Fiber-reinforced Modified Foamed Cement for Stone/Ceramics Thin Plate

The safety of stone/ceramics thin plate insulation decoration is paid attention to for its large density in application.This paper,for its technological difficulties,researches and establishes a new insulation decorative board of fiber-reinforced modified foamed cement and,based on configuration,composite materials and functional features,largely introduces its safety and economy.Through optimizing its own structure and installation technique,the load of decorative layer of stone/ceramics thin plates is effectively passed through hanging/buckling components to the base wall to ensure products'safety.The product is applied in the external insulation system of exterior walls.Compared with the curtain wall system of the external insulation system of exterior walls+traditional stones,the comprehensive project cost can be saved by about 30%.

insulation decorative board of fiber-reinforced modified foamed cement;stone/ceramics thin plate;configuration;safety;cost-efficiency

TU352.59

:A

:1671-9107(2017)01-0050-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2017.01.050

2016-10-09

田永明(1990-),男,重慶人,本科,助理工程師,主要從事建筑保溫材料的研發(fā)工作.