石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發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重慶思貝肯節能技術開發有限公司,重慶401329;2重慶大學材料科學與工程學院重慶400045)

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發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重慶思貝肯節能技術開發有限公司,重慶401329;2重慶大學材料科學與工程學院重慶400045)

石材/陶瓷薄板飾面保溫裝飾在工程應用中因其面密度大,其安全性受到關注,該文針對該技術難點研制了一種新型纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板,在介紹其構造形式、組成材料、性能特點的基礎上,重點闡述其安全性和經濟性.通過自身結構和安裝技術優化,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墻體確保產品的安全,產品應用于外墻外保溫系統,與外墻外保溫+傳統石材的幕墻系統相比,綜合工程造價可節約30%左右.

纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板;石材/陶瓷薄板飾面;構造形式;安全性;經濟性

0 引言

目前,市場上常見的建筑外墻保溫系統主要有三類:外墻外保溫、外墻內保溫、內外混合保溫.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點在實際工程中得到了廣泛應用[1].傳統的外墻外保溫薄抹灰系統存在著空鼓、開裂、滲水、脫落、施工復雜、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合二為一,在工廠預制化生產,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].市場上傳統的外墻保溫裝飾一體板復合形式單一、耐久性差,安全得不到保障,且保溫材料多以有機保溫材料為主,在新的防火條例實施后有機保溫材料的使用受到了很大的限制,所以市場上缺少一種安全可靠的防火等級高、耐候性好、大尺寸的無機保溫裝飾板.

1 保溫裝飾一體化板的現狀

隨著建筑產業化的發展和綠色建筑的需求,保溫裝飾一體化已經成為建筑外墻外保溫系統的一個重要發展方向[4].國內市場上第一代的保溫裝飾一體化板是保溫材料復合帶有涂層飾面的纖維增強硅酸鈣板或纖維水泥平板,在纖維增強硅酸鈣板或纖維水泥平板上開槽通過粘錨結合的方式安裝上墻.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,已經逐漸被淘汰[5].當前國內市場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,在折邊上預留槽孔通過粘錨結合的方式安裝上墻,這一類型的保溫裝飾一體化板結構簡單、安全性好被廣泛應用,但其飾面層仍然是涂料,在裝飾性方面有所欠缺,因此開發出來了石材/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,該產品的安全性是人們關注的焦點,可靠的錨固連接方式是解決這一問題的關鍵.國內市場上石材/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,重慶思貝肯節能技術開發有限公司創新地提出了在石材/陶瓷薄板背面開兩個45度的槽,通過預埋專利產品蟹型扣件(專利號:ZL201510659876.1)直接和石材/陶瓷薄板機械連接,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系統的安全性,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改性發泡水泥保溫裝飾板技術經濟性能

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板是在工廠預制生產,以纖維增強改性發泡水泥保溫板為保溫基材,與石材/陶瓷薄板復合而成的具有保溫與裝飾功能的板狀制品.該產品采用了2項發明專利:石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的保溫基材纖維增強改性發泡水泥保溫板采用1項發明專利技術(專利號:ZL2015101577881),預埋蟹型扣件采用了1項發明專利技術(專利號: ZL201510659876.1).整個產品在材料性能、安全性能和綜合工程造價方面都具有很大的優勢.

2.1 材料性能

2.1.1 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的性能指標見表1.

表1 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的性能指標

2.1.2 保溫基材

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

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

(2)通過纖維增強的改性發泡水泥保溫板抗折強度提高了5~7倍,柔韌性大大增加,可以生產出1200㎜X2400㎜規格的板材,為大尺寸的保溫裝飾板提供了一種很好的保溫基材.并且纖維增強發泡水泥保溫板可以任意裁剪,進行二次加工,滿足設計師對建筑外立面效果的設計要求.不同干表觀密度的普通發泡水泥保溫板(黑線所示)和纖維增強發泡水泥保溫板(紅線所示)的抗折強度測試結果如圖2所示,測試方法參照GB/T 5486.

圖1 普通發泡水泥保溫板與纖維增強發泡水泥保溫板吸水率的對比

圖2 普通發泡水泥保溫板與纖維增強發泡水泥保溫板抗折強度的對比

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

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

2.2 安全性能

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

2.2.1 產品結構

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的保溫基材和飾面層之間采用專用無機復合膠粘結,膠的粘接強度大于石材/陶瓷薄板本身的強度,耐候性能、耐高溫性能良好,保障了飾面層和保溫層不會脫落剝離.同時石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的保溫基材通過纖維增強各項性能指標都有較大改善從而提高了保溫裝飾板的整體性和安全性.飾面層上設置兩個45O的槽將蟹型扣件預埋在飾面層上,配合其它扣掛組件安裝上墻.

2.2.2 產品安裝

(1)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板采用粘貼和扣掛相結合的安裝方式.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板與基層墻體之間采用專用粘結砂漿粘結,粘結面積不得小于60%.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板扣件借鑒石材幕墻干掛的技術思想,將全鋼龍骨分解細化成托架,金屬托架直接固定在主體結構上,通過T型扣件將石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板飾面層上的預埋扣件和托架機械連接,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改性發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改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的單點錨固力測試結果如表2所示,測試方法參照JG/T 287-2013.

表2 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的單點錨固力

(3)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的抗震性測試結果如表3所示,測試方法參照JG158-2004.

表3 石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的抗震性

2.3 經濟社會效益

2.3.1 經濟效益

天然花崗石薄板飾面的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統和傳統石材的幕墻系統加保溫系統相比綜合工程造價要節約30%左右.工程造價節約主要體現在以下兩個方面:

(1)直接單價節約.每平方米的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的工程造價要比石材幕墻系統加保溫系統節約20%左右.直接單價節約主要包括原材料節約和施工成本節約.石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發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改性發泡水泥保溫裝飾板在工廠預制化生產,然后運至現場,保溫裝飾一次性施工,施工工期短,成本低;而傳統石材幕墻系統加保溫系統,保溫系統和裝飾系統交叉施工,施工效率低、工期長、成本高[6].

(2)施工面積節約.傳統的幕墻系統的龍骨向建筑物外延伸導致施工面積比實貼的石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統要大,這使石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統的綜合工程造價節約了10%左右.

2.3.2 社會效益

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統除具有良好的經濟效益外,還具有良好的社會效益,主要表現在以下三個方面:

(1)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發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,鋼材用量比傳統石材幕墻系統節約80%左右.

(2)石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發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改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統施工面積小節約了10%,所以節約了大量的石材資源[7].

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

3 結語

石材/陶瓷薄板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板將傳統的保溫材料和裝飾材料完美地結合在了一起,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、性價比高、施工工藝簡單、施工周期短等特點,用工廠預制化生產替代了現場交叉施工,不僅提高了效率而且保障了產品質量.它的出現將大大推動我國保溫行業的發展,具有很好的市場前景.

[1]侯凱.常用外墻保溫技術的技術研究[J].中國新技術新產品,2014(4):60.

[2]范一菁.保溫裝飾一體化板的特點及應用[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[J].施工技術,2012,41(2):89-91.

[4]程才實.推進建筑保溫與結構一體化是綠色建筑發展的重要引擎[J].住宅產業,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用和技術要求[J].混凝土世界,2014(6):38-41.

[6]王宗蓮.外墻內保溫裝飾板工廠化生產[J].當代建設, 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研究[J].建筑施工,2015(8):951-952.

責任編輯:孫蘇,李紅

本刊在重慶市第十六屆期刊好作品評選中取得佳績

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工作.